空调系统的风道设计

空调系统的风道设计风道是空调工程的重要组成部分，空调房间的送回、风量能否达到设计要求，完全取决于风道和风机。本章介绍风机的选型和风道的设计。风机的选型涉及到两个参数，即风量和风压，风量由送风量确定。风压可以理解为风机给空气提供的能量。空气在风道内流动时，形成空气流动阻力，即摩擦阻力和局部阻力。风机的风压必须能克服流动阻力并使出风具有一定速度。第一节风道内空气流动阻力()mppZ圆风管：一、摩擦阻力242mslpRsARU244sDDRD第二节风道内的压力分布空气在风道内流动时，空气压力的变化应符合伯努利方程2212121222jjppp1122qjdppp风道内压力包括动压和静压，通称全压。一、仅有摩擦阻力的简单风道假定风道内没有局部阻力，进出口不形成局部阻力2222222020222222jAAdAAAqAjAdAAqBqAABmABmAdBAAjBqBdBABmABmppppppplRlRpppplRlR大气压断面A断面B2222222020222222jAAdAAAqAjAdAAqBqAABmABmAdBAAjBqBdBABmABmppppppplRlRpppplRlR222220202222qDAdDAAjDqDdDqCqDCDmCDmAdCAjCqCdCCDmppppppplRlRpppplR断面D断面C大气压风道内空气流动规律1、当空气由静止变为流动状态时，只能靠降低静压转化为动压来实现，且动压为正。2、以风机为界，吸入侧的压力都为负值，压出侧的压力都为正值且在风机入口处全压和静压最小，在风机的出口处全压和静压最大。由此，要保持风管接口处的严密，否则会有空气漏进漏出，影响空调效果。3、风道两个断面的全压差即为两断面间风道的总压力损失。4、风机压头等于风机进、出口处的全压差，或者说等于风道的阻力及出口处动压损失之和，亦即等于风道的总阻力。管材料的选择用作风管的材料有薄钢板、硬聚氯乙烯塑料板、玻璃钢板、胶合板、铝板、砖及混凝土等。需要经常移动的风管—大多采用柔性材料制成各种软管，如塑料软管、金属软管、橡胶软管等。薄钢板有普通薄钢板和镀锌薄钢板两种，厚度一般为0.5~1.5mm左右。对于有防腐要求的空调工程，可采用硬聚氯乙烯塑料板或玻璃钢板制作的风管。硬聚氯乙烯塑料板表面光滑，制作方便，但不耐高温，也不耐寒，在热辐射作用下容易脆裂。所以，仅限于室内应用，且流体温度不可超过-10~+60℃。以砖、混凝土等材料制作风管，主要用于与建筑、结构相配合的场合。为了减少阻力、降低噪声，可采用降低管内流速、在风管内壁衬贴吸声材料等技术措施。风管断面形状的选择风管断面形状：圆形断面的风管—强度大、阻力小、消耗材料少，但加工工艺比较复杂，占用空间多，布置时难以与建筑、结构配合，常用于高速送风的空调系统；矩形断面的风管—易加工、好布置，能充分利用建筑空间，弯头、三通等部件的尺寸较圆形风管的部件小。为了节省建筑空间，布置美观，一般民用建筑空调系统送、回风管道的断面形状均以矩形为宜。为了减少系统阻力，进行风道设计时，矩形风管的高宽比宜小于6，最大不应超过10。第三节风道的设计计算一、风道设计原则：经济、实用二、风道设计的基本任务1．确定风管的断面形状，选择风管的断面尺寸。2．计算风管内的压力损失，最终确定风管的断面尺寸，并选择合适的通风机。风管的压力损失∆P由沿程压力损失∆Py和局部压力损失∆Pj两部分组成：∆P=∆Py+∆Pj（Pa）•（一）沿程压力损失的基本计算公式•沿程压力损失是由于空气本身的粘滞性及其与管壁间的摩擦而产生的沿程能量损失，又称为摩擦阻力损失。•长度为l(m)的风管沿程压力损失可按下式计算：•(Pa)•—单位管长沿程压力损失，也称为单位管长摩擦阻力损失，Pa/m。•(Pa)•式中ρ—空气密度，标准状况下ρ=1.2kg/m3；•υ—风管内空气的平均流速，m/s；•—风管的当量直径，m，•圆形风管的当量直径=d，d为风管直径；•矩形风管的流速当量直径=2ab/(a+b)，a、b分别为矩形风管的两个边长；流量当量直径在表8-5可查。•λ—摩擦阻力系数mmPRl22mRDDDDmR注意：该图在以下条件制作：1、大气压力：101325Pa2、温度：20℃3、相对湿度：60%4、密度：1.2kg/m35、运动粘度：15.06*10－6m2/s6、管道粗糙度：K＝0条件不符的须修正•（二）局部压力损失的基本计算公式•局部压力损失是空气流经风管中的管件及设备时，由于流速的大小和方向变化以及产生涡流而造成比较集中的能量损失。•风管的局部压力损失计算公式如下：•（Pa）•式中ζ—局部阻力系数；•ʋ—ζ与之对应的断面流速。•影响局部阻力系数ζ的主要因素有：管件形状、壁面粗糙度以及雷诺数。22ZZ二、风道的设计计算方法三、假想流速法风道计算方法步骤：1、绘制系统轴侧图，标注各段长度和风量。2、选定最不利环路（一般指最长或局部构件最多的分支管路）。3、选定流速，确定断面尺寸。然后根据选定了的风管断面尺寸和风量，计算出风道内实际流速。通过矩形风管的风量：G=3600abυ(m3/h)式中：a，b—分别为风管断面净宽和净高，m。通过园形风管的风量：G=900πd2υ(m3/h)式中：d—为圆形风管内径，m。4、计算各管段的单位长度摩擦阻力Rm和局部阻力Z。阻力计算应从最不利环路开始。5、计算各段总阻力，并检查并联管路的阻力平衡情况。6、根据系统的总阻力和总风量选择风机。第四节空调系统风道设计中的有关问题一、风道的布置与联接1、布局紧凑，缩短管线，避免复杂的局部构件、减少分支管线，节省材料，减少系统阻力。便于安装、调节和维修。2、尽量减少涡流。二、风道材料及截面形状的选择三、风道的保温