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风管风道设计手册

单风管和双风管集中式空调系统:

集中式空调系统:指对办公建筑物内部的空气进行集中处理,输送和分配的空调系统。

系统组成:(1)空调房间;(2)空气处理设备;(3)送/回风管道;(4)冷热源。

按送风管的套数不同分类:单风管系统和双风管系统。

单风管系统(一次回风):

只设置一根风管,处理后的空气通过风管送入末端装置。典型系统图示:

一次回风与二次回风的区别:

在喷水室或空气冷却器前同新风进行混合的空调房间回风,叫第一次回风。具有第一次回风的空调系统简称为一次回风式系统。

与经过喷水室或空气冷却器处理之后的空气进行混合的空调房间回风,叫第二次回风,具有第一次和第二次回风的空调系统称为一、二次回风系统,简称二次回风式系统。

回风方式选择依据表:

双风管系统:

有两条送风管,分别送冷风和热风,新风与回风混合,经第一级空调器处理后,一部分经一根风管送到末端装置,另一部分再经第二级空调器处理后才送到末端装置;两种不同状态的空气在末端装置中混合,才送到空调房间。

双风道空调系统的特点及应用:

双风道系统适用于每个房间都需要分别控制室温,而每个房间冷、热负荷变化情况又不同的多层、多房间建筑。

单风管空调系统的特点及应用:

单风道集中式系统适用于空调房间较大,各房间负荷变化情况相类似的场合,如办公大楼、剧场、大会堂等。

虽然双风管空调系统具有很好的调节性和节能性,但是其设备复杂占用空间大,限制了该系统的发展,所以集中式空调系统中一般多使用单风管空调系统。

风管管件损失计算:

风管风速标准分为低速与高速两种,风速在15m/s以下属低速风管,以上则为高速风管。前者用于大楼通风及空调,后者则应用于工业及生产作业方面。风速之大小与风管噪音、震动、及成本均有相当大的关系。而风管出口及吸气口风速亦会影人体之舒适与安宁。

低速风管风速标准:

高速风管内风速标准:

风机出风口及吸风口风速标准:

风管材料:

制造风管材料通常多为黑铁锌或镀锌铁板。后者耐锈蚀,使用较为普遍。设计上亦有采用铝板者,但价格较高,故仍少见。工场类建筑中,其排风及回风亦有采用混凝土结构者,但大多建于地下。有关圆形风管使用铁板厚度及型号如下列所视:

圆形低速风管使用铁板标准:

矩形低速风管使用铁板标准:

矩形高速风管使用铁板标准:

矩形低速风管使用铝板标准:

风管接合用法兰:

圆形风管吊架标准:

矩形风管支(吊)架标准:

管路中损失:

在管路中,要使空气流体经过管路,必须克服相当的阻力,这阻力以压力表示,可分为管路直线部份之损失及局部弯管、分岐管、网关等之压力损失,其主要原因包括来自:(1)摩擦;(2)弯曲;(3)分岐或汇合;(4)断面积或形状之变化。

在管道中亦有许多存在之障碍物,均会造成管流之阻力,这些项目包括:

(1)风量控制器;(2)阻水板;(3)空气过滤器;(4)加热器或冷却器;(5)测量及控制仪器;(6)防火活门。

静压与动压损失:

送风设备所产生阻力可分为动与静两种。与风速平方成比例变化的是动阻力,与风速无关的静阻力。动阻力与静阻力合成即为为送风系统全阻力。若管路中有存在静压存在,则全压亦须包括达到静压所需压力。气流在风管内所损失压力可用下式表示:PT= PL+PD。

式中,PT为全部压损,PL为管长压损,而PD则为各种弯管、分岐管、闸门等压损。

前文已述,动压与风速间有一个确定的关系。就空气而言,其关系如下式:

Pv= V2/2g×γ = V2/16.3 = ( V/4.03 ) 2 [mmAq]

式中,V的单位为 [m/s]。

直线风管阻力损失:

矩形风管换算:

若想换算成同样单位阻力之矩形风管时,可利用下式换算:

a、b分别为矩形风管之宽与高。其值亦可利用圆形面积与矩形面积相等方式进行粗略估计。矩形风管外围宽与高比又称为纵横比(Aspect Ratio),此值最高可为8:1。但自1:1至8:1时,铁板面积要增加70%,其重量亦会增加3.5倍。故设计风管时,除非特殊情况,此比值应愈趋近1:1时为佳,以节省其制造与安装成本。

风管局部管道阻力:

一个完整的风管系统中,除风管本身外,尚有直管,弯管、分岐管闸门(damper)大小头,三通管,等其它组件。此部份因形状之改变会使风道产生涡流,并消耗部份能量。在这部份所产生摩擦及压力损失,统称为局部管道阻力,其计算方式如下:

风管局部管道阻力:

等效长度与直径之比:

若局部管道为矩形风管,则L'/d可改以L'/a代替,其中a为矩形风管之长边。

风管局部阻力系矩形弯管(90度):

矩形角管(90度):

矩形弯管(整流片):

矩形弯管附小型整流片:

圆型弯管:

圆形管接制弯管:

急扩大管:

急缩小管:

渐大管:

渐小管:

变形:θ<14°ζ=0.15

圆形管三通管:

圆形管三通管(支管钳形缩小):

分流(支斜管) 45度角:

矩形风管分岐管:

矩形风管合流:

金属网:

管内气孔:

管出口(渐扩大形):

多孔型出风口:

风管设计实例:

风管之设计方法有:减速法、定阻法、静压重获法等三种,减速法设计时较难获得准确的答案,故较少人采用。目前介绍定阻法。

工厂风管布置图为例。经过风机之后,总风量为18000m3/h,经过A点后分出两条管路,主管维持10,800m3/h,支管则为7,200 m3/h。共有B、C、D、E、F等五个点出口,每个出口之风量为3,600 m3/h。

(1)决定风速:由表中先选定风量标准。就工厂环境而言,其标准风速为6-9m/s。兹以最大值9m/s作为此次设计之风管风速。

(2)主管部份损失:在18,000m3/h之风量下,若以风速9m/s为基准,主管之损失率每米为0.092mmAq,设本例以0.1 mmAq/m为损失标准。

(3)求ZA间之直径:Q=18,000m3/h,R=0.1 mmAq/m时,覆由图6.1得其直径为83cm,修正后其风速变为9.3 m/s,应属合理之范围内。

(4)直径83cm为圆管,但风管仍以矩形管为多,若换算为矩形管,则可由表中查出接近于76x76之尺寸。若以此为主风管之口径,则风速将变为8.7 m/s,更适合标准范围。

(5)重复第(3)及第(4)项,可以求出AB、BE、CD、AE、EF等区段之直径、矩形尺寸及其相对应之风速(如表6.14)。在ZD间,A处之分岐管及CD间之90度弯管,均会产生损失。A处之详细结构如图。

风管系统设计数据:

分岐管设计:

空气由A处流向BC方向时,其阻力可以不计。CD间之弯管则由第1例可以先查出H/W=1.0,r/W=1.5(假设值)时,其L/W=4.5。故等效长度应为:

L= 4.5×0.40 = 1.8 m

故ZD间之风管总长度应为:( 5 + 10 + 10 + 10) +1.8= 36.8 m

己知 R =0.1 mmAq/m,故其阻力应为:0.10/m ×36.8 m = 3.7 mmAq (AD部份)

(7)AEF部份:AEF部份由A处之分岐管、AE间之90度弯管及直管长度。由第15例可以求得:

χ= (a/b)0.25(V3/V1)=(6.9/31)0.25(8.7/8.7) =1.26 ∴ζ =0.65

ΔPT =0.65×(8.7/4.05)2 =3.0 mmAq

故AEF间之直管及曲管合并,其压损失为:

[(10 + 5 + 10 + 4.5 x 0.54)] x 0.10 = 2.75mmAq

AEF之总阻力为 3.0 + 2.75 = 5.75 mmAq

(8)由(6)与(7)之结果得知:AF之阻力损失大于AD,所以采用AF之阻力值计算。AF再加上ZA间之阻力损失2.0mm,即等于全部风管阻力为7.75 mmAq (约7.8mm)。

(9)风管外尚需加入空气过滤器10mmAq及出风口之压损5 mmAq,故全部送风系统之损失为:

ΔPT = 7.8 + 10 + 5 = 22.8 mmAq

(10)但风机之选择大多按静压计算。送风机之排出口风速为11m/s,则所需之静压为:

PS = PT– ( V/4.03)2 = 22.8 – (11/4.03)2 =15.4 mmAq

(11)为求得整套风管系统之压力平衡,使风量能得以平均分配各地,部份分岐管内应安装风量调节器,以期取得此项平衡效果。

(12)以上值并未包括缩小管部份之损失。可以自行将这部份考虑在内,以求得更为周全。

风道设计:

风道材质的选择:

风道材质的选用没有严格的要求,但要保证风道内表面的平整光滑。可以用冷(热)轧钢板(料厚≥0.5-1.5)加工后喷塑防护,也可以采用镀锌钢板、不锈钢板、铝板、硬聚氯乙烯塑料板、玻璃钢板等。

设计原则:风道系统的压力损失为最小,(即风的流速为最大化);风道的设计必须使由空气制造的噪音最小化。风道设计应最大限度地满足工艺需要,并且不得妨碍生产操作。风道设计应在满足气流组织需求基础上,达到美观实用原则。

风道设计前应注意的问题:

设计前应充分了解房间结构部局及变频器现场安装的情况,尽量让风道出风口避开房屋支撑梁、支撑柱,以免因墙体开孔而改变建筑的结构性能。其次避免风道出风口同时兼跨窗户或墙体,以免给事后安装带来不必要的影响。

风道设计中应注意的事项:

1.风道截面尽可能圆整;

2. 风道入口截面面积应等于或大于热风出口的面积; 截面形状可为圆形,也可以是正方形或长方形。

3.出风口截面面积越大,压力损失越小,空气流速越低。空气流速越低,产生的噪音就越小;

4.整个风道的通道要求:长度最短,锐度最小,弯曲的数量及截面积的变化也要尽可能的小;

5.避免出现突变的膨胀和收缩,整个收缩的角度必须小于40度,整个膨胀的角度必须小于14度。

6.尽可能采用直的锥形风道,直管加工容易,局部阻力小;

7.室外在最终风道处,需加防雨护罩。防雨护罩形式可为左上角是直角的三角形。

风道安装时应注意:风道安装后应进行适当定位夹固,避免因自身强度、震动等问题带来不必要的影响。


本文来源于互联网,暖通南社整理编辑。

发布于 2018-09-03

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