中央空调设计教程(专业版)

风道水力计算的主要目的是确定各管段的管径（或断面尺寸）和 阻力，保证系统内达到要求的风量分配，最后确定风机的型号和动 力消耗。
风道水力计算方法比较多，如假定流速法、压损平均法、静压复 得法等。对于低速送风系统大多采用假定流速法和压损平均法，而 高速送风系统则采用静压复得法。
1．假定流速法 假定流速法也称为比摩阻法。先按技术经济要求选定风管的风速，再 根据风管的风量确定风管的断面尺寸和阻力。这是低速送风系统目前 最常用的一种计算方法。 2．压损平均法 压损平均法也称为当量阻力法。这种方法以单位管长压力损失相等为 前提，在已知总作用压力的情况下，取最长的环路或压力损失最大的 环路，将总的作用压力值按干管长度平均分配给环路的各个部分，再 根据各部分的风量和所分配的压力损失值，确定风管的尺寸，并结合 各环路间的压力损失的平衡进行调节，以保证各环路间压力损失的差 值小于15%。该方法适用于风机压头已定，以及进行分支管路压损平 衡等场合。 3．静压复得法 静压复得法的含义是，当流体的全压一定时，风速降低，则静压增加 ，利用这部分“复得”的静压来克服下一段主干管道的阻力，以确定 管道尺寸，从而保持各分支前的静压都相等，这就是静压复得法。此 方法适用于高速空调系统的水力计算。
2.2.1 空调冷媒水系统分类
1.按照冷媒水的循环方式分： 1）开式循环系统：它的末端管路是与大气相通的，冷媒回水集中进
入建筑物的回水箱或蓄冷水池内，再由循环泵将回水打入冷水机组的 蒸发器内，经重新冷却后的冷媒供水被输送至整个系统。
典型的开式循环系统有：组合式空调机组采用喷水室处理空气的 冷媒水系统、具有蓄冷水池的冷媒水系统等。
薄钢板有普通薄钢板和镀锌薄钢板两种。钢板厚度，一般采用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。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。
三. 风管断面形状的选择 风管断面形状有圆形和矩形两种。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。
常用矩形风管的规格如下表所示。为了减少系统阻力，并考虑 空调房间吊顶高度的限制，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。
外边长（长×宽）(mm)
120×120 320×200 500×400 800×630 1250×630 160×120 320×250 500×500 800×800 1250×800 160×160 320×320 630×250 1000×320 1250×1000 200×160 400×200 630×320 1000×400 1600×500 200×200 400×250 630×400 1000×500 1600×630 250×120 400×320 630×500 1000×630 1600×800 250×160 400×400 630×630 1000×800 1600×1000 250×200 500×200 800×320 1000×1000 1600×1250 250×250 500×250 800×400 1250×400 2000×800 320×160 500×320 800×500 1250×500 2000×1000
2.1.2风道设计的基本任务
一.风道设计的原则 风道设计时应统筹考虑经济、实用两条基本原则。
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，即：
空气调节工程设计方法
§2.1空调系统风道设计
2.1.1风道设计的基本知识
一. 风道的布置原则 风道布置直接关系到空调系统的总体布置，它与工
艺、土建、电气、给排水等专业关系密切，应相互配合、 协调一致。
1．空调系统的风道在布置时应考虑使用的灵活性。当系统服务于 多 个房间时，可根据房间的用途分组，设置各个支风道，以便与调节。
回风的负压区，则排风不可能通过排风阀排出，必须单设一轴流式 排风机，如图中虚线所示。
二．双风机系统 双风机系统是指既设置有送风机而且设置有回风机的空调系统，系统 内的压力损失由送风机和回风机共同承担。 对于双风机系统来说，排风必须处于回风机的正压段，而新风和回风 必须处于送风机的负压段。如图中所示， ①~②段由于回风机的加压 作用，处于正压区，排风可以通过排风阀直接排出。而②~③段由于 送风机的抽吸作用，处于负压区，新风和回风均可被抽吸进来。②为 零位阀，通过该阀处的风压应该为零。 特别需要注意的是：新风、排风、回风的位置。
式中 ζ—局部阻力系数； υ —ζ与之对应的断面流速。 ρ—空气密度，标准状况下（大气压力为101325 Pa，温
度为20℃），ρ=1.2kg/m3； 附录14以及许多文献资料中，都载有各种各样管件的局部阻力
系数ζ计算表，可供设计时选用。
2.1.3 风道设计计算的方法与步骤
一．风道水力计算方法
风道的水力计算是在系统和设备布置、风管材料、各送、回风点 的位置和风量均已确定的基础上进行的。
5．风道布置应最大限度地满足工艺需要，并且不妨碍生产操作。 6．风道布置应在满足气流组织要求的基础上，达到美观、实用的原
则。
二. 风管材料的选择
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，则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。
2）异程式系统：供、回水干管中的水流方向相反（逆流），经 过每一环路的管路总长度不相等。
对于闭式循环系统，一般来说，采用同程式布置，便于达到水力 平衡；
对于开式循环系统，一般来说，采用异程式布置，不需要采用同 程式布置。
同程式的几种布置方式： 垂直同程 ：
水平同程
垂直同程和水平同程
异程式的布置方式
2．风道的布置应根据工艺和气流组织的要求，可以采用架空明敷设， 也可以暗敷设于地板下、内墙或顶棚中。
3．风道的布置应力求顺直，避免复杂的局部管件。弯头、三通等管 件应安排得当，管件与风管的连接、支管与干管的连接要合理，以 减少阻力和噪声。
4．风管上应设置必要的调节和测量装置（如阀门、压力表、温度计、 风量测定孔、采样孔等）或预留安装测量装置的接口。调节和测量 装置应设在便于操作和观察的地方。
失∆py，再根据管长l，计算出管段的摩擦阻力损失。 7．计算各管段局部阻力 根据局部阻力计算公式： ∆Pj=ζ×υ2ρ/2 查《局部阻力系数ζ计算表》取得局部阻力系数ζ值，求出局部阻
力损失。
8．计算系统的总阻力，∆P=∑（∆pyl +∆Pj ）。 9．检查并联管路的阻力平衡情况。 10．根据系统的总风量、总阻力选择风机。
复习思考题
1．简叙风道布置的原则。 2．常用的风管材料由哪些？各适用于什么场合？ 3．为什么说“矩形风管的高宽比宜小于6，最大不小于10”？ 4．风道设计的基本任务是什么？ 5．试解释下列名词：
（1）沿程压力损失； （2）单位管长摩擦阻力损失； （3）局部压力损失； （4）风管的当量直径。 6．影响局部阻力系数ζ的因素有哪些？ 7．为什么说风管内空气流速对空调系统的经济性有较大的影响？
三．风道设计计算实例（P112例6.1 ）
空调系统推荐的送风机静压值如下，可供估算时参考。
空调系统类别
风机静压值(Pa)
小型空调系统（空调服务面积300m2以内） 中型空调系统（空调服务面积2000m2以内） 大型空调系统（空调服务面积大于2000m2） 高速送风系统（空调服务面积2000m2以内） 高速送风系统（空调服务面积大于2000m2）
5．根据给定风量和选定流速，逐段计算管道断面尺寸，并使其符合 表6.1所列的矩形风管统一规格。然后根据选定了的断面尺寸和风量 ，计算出风道内实际流速。
通过矩形风管的风量G可按下式计算：
G=3600abυ (m3/h) 式中 a，b—分别为风管断面净宽和净高，m。 6．计算风管的沿程阻力 根据沿程阻力计算公式：∆Py=∆pyl 查《风管单位长度沿程压力损失计算表》求出单位长度摩擦阻力损
为了解决管路布置问题，有的设计院提出一种称为 “分区双管系统”。该系统的主要特点是，机房内总管 路系统设计成四管制，而建筑物内的所有立管设计成双 管制，以便按朝向分别供冷或供热。
3.按照供、回水管路的布置方式分：
1）同程式系统：供、回水干管中的水流方向相同（顺流），经 过每一环路的管路总长度相等。
同程式与异程式的比较：
同程式布置——水量分配和调节都比较方便，容易达到水力平 衡，但需要设回程管、管路长，初投资稍高，要占用一定的建筑空 间。
二．风道水力计算步骤
以假定流速法为例，说明风道水力计算的方法步骤： 1．确定空调系统风道形式，合理布置风道，并绘制风道系统轴测图 ，作为水力计算草图。 2．在计算草图上进行管段编号，并标注管段的长度和风量。 管段长度一般按两管件中心线长度计算，不扣除管件（如三通、弯头 ）本身的长度。 3．选定系统最不利环路，一般指最远或局部阻力最多得环路。 4．根据造价和运行费用的综合最经济的原则，选择合理的空气流速 。根据经验总结，风管内的空气流速可按P111表6.3确定。
2）三管制供水方式： 一根供冷水管，一根供热水管，一根公用回水管。
3）四管制供水方式： 一根供冷水管，一根冷水回水管，一根供热水管，一根热水回水管。
T FCU
T FCU
T FCU
冷热