高大空间常用风口的设计选型与讨论

高大空间常用风口的设计选型与讨论南京冠福工程技术有限公司苏州分公司：田元健凌云

摘要：探讨高大建筑空间内，送风口的结构布置形式、设计选型和主要技术参数的计算评估，结合鼓喷厂家提供的实验数据，并就应用温度感应自动调节控制的鼓形喷口的项目实例提出了设计、计算方法。关键词：喷口的选型；射程、转角、阻力、噪声的设计计算方法及评估分析

1 概述

我们在实际的工程项目设计施工过程中，常常会需要对类似车站和机场的候车厅、体育馆、大型展览馆、装备车间等高大空间的空气气流组织进行设计和选型。那么研究和讨论根据已知条件来合理地设计和选择空气的气流组织以及各类送风口的问题就变得现实和需要了。为此结合实际的工程项目设计和应用的结果，讨论以下关心的问题：

２高大空间的送风口布置形式

对于高大空间送风口类型的选择和布置，一般而言，高大空间的空气气流分布形式较多采取上送风下回风的形式，与其对应的送风风口的布置形式常见的有顶送风和侧送风二种。对于选择顶送风时，常常选择可变旋流风口。而选择侧向送风时则多选择球形喷口或鼓形喷口，且可以考虑从二侧同时送风的布置形式。根据空间内热湿处理要求，无论考虑选择哪一类送风口，其风口都应具有夏季工况（即送冷风）、冬季工况和过渡季节这三种不同的送风方向的要求。以下结合我们的工程实例讨论如下：

2.1侧送风布置形式的风口设计选型

2.1.1 已知条件

某体育馆所，其长66m宽52m有效层高22m其容积为：75504m3,设计容纳人数为：7000人.夏季室内要求温度27℃±2℃,冬季室内要求温度17℃±2℃;夏季送风温度16℃,冬季送风温度26℃;设计冷负荷为：1050KW,设计热负荷为：875KW,即已知夏季送风温差为11℃,冬季送风温差为9℃,由建筑具体结构的设计决定可设置风口的安装高度为：12.2m.送风口考虑采取二侧上送风下

回风布置形式。要求所有送风口具有根据季节送风温度的变化自动调节送风角度的功能。

2.1.2设计选型

风口选型程序作出下列选择：

1)：送风量Q确定：

Q=G*cp*⊿t

夏季送风量：283528m3/h;

冬季送风量：288779m3/h;

式中：Ｇ为送风量，kg/s；

Cp为空气的定压比热；⊿t为送风温差，℃；

综合考虑系统可能的漏风和峰值负荷后，

可选定送风系统的最小额定风量为：297000m3/h。

2.1.3选择确定喷口型号、规格和数量

本例是属高大空间送风系统，所选择风口应具备送风射程远、单个风口的送风量大、安装调试方便、风口工作时噪声低等要求，为此选择的风口类型为鼓形喷口，鼓形喷口的的型号规格为：FK-GP/W/750*250；图2鼓形喷口产品照片

其单个鼓喷的流通面积为：0.112m2;

单个风口的设计送风量为5940m3/h;

风口合计数量为：50个。

即沿着体育馆长度方向的间隔为2.5m,在

沿体育馆长度方向二侧布置鼓形喷口。

其主要技术参数,包括送风距离、夏季和冬季的送风转角值、噪声值评估、鼓形喷口内阻等；

具体的设计计算符号如图3所示：

图3 温度感应自动调节控制的鼓形喷口布置图

2.1.4主要技术参数复核计算

１水平送风距离x：

根据等温自由射流轴心速度衰减的计算表达式：

Ｖx/Vo=0.48/〔（ax/do）+0.145〕 (1)

式中：Vo 为鼓形喷口出风口断面的平均风速，m/s;

本例的Vo值为：Vo=5940/(3600*0.1125)=14.66m/s;

Vx 为射程达ｘ处的射流轴心速度，m/s; 按照一般的使用要求其计算射流断

面处的速度（也就是末端风速）取值为0.5m/s;

X 为射流断面到鼓形喷口出风口的距离，也即送风距离，m;

do 为鼓形喷口的当量内径（也就是气流的流通当量直径）

do=4*流通面积/2*鼓喷内周长；本例do为0.250m

a 为鼓形喷口的紊流系数，其值反映了鼓形喷口在送风气流所在各断面上的

速度不均匀程度,由鼓形喷口的结构、几何形状、表面粗糙度等因素来确定.对于各种射流风口而言，紊流系数值一般由实验测试而得。

附表一为由苏州市创建空调设备有限公司提供的温度感应自动调节控制的鼓形喷口、球形喷口紊流系数的测试值，可以在工程设计中加以引用的。

表１常用射流风口的紊流系数实验数值

鼓形喷口型号规格紊流系数球形喷口型号规格紊流系数

FK-GP/W/250*150 0.098 FK-QP/W/￠160 0.082

FK-GP/W/300*150 0.106 FK-QP/W/￠200 0.085

FK-GP/W/475*150 0.115 FK-QP/W/￠250 0.091

FK-GP/W/625*150 0.121 FK-QP/W/￠315 0.096

FK-GP/W/500*250 0.126 FK-QP/W/￠400 0.102

FK-GP/W/650*250 0.132 FK-QP/W/￠500 0.106

FK-GP/W/750*250 0.138 FK-QP/W/￠630 0.114

FK-GP/W/900*250 0.143

将以上数据代入上述表达式(1)有：

0.5/14.66=0.48/[(0.138*X/0.250)+0.145]

求得：ｘ＝25.23m此值即为送风末速度为0.5m/s时的送风水平距离L。

2冬季工况和夏季工况需要自动调整的送风角度的校核

1)冬季工况

此工况是送热风，根据已知条件安装高度为12.2m;考虑人员的温度感受高度（一般取值为1.7m）后。已知气流从鼓喷送风出口到末端风速处的高度实际落差为：10.5m.(图3所示的H尺寸)这样送热风夹角α2为：

α2=arcsin(H/L)=24.58°;为了稳妥起见建议送热风转角设定值为25°.

2)夏季工况

此工况为送冷风。鼓形喷口安装高度到屋顶距离为9.8m，考虑到实际结构布置

情况（上方灯具照明等因素），我们设鼓喷送冷风时向上的转角为10°。

此时从图３可以看出，二股送冷风的等温气流交点到喷口安装位置的距离是：H2＝L*sin10°＝4.38m