本期我们来看一看空调系统的风道设计。
风道设计综述
风系统原则上分为空调送风系统和排风系统。
空调送风系统可分为两类：
1、低风速全空气单（双）管送风方式；
较多面积的公用场合，如商场、宴会厅、影剧院等采用。
2、风机盘管加新风系统中的送新风方式；
写字间和客房等较小面积的空调采用多采用此方式。
风道设计将直接影响空调房间气流组织和空调效果，和系统的经济性。
风道设计的目的：
合理组织空气流动，在保证使用效果（即按要求分配风量，满足设计风量要求）的前提下，合理确定风管结构、布置和尺寸，使系统的初投资和运行费用综合最优。
风道设计的基本任务：
1、布置合理的管线；
2、确定风管的形状和各段截面的尺寸；
3、通过阻力计算来选择风机。
风道布置应在气流组织及风口位置确定后进行。
风道内空气流动阻力
空气流动阻力包括摩擦阻力和局部阻力。
一、摩擦阻力
1、摩擦阻力除了与流速有关外，还与摩擦阻力系数λ、水力半径Rs以及空气温度有关。
（1）摩擦阻力系数λ的确定
（2）风道的水力半径和矩形风道当量直径的计算
水力半径Rs定义为过流断面A与湿周P之比。
湿周是过流断面上的流体接触壁面的长度。
2、矩形风道当量直径：
指与矩形风道有相等单位长度摩擦阻力的圆形风道直径。
当量直径分流速当量直径和流量当量直径。
（1）流速当量直径Dv：
设定某一圆形风道中的空气流速与矩形风道中的流速相等，并且单位长度摩擦阻力也相等，则该圆形风道直径就称为此矩形风道的流速当量直径。
（2）流量当量直径DL：
设定某一圆形风道中的空气流量与矩形风道中的流量相等，并且单位长度摩擦阻力也相等，则该圆形风道直径就称为此矩形风道的流量当量直径。
二、局部阻力
当空气流经管件时，由于流量大小和流动方向的改变，引起了流速的重新分布并产生涡流，由此产生的阻力为局部阻力。
影响局部阻力系数ζ的主要因素：管径形状，壁面粗糙度和雷诺数。由于通风空调系统的空气流动大都处于非层流区，故可认为ζ仅仅与管件形状有关。
1、弯头：加大曲率半径，在弯头内加设导流叶片。
2、变径管：用渐变管来代替突然扩大或突然缩小管。
3、三通
三通有两个支管，故有两个局部阻力系数。
减少局部阻力措施：减少支流与总流之夹角，一般不大于30°，也可在三通内加设导流叶片。
三、风道内空气流动阻力
风道内空气流动阻力等于摩擦阻力与局部阻力总和。
风道内的压力分布
风道内的压力指风道内空气所具有的全压。
全压包括动压和静压，即：风道内的空气总是从全压高的地方流向全压低的地方，即全压随着流动过程改变。
当风道内的过流断面或流量发生变化时，会引起动压和静压之间的相互转化。
因此在整个风道系统中，形成了压力分布。
压力分布线通常是以大气压力为基准（即取大气压力为零）绘制的。
一、仅有摩擦阻力的风道内压力分布线的绘制
1、进风口全压为零，动压为正、静压为负；
2、以风机为界，吸入侧的压力都为负，压出侧的压力为正；
因此，风管连接处不严密时，会有空气漏人和逸出。前者影响吸尘效果，后者影响送风效果或造成粉尘外逸。
3、两个断面的全压差为两断面间风道的压力损失；
4、风机压头等于风机进出口的全压差，或说等于风道总阻力，亦即风道阻力及出口动压损失之和。
二、兼有摩擦阻力和局部阻力的风道内压力分布线的绘制
1、风机压头等于风道系统总阻力及出口动压损失之和，亦即等于系统阻力。换句话说，系统的阻力是由风机产生的风压来克服的。
2、风道分支处，其压力值相等，因此各并联支管的阻力相等。
3、一般情况下，风机压出段的静压为正。
风道的水力计算
风道的水力计算分为：设计类型和校核类型。
设计类型：已知风道布置、长度和各管段风量，要求确定各段管径和选择风机。
校核类型：已知各管段长度、管径及风机所提供的压头，校核各段风量是否满足要求。
原理：通过压力平衡达到分配风量的目的。
风管材料一般采用薄钢板涂漆或镀锌薄钢板。
一、风道（管）布置：
通过风管可将各个送风口或各个回风口连接起来，为风口提供一个空气流动的渠道。
根据工程要求确定送风口或吸风口的形式、位置、数量；
同时确定风机及其他设备的位置，布置合理的风管路线；
绘制风管系统的轴测图（或管道走向示意图），对管道编号并标注长度。
二、布置风管要考虑的因素：
1、尽量缩短管线，减少分支管线，避免复杂的局部构件，以节省材料和减小系统阻力。
2、要便于施工和检修，恰当处理与空调水及其他管道系统在布置上可能遇到的矛盾。
还应注意的是：弯管部分因尽量采用大的曲率半径。在r/b小于1.0时，要装导流叶片，使阻力减少。
三、确定风管形状：
常见的风管形状一般为圆形和矩形。
圆形风管的强度大，耗材少，但加工工艺复杂，占用空间大，与风口的连接较困难。一般用于排风系统和室外风干管。
矩形风管加工简单，易于与建筑物结构吻合，占用建筑高度小，与风口及支管的连接也比较方便。
因此，空调送风管和回风管多采用矩形风管。
风管系统阻力计算：
目的是确定风管截面尺寸和系统的总阻力。
四、假定流速法
设计计算步骤如下：
1、绘制系统轴测图，标注各管段长度和风量。
2、选定最不利环路，划分管段，选定流速。
3、根据给定风量和选定流速，计算管道断面尺寸，并使其符合通风管道统一规格。再按规格化的断面尺寸及风量，算出风管内实际流速。
4、根据实际流速和断面当量直径查单位长度摩擦阻力。
5、计算各段的局部阻力。
6、计算各段总阻力。
7、检查并联管路的阻力平衡情况。如果损失差值大于15％，则可调整管径或调整断面尺寸。
最不利环路的总阻力为风机压头。但在选择风机时一般要考虑有10％～15％的富裕量，以补偿可能存在的漏风和阻力计算偏差。
如果系统的风量过大而一台风机的风量又不够时，可以在系统中并联设置两台或多台风机。
五、假定流速－当量长度法
将局部阻力计算转化为类似摩擦阻力计算，阻力公式表示为：
六、静压复得法
原理：当流体的全压一定，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。
静压复得法适用于高速风道，也适用于设计均匀送风管道。
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