暖通空调设计说明书(5)

第4章 气流组织计算

4.1 概述

房间气流组织设计是空调设计中的一个重要环节。它直接影响室内空调设计的效果，关系着房间工作区的温湿度，精度及区域的温差，工作区气流速度等。

根据《采暖通风与空气调节设计规范》的规定，对于舒适性空调，工作区风速夏季不应大于0.3m/s，冬季不应大于0.2m/s。

4.2 散流器送风气流组织的计算

4.2.1 计算步骤

1）根据房间的尺寸及形状布置散流器，计算每个散流器的送风量。 2）初选散流器，计算颈部风速，计算射程。

3）计算工作区的平均风速是否满足要求，若不满足，应重新选择布置散流器。

4.3 计算举例

以副局长办公室215为例进行计算。房间如图4.1所示。

图4.1 散流器布置示意图

1）确定送风形式

本区域采用上送上回形式，送风为散流器平送。 2）布散流器

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以副局长办公室215为例房间内散流器送风区域的面积为55.44m2,风量为1020m3/h,房间高度为3.9m,采用均匀布置方式，每个散流器承担3.5m×3.5m的送风区域，一共布置4个散流器。如图4.1所示。 3）初选散流器

选用200×200mm2的方型散流器，颈部面积为0.0225m2,则颈部风速为：

v?0.28?1.75m/s （4.1）

4?0.04实际出口面积为：A=0.04×0.9=0.036m2 （4.2） 散流器的出口流速：vo?1.75/0.9?1.95m/s （4.3）

x?K?0A12按公式

?x?x0 求射流末端速度为0.5m/s的射程，即：

1.4?1.95?0.03612x??0.07?0.97m （4.6）

0.5?m?按公式

20.381rl(L/4?H)计算室内平均速度：

122vm?0.381?0.97(3.5?3.5/4?3.9)212?0.106m/s?0.3m/s （4.7）

则送冷风时，vm附加20％即室内平均风速为0.11m/s，则送热风时，vm减少20％即室内平均风速为0.09m/s所选散流器符合要求

用同样的方法计算其他各房间的气流组织，确定房间的送风口尺寸，送风口个数。

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第5章 系统水力计算

5.1 风管系统水力计算

5.1.1 概述

空调系统水力计算的目的是：确定各管段的断面尺寸和系统阻力，保证系统内的风量分配达到要求，最终确定系统通风机的型号和动力消耗。空调水力计算采用假定流速法，即根据风道与风口的经济流速确定其风速值，再由风道或风口应输送的风量得到风道或风口所需尺寸，并计算出系统的阻力。风道与风口的经济流速见表5.1：

表5.1 风道与风口的经济流速（m/s）

风道、风口类别 风速 主风道 6～8 无送、回风口的支风道 5～7 有送、回风口的支风道 3～5 送风口 3～5 5.1.2 空调系统水力计算的特点

1）系统内的介质为空气而非采暖系统中的热水或蒸汽，因此管道的断面远远大于热水或蒸汽管道的断面，因而占用空间较大；

2）除特殊情况外，空调系统一般用镀锌薄钢板作风道，且为了与建筑配合，风道多采用矩形断面，为了最大限度的利用板材，实现风管制作与安装的机械化、工厂化，我国确定了《通风管道统一规格》；

3）空调系统的局部阻力所占比例较大，一般为50%以上。

5.1.3 空气流动阻力

空气流动阻力包括摩擦阻力和局部阻力。 1）摩擦阻力

摩擦阻力主要发生在流动边界层内。空气在风管内流动时，由于边壁上流体质点无滑动，故而从边壁开始形成一个边界层。边界层内存在较大的流速梯度，所以在流体流动时，就产生了阻碍流体运动的内摩擦力。

空气在风管中的流动阻力，通常以单位体积流体的能量损失?P表示。 摩擦阻力?pm的数学表达式为

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l?v2 ?pm??? Pa （5.1）

de2式中 ?——摩擦阻力系数； de——风管当量直径，m； ?——空气密度，kg/m3；

v——风管内空气平均流速，m/s； l——风管长度，m。 对于矩形风管

de?2ab （5.2） a?b式中 a,b——矩形风管的边长，m。 2） 局部阻力

在风管系统中，管道安装一些管件用以控制或调节风管内空气的流动。比较典型的管件有：弯头、三通及变径管。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，称为局部阻力。

局部阻力可按下式计算： Z??式中 ?——局部阻力系数；

v——?与之对应的断面流速，m/s。 3）风管内空气流动阻力

风管内空气流动阻力，等于摩擦阻力和局部阻力总和，即

?P????pm?Z????l?Rm?Z? （5.4） 本设计采用假定流速法。

对本设计计算而言，风量G是作为已知条件，假定流速v，则管径D和单位长度摩擦阻力Rm就可确定。其设计计算步骤：

1管段编号。在每一管段始末两点处或分叉点处做标号，每一管段为一流量； ○

?v22 （5.3）

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○2将管段编号、流量、管段长度均列入表中，管长取两管件中心间的距离； 3选局部构件最多、长度最长的管路为最不利管路，本设计取1～2～3～4～5～○

6～7～8～9～10～11～12，

○4逐段选定流速并按风道标准管径选定风道断面，然后算得管内实际流速，并查出管道的比摩阻，由管长进一步算出管段沿程阻力；

○5按系统布置查出局部构件，并确定其局部阻力系数ζ值，再由相应的动压值算出局部阻力值； ○6求管道系统总阻力；

○7系统总阻力为外部阻力和内部阻力之和，内部阻力主要考虑表冷器、初、中效过滤器等，表冷器取116Pa，初效过滤器取50Pa，中效过滤器取100Pa； ○8求风系统总阻力。

5.1.4 计算举例

1) 以三层的送风管道的水力计算为例进行计算，三层送风管道如图5.1所示。

图5.1 送风管道系统水力计算图

表5.2 送风管道系统水力计算表

管道编号 1-2 2-3 3-4 4-5

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风量管长 初选流速风道断面实际流速比摩阻沿程阻力局部阻力动压局部阻力管段总阻b/mm （m/s） (Pa/m) 损失（m/s） a×（Pa） 系数∑ξ （Pa） 损失（Pa）力（ Pa） 2 2 2 2.5 160×160 160×160 200×160 200×200 1.31 1.95 2.08 2.08 0.19 0.37 0.37 0.32 0.56 1.46 1.69 1.69 4.52 0.27 0.27 0.27 1.03 2.28 2.60 2.60 4.65 0.62 0.70 0.70 15.21 2.07 2.39 2.39 （m3/h） (m) 60 180 240 300 2.93 3.94 4.57 5.28