單風(fēng)管和雙風(fēng)管集中式空調(diào)系統(tǒng):
集中式空調(diào)系統(tǒng):指對辦公建筑物內(nèi)部的空氣進行集中處理,輸送和分配的空調(diào)系統(tǒng)。
系統(tǒng)組成:(1)空調(diào)房間;(2)空氣處理設(shè)備;(3)送/回風(fēng)管道;(4)冷熱源。
按送風(fēng)管的套數(shù)不同分類:單風(fēng)管系統(tǒng)和雙風(fēng)管系統(tǒng)。
單風(fēng)管系統(tǒng)(一次回風(fēng)):
只設(shè)置一根風(fēng)管,處理后的空氣通過風(fēng)管送入末端裝置。典型系統(tǒng)圖示:
一次回風(fēng)與二次回風(fēng)的區(qū)別:
在噴水室或空氣冷卻器前同新風(fēng)進行混合的空調(diào)房間回風(fēng),叫第一次回風(fēng)。具有第一次回風(fēng)的空調(diào)系統(tǒng)簡稱為一次回風(fēng)式系統(tǒng)。
與經(jīng)過噴水室或空氣冷卻器處理之后的空氣進行混合的空調(diào)房間回風(fēng),叫第二次回風(fēng),具有第一次和第二次回風(fēng)的空調(diào)系統(tǒng)稱為一、二次回風(fēng)系統(tǒng),簡稱二次回風(fēng)式系統(tǒng)。
回風(fēng)方式選擇依據(jù)表:
雙風(fēng)管系統(tǒng):
有兩條送風(fēng)管,分別送冷風(fēng)和熱風(fēng),新風(fēng)與回風(fēng)混合,經(jīng)第一級空調(diào)器處理后,一部分經(jīng)一根風(fēng)管送到末端裝置,另一部分再經(jīng)第二級空調(diào)器處理后才送到末端裝置;兩種不同狀態(tài)的空氣在末端裝置中混合,才送到空調(diào)房間。
雙風(fēng)道空調(diào)系統(tǒng)的特點及應(yīng)用:
雙風(fēng)道系統(tǒng)適用于每個房間都需要分別控制室溫,而每個房間冷、熱負荷變化情況又不同的多層、多房間建筑。
單風(fēng)管空調(diào)系統(tǒng)的特點及應(yīng)用:
單風(fēng)道集中式系統(tǒng)適用于空調(diào)房間較大,各房間負荷變化情況相類似的場合,如辦公大樓、劇場、大會堂等。
雖然雙風(fēng)管空調(diào)系統(tǒng)具有很好的調(diào)節(jié)性和節(jié)能性,但是其設(shè)備復(fù)雜占用空間大,限制了該系統(tǒng)的發(fā)展,所以集中式空調(diào)系統(tǒng)中一般多使用單風(fēng)管空調(diào)系統(tǒng)。
風(fēng)管管件損失計算:
風(fēng)管風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)分為低速與高速兩種,風(fēng)速在15m/s以下屬低速風(fēng)管,以上則為高速風(fēng)管。前者用于大樓通風(fēng)及空調(diào),后者則應(yīng)用于工業(yè)及生產(chǎn)作業(yè)方面。風(fēng)速之大小與風(fēng)管噪音、震動、及成本均有相當(dāng)大的關(guān)系。而風(fēng)管出口及吸氣口風(fēng)速亦會影人體之舒適與安寧。
低速風(fēng)管風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn):
高速風(fēng)管內(nèi)風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn):
風(fēng)機出風(fēng)口及吸風(fēng)口風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn):
風(fēng)管材料:
制造風(fēng)管材料通常多為黑鐵鋅或鍍鋅鐵板。后者耐銹蝕,使用較為普遍。設(shè)計上亦有采用鋁板者,但價格較高,故仍少見。工場類建筑中,其排風(fēng)及回風(fēng)亦有采用混凝土結(jié)構(gòu)者,但大多建于地下。有關(guān)圓形風(fēng)管使用鐵板厚度及型號如下列所視:
圓形低速風(fēng)管使用鐵板標(biāo)準(zhǔn):
矩形低速風(fēng)管使用鐵板標(biāo)準(zhǔn):
矩形高速風(fēng)管使用鐵板標(biāo)準(zhǔn):
矩形低速風(fēng)管使用鋁板標(biāo)準(zhǔn):
風(fēng)管接合用法蘭:
圓形風(fēng)管吊架標(biāo)準(zhǔn):
矩形風(fēng)管支(吊)架標(biāo)準(zhǔn):
管路中損失:
在管路中,要使空氣流體經(jīng)過管路,必須克服相當(dāng)?shù)淖枇,這阻力以壓力表示,可分為管路直線部份之損失及局部彎管、分岐管、網(wǎng)關(guān)等之壓力損失,其主要原因包括來自:(1)摩擦;(2)彎曲;(3)分岐或匯合;(4)斷面積或形狀之變化。
在管道中亦有許多存在之障礙物,均會造成管流之阻力,這些項目包括:
(1)風(fēng)量控制器;(2)阻水板;(3)空氣過濾器;(4)加熱器或冷卻器;(5)測量及控制儀器;(6)防火活門。
靜壓與動壓損失:
送風(fēng)設(shè)備所產(chǎn)生阻力可分為動與靜兩種。與風(fēng)速平方成比例變化的是動阻力,與風(fēng)速無關(guān)的靜阻力。動阻力與靜阻力合成即為為送風(fēng)系統(tǒng)全阻力。若管路中有存在靜壓存在,則全壓亦須包括達到靜壓所需壓力。氣流在風(fēng)管內(nèi)所損失壓力可用下式表示:PT= PL+PD。
式中,PT為全部壓損,PL為管長壓損,而PD則為各種彎管、分岐管、閘門等壓損。
前文已述,動壓與風(fēng)速間有一個確定的關(guān)系。就空氣而言,其關(guān)系如下式:
Pv= V2/2g×γ = V2/16.3 = ( V/4.03 ) 2 [mmAq]
式中,V的單位為 [m/s]。
直線風(fēng)管阻力損失:
矩形風(fēng)管換算:
若想換算成同樣單位阻力之矩形風(fēng)管時,可利用下式換算:
a、b分別為矩形風(fēng)管之寬與高。其值亦可利用圓形面積與矩形面積相等方式進行粗略估計。矩形風(fēng)管外圍寬與高比又稱為縱橫比(Aspect Ratio),此值最高可為8:1。但自1:1至8:1時,鐵板面積要增加70%,其重量亦會增加3.5倍。故設(shè)計風(fēng)管時,除非特殊情況,此比值應(yīng)愈趨近1:1時為佳,以節(jié)省其制造與安裝成本。
風(fēng)管局部管道阻力:
一個完整的風(fēng)管系統(tǒng)中,除風(fēng)管本身外,尚有直管,彎管、分岐管閘門(damper)大小頭,三通管,等其它組件。此部份因形狀之改變會使風(fēng)道產(chǎn)生渦流,并消耗部份能量。在這部份所產(chǎn)生摩擦及壓力損失,統(tǒng)稱為局部管道阻力,其計算方式如下:
風(fēng)管局部管道阻力:
等效長度與直徑之比:
若局部管道為矩形風(fēng)管,則L'/d可改以L'/a代替,其中a為矩形風(fēng)管之長邊。
風(fēng)管局部阻力系矩形彎管(90度):
矩形角管(90度):
矩形彎管(整流片):
矩形彎管附小型整流片:
圓型彎管:
圓形管接制彎管:
急擴大管:
急縮小管:
漸大管:
漸小管:
變形:θ<14°ζ=0.15
圓形管三通管:
圓形管三通管(支管鉗形縮小):
分流(支斜管) 45度角:
矩形風(fēng)管分岐管:
矩形風(fēng)管合流:
金屬網(wǎng):
管內(nèi)氣孔:
管出口(漸擴大形):
多孔型出風(fēng)口:
風(fēng)管設(shè)計實例:
風(fēng)管之設(shè)計方法有:減速法、定阻法、靜壓重獲法等三種,減速法設(shè)計時較難獲得準(zhǔn)確的答案,故較少人采用。目前介紹定阻法。
工廠風(fēng)管布置圖為例。經(jīng)過風(fēng)機之后,總風(fēng)量為18000m3/h,經(jīng)過A點后分出兩條管路,主管維持10,800m3/h,支管則為7,200 m3/h。共有B、C、D、E、F等五個點出口,每個出口之風(fēng)量為3,600 m3/h。
(1)決定風(fēng)速:由表中先選定風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)。就工廠環(huán)境而言,其標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速為6-9m/s。茲以最大值9m/s作為此次設(shè)計之風(fēng)管風(fēng)速。
(2)主管部份損失:在18,000m3/h之風(fēng)量下,若以風(fēng)速9m/s為基準(zhǔn),主管之損失率每米為0.092mmAq,設(shè)本例以0.1 mmAq/m為損失標(biāo)準(zhǔn)。
(3)求ZA間之直徑:Q=18,000m3/h,R=0.1 mmAq/m時,覆由圖6.1得其直徑為83cm,修正后其風(fēng)速變?yōu)?.3 m/s,應(yīng)屬合理之范圍內(nèi)。
(4)直徑83cm為圓管,但風(fēng)管仍以矩形管為多,若換算為矩形管,則可由表中查出接近于76x76之尺寸。若以此為主風(fēng)管之口徑,則風(fēng)速將變?yōu)?.7 m/s,更適合標(biāo)準(zhǔn)范圍。
(5)重復(fù)第(3)及第(4)項,可以求出AB、BE、CD、AE、EF等區(qū)段之直徑、矩形尺寸及其相對應(yīng)之風(fēng)速(如表6.14)。在ZD間,A處之分岐管及CD間之90度彎管,均會產(chǎn)生損失。A處之詳細結(jié)構(gòu)如圖。
風(fēng)管系統(tǒng)設(shè)計數(shù)據(jù):
分岐管設(shè)計:
空氣由A處流向BC方向時,其阻力可以不計。CD間之彎管則由第1例可以先查出H/W=1.0,r/W=1.5(假設(shè)值)時,其L/W=4.5。故等效長度應(yīng)為:
L= 4.5×0.40 = 1.8 m
故ZD間之風(fēng)管總長度應(yīng)為:( 5 + 10 + 10 + 10) +1.8= 36.8 m
己知 R =0.1 mmAq/m,故其阻力應(yīng)為:0.10/m ×36.8 m = 3.7 mmAq (AD部份)
(7)AEF部份:AEF部份由A處之分岐管、AE間之90度彎管及直管長度。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間之直管及曲管合并,其壓損失為:
[(10 + 5 + 10 + 4.5 x 0.54)] x 0.10 = 2.75mmAq
AEF之總阻力為 3.0 + 2.75 = 5.75 mmAq
(8)由(6)與(7)之結(jié)果得知:AF之阻力損失大于AD,所以采用AF之阻力值計算。AF再加上ZA間之阻力損失2.0mm,即等于全部風(fēng)管阻力為7.75 mmAq (約7.8mm)。
(9)風(fēng)管外尚需加入空氣過濾器10mmAq及出風(fēng)口之壓損5 mmAq,故全部送風(fēng)系統(tǒng)之損失為:
ΔPT = 7.8 + 10 + 5 = 22.8 mmAq
(10)但風(fēng)機之選擇大多按靜壓計算。送風(fēng)機之排出口風(fēng)速為11m/s,則所需之靜壓為:
PS = PT– ( V/4.03)2 = 22.8 – (11/4.03)2 =15.4 mmAq
(11)為求得整套風(fēng)管系統(tǒng)之壓力平衡,使風(fēng)量能得以平均分配各地,部份分岐管內(nèi)應(yīng)安裝風(fēng)量調(diào)節(jié)器,以期取得此項平衡效果。
(12)以上值并未包括縮小管部份之損失?梢宰孕袑⑦@部份考慮在內(nèi),以求得更為周全。
風(fēng)道設(shè)計:
風(fēng)道材質(zhì)的選擇:
風(fēng)道材質(zhì)的選用沒有嚴格的要求,但要保證風(fēng)道內(nèi)表面的平整光滑。可以用冷(熱)軋鋼板(料厚≥0.5-1.5)加工后噴塑防護,也可以采用鍍鋅鋼板、不銹鋼板、鋁板、硬聚氯乙烯塑料板、玻璃鋼板等。
設(shè)計原則:風(fēng)道系統(tǒng)的壓力損失為最小,(即風(fēng)的流速為最大化);風(fēng)道的設(shè)計必須使由空氣制造的噪音最小化。風(fēng)道設(shè)計應(yīng)最大限度地滿足工藝需要,并且不得妨礙生產(chǎn)操作。風(fēng)道設(shè)計應(yīng)在滿足氣流組織需求基礎(chǔ)上,達到美觀實用原則。
風(fēng)道設(shè)計前應(yīng)注意的問題:
設(shè)計前應(yīng)充分了解房間結(jié)構(gòu)部局及變頻器現(xiàn)場安裝的情況,盡量讓風(fēng)道出風(fēng)口避開房屋支撐梁、支撐柱,以免因墻體開孔而改變建筑的結(jié)構(gòu)性能。其次避免風(fēng)道出風(fēng)口同時兼跨窗戶或墻體,以免給事后安裝帶來不必要的影響。
風(fēng)道設(shè)計中應(yīng)注意的事項:
1.風(fēng)道截面盡可能圓整;
2.風(fēng)道入口截面面積應(yīng)等于或大于熱風(fēng)出口的面積; 截面形狀可為圓形,也可以是正方形或長方形。
3.出風(fēng)口截面面積越大,壓力損失越小,空氣流速越低?諝饬魉僭降,產(chǎn)生的噪音就越小;
4.整個風(fēng)道的通道要求:長度最短,銳度最小,彎曲的數(shù)量及截面積的變化也要盡可能的小;
5.避免出現(xiàn)突變的膨脹和收縮,整個收縮的角度必須小于40度,整個膨脹的角度必須小于14度。
6.盡可能采用直的錐形風(fēng)道,直管加工容易,局部阻力小;
7.室外在最終風(fēng)道處,需加防雨護罩。防雨護罩形式可為左上角是直角的三角形。
風(fēng)道安裝時應(yīng)注意:風(fēng)道安裝后應(yīng)進行適當(dāng)定位夾固,避免因自身強度、震動等問題帶來不必要的影響。
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