一．风道水力计算方法 3 B6 s" N0 n ^ U2 x: K. L
+ P8 @ }! L( ^6 b- D) ?; B
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。
- E. k4 E& o: E1 Z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。
+ G8 ^5 \4 T2 H* V) P2 K" f/ a+ F0 ~9 |* R6 [4 m* W+ w, W! _
1．假定流速法
* C. t/ Z/ P; Q z" r假定流速法也称为比摩阻法。这种方法是以风道内空气流速作为控制因素，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。
6 E4 ?9 a4 p# {$ C0 K+ A: e# o9 }. A3 O
2．压损平均法 ( c# W5 n) d# N& w
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%。一般建议的单位长度风管的摩擦压力损失值为0.8~1.5Pa/m。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。
9 m; t0 O' q9 y
% V" [/ P" t' `; j! K3 O3．静压复得法 % ~" u7 _* b9 h9 P
静压复得法的含义是，由于风管分支处风量的出流，使分支前后总风量有所减少，如果分支前后主风道断面变化不大，则风速必然下降。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。; r+ @( o! t! c0 i! Y' J Z9 \
2 S) w2 g. |2 O. X; }0 U
二．风道水力计算步骤
& k1 x7 @( g% j N$ ~. d
1 Z) q# S- m; a. n9 h以假定流速法为例： : C, [7 g+ _; h: h
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。
$ g- e) T- r* ~6 r+ |" N+ G2．在计算草图上进行管段编号，并标注管段的长度和风量。 + @2 U- v( F% W$ m7 s3 X) @/ n: p8 O5 B- m) q
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。 ; v9 f7 S# |- O" a
3．选定系统最不利环路，一般指最远或局部阻力最多的环路。 , B4 q7 R6 ~/ x9 U
4．选择合理的空气流速。
& ~) b0 G# j$ _& R, x7 J7 R2 J2 E4 G3 t3 o
风管内的空气流速可按下表确定。
8 U! F7 R8 {( o' A- x# j: e1 q0 R3 y& Z9 }3 [; v6 N5 Z0 e- z
表8-3空调系统中的空气流速（m/s）$ K" y( e V. G* I9 m+ y1 S
5 P7 k3 L5 W& d3 _- Z r$ T% I' @
]$ v. Y- X1 B& J
0 [3 V: `0 t0 U8 s9 p- b; B5．根据给定风量和选定流速，逐段计算管道断面尺寸，然后根据选定了的风管断面尺寸和风量，计算出风道内实际流速。) O# G) z1 U% g' J z
通过矩形风管的风量：G=3600abυ (m3/h)
; m( g& |' o4 J) e; c式中：a，b—分别为风管断面净宽和净高，m。 , K% X' Q# J5 c0 i% B
通过园形风管的风量：G=900πd2υ (m3/h)" }3 S$ Y2 {! c$ w4 u. {/ @/ o
式中：d—为圆形风管内径，m。
, h! R2 W1 J; c
8 j5 L- O. ? g' T8 m7 f6．计算风管的沿程阻力 3 b0 i3 U9 B! I& j) ]
根据风管的断面尺寸和实际流速，查阅查阅附录13或有关设计手册中《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失△py，再根据管长l，进一步求出管段的摩擦阻力损失。
& L% y! q* E5 T% @( G1 a
$ H/ r8 z! w% C% a! f7．计算各管段局部阻力 7 |/ c. G& l8 t& P. L% U4 r
按系统中的局部构件形式和实际流速υ，查阅附录14或有关设计手册中《局部阻力系数ζ计算表》取得局部阻力系数ζ值，再求出局部阻力损失。 $ t% D$ L, b+ _% c( p
3 _+ c4 e) w3 g- U( w
8．计算系统的总阻力，△P=∑（△pyl +△Pj）。
+ w0 |: F6 T: w# t9．检查并联管路的阻力平衡情况。
: S+ |& G$ s2 z2 b& a10．根据系统的总风量、总阻力选择风机。
+ j3 U0 |" f a' _/ Y
: c7 q" k( j5 g3 l三．风道设计计算实例
, y0 \: T, H% k3 d8 G5 g: m9 t/ I- p
$ `; U$ Q/ ] Q6 T( `4 S* U5 q某公共建筑直流式空调系统，如图所示。风道全部用镀锌钢板制作，表面粗糙度K=0.15mm。已知消声器阻力为50Pa，空调箱阻力为290 Pa，试确定该系统的风道断面尺寸及所需风机压头。
: Z8 y; S4 x( A$ h8 s9 c) _ m; z0 X) _/ R& x
# e! ~0 _; B% f. h7 f: M {& p' w
( X8 {+ L% ]6 T+ \" p! U 图中：A.孔板送风口600×600；B.风量调节阀；C.消声器；D.防火调节法；E.空调器；F.进风格栅0 F! `3 P$ U4 Y8 R# v, C( r% [
3 e% L- V& ^( a& f- ]0 R5 V8 `
【解】& D a/ l) \$ S: F1 w
) D g* u% W4 e" g! k- w0 m% M
1．绘制系统轴测图，并對各管段进行编号，标注管段长度和风量。1 H2 z3 X4 J7 Y
2．选定最不利环路，逐段计算沿程压力损失和局部压力损失。本系统选定管段1—2—3—4—5—6为最不利环路。) T; J% |' P- K6 P; N
3．列出管道水力计算表，并将各管段流量和长度按编号顺序填入计算表中。
7 {' }5 A6 ]7 Z1 |3 ]9 j4．分段进行管道水力计算,并将结果均列入计算表中。
8 Q$ P" j L* l0 W; I9 K3 M# _9 q! K( B% c
管段1—2：风量1500m3/h，管段长l=9m# X: S& V1 u. I& x @6 H* T
沿程压力损失计算：初选水平支管空气流速为4m/s，风道断面面积为：
# e" z n; P# H0 C1 P% [& ]& \ F’=1500/(3600×4)=0.104m2
, F/ E- h a3 [取矩形断面为320×320mm的标准风管，则实际断面积F=0.102m2，实际流速 4 u' b: a8 s/ O
υ=1500/（3600×0.102）=4.08m/s根据流速4.08m/s，查附录13，得到单位长度摩擦阻力△py=0.7Pa/m,则管段1—2的沿程阻力：
" U: o d2 T7 P; t8 ?! C+ d3 ? m △Py=△py×l=0.7×9=6.3Pa
6 d; z+ Q# D2 J, j, P3 |' X 局部压力损失计算：该管段存在局部阻力的部件有孔板送风口、连接孔板的渐扩管、多叶调节阀、弯头、渐缩管及直三通管。3 x5 X3 ~9 f( D8 `
孔板送风口：已知孔板面积为600×600mm，开孔率（即净孔面积比）为0.3，则孔板面风速为 . j$ q' h4 I( D8 g @+ D
υ=1500/（3600×0.6×0.6）=1.16m/s根据面风速1.16m/s和开孔率0.3，查附录14序号35，得孔板局部阻力系数ζ=13，故孔板的局部阻力 6 Q) W: \) r3 z( H6 V
△pj1=13×(1.2×1.162)/2=10.5Pa渐扩管：渐扩管的扩张角α=22.5°，查附录14序号4，得ζ=0.6，渐扩管的局部阻力 6 T: L3 N1 \& g H0 a" _) B
△pj2=0.9×(1.2×4.082)/2=5.99Pa多叶调节阀：根据三叶片及全开度，查附录14序号34，得ζ=0.25，多叶调节阀的局部阻力 7 E. s% g! B; J) d4 c: F. Q
△pj3=0.25×(1.2×4.082)/2=2.5Pa弯头：根据α=90°，R/b=1.0，查附录14序号9，得ζ=0.23，弯头的局部阻力
* E! p j! F. A' ~5 [4 m% \! w △pj4=0.23×(1.2×4.082)/2=2.3Pa渐缩管：渐缩管的扩张角α=30°<45°,查附录14序号7，得ζ=0.1，渐缩管的局部阻力 . }' w8 T, P# x1 H4 e, u
△pj5=0.1×(1.2×4.082)/2=1Pa直三通管：根据直三通管的支管断面与干管断面之比为0.64，支管风量与总风量之比为0.5，查附录14序号19，得ζ=0.1，则直三通管的局部阻力 - y3 s+ F2 ~4 T4 T
△Pj6=0.1×(1.2×5.22)/2=1.6Pa （取三通入口处流速） ! t( |, v- G* K$ |2 b
该管段局部阻力：△Pj=△pj1+△pj2+△pj3+△pj4+△pj5 +△Pj6
3 }% B2 i1 [7 P7 a# ~ =10.5+5.99+2.5+2.3+1+1.6
9 L2 a6 s" n2 [+ F1 P2 { =23.89Pa该管段总阻力
2 [! v4 Z3 S) K7 K% x1 r4 q' A △P1-2=△Py+△Pj=6.3+23.89=30.19Pa5 U# s6 b8 b( @" w7 r. a
0 K0 L0 L2 y# ~$ e9 B( `( T/ c* b
( F6 Z( U9 I$ Z+ \; N管段2—3：风量3000m3/h，管段长l=5m，初选风速为5m/s。 沿程压力损失计算：2 P* l" ]) E9 Q: ^
% A( D& Z8 E7 J9 N3 w
根据假定流速法及标准化管径，求得风管断面尺寸为320×500mm，实际流速为5.2m/s，查得单位长度摩擦阻力△py=0.8Pa/m,则管段2—3的沿程阻力
$ u8 |1 ^5 c, x* p △Py=△py×l=0.8×5=4.0Pa
1 ^7 ~9 _( @6 l E/ @2 m( I) E局部压力损失计算：
4 [! w( ~! l+ {6 X; g分叉三通：根据支管断面与总管断面之比为0.8，查附录14序号21，得ζ=0.28，则分叉三通管的局部阻力
- s) c+ H# K8 n( Y △Pj =0.28×(1.2×6.252)/2= 6.6Pa. （取总流流速） ( m! D: O( ], y7 }6 s- A" b
该管段总阻力 △P2-3=△Py+△Pj=4.0+6.6=10.6Pa
9 Q! Q/ q/ B$ w. x( @; X
& n1 s- @+ \7 L: {
: W; i6 j$ C: [4 Y, [3 e管段3—4：风量4500m3/h，管段长l=9m，初选风速为6m/s。 沿程压力损失计算： 4 Z% L5 R1 ^. k; ~
根据假定流速法及标准化管径，求得风管断面尺寸为400×500mm，实际流速为6.25m/s，查得单位长度摩擦阻力△py=0.96Pa/m,则管段3—4的沿程阻力 & }9 v% V. }: D+ M' f/ p
△Py=△py×l=0.96×9=8.64Pa局部压力损失计算：该管段存在局部阻力的部件有消声器、弯头、风量调节阀、软接头以及渐扩管。+ G) D5 M: t4 N- F
消声器：消声器的局部阻力给定为50Pa，即 - T+ f8 V n8 H8 n E
△pj1= 50.0Pa
+ M/ r( M+ C( O, m* U U弯头：根据α=90°，R/b=1.0，a/b=0.8,查附录14序号10，得ζ=0.2，弯头的局部阻力 * b7 N2 Q+ f; ^7 G7 d
△pj2=0.2×(1.2×6.252)/2=4.7Pa
5 x3 c9 i0 \% R3 O7 y风量调节阀：根据三叶片及全开度，查附录14序号34，得ζ=0.25，风量调节阀的局部阻力 $ U" ~9 L9 n6 E& `- x; O
△pj3=0.25×(1.2×6.252)/2=5.9Pa软接头：因管径不变且很短，局部阻力忽略不计。 ( w @0 k* |3 y; j
渐扩管：初选风机4—72—11NO4.5A，出口断面尺寸为315×360mm，故渐扩管为315×360mm~400×500mm，长度取为360mm，渐扩管的中心角α=22°，大小头断面之比为1.76查附录14序号3，得ζ=0.15，对应小头流速 ' b! D; _7 }% v9 F, `) l
υ=4500/（3600×0.315×0.36）=11m/s
7 p5 K* K" U/ k& z% H' ?$ k: S渐扩管的局部阻力 △pj4=0.15×(1.2×112)/2=10.9Pa. J9 c. z8 ?5 ]
该管段局部阻力
2 b$ Y" M4 ]7 b# N& y6 i- n △Pj=△pj1+△pj2+△pj3+△pj4
7 C* S; R3 c6 Y7 c* e: ?9 Z% e =50.0+4.7+5.9+10.9=71.5Pa0 y! x5 ]8 W8 y9 }* }+ G& C
该管段总阻力 - }1 A3 _& F2 S( j. m1 `' k2 ?
△P3-4=△Py+△Pj=8.64+71.5=80.14Pa管段4—5：2 n9 R# F- ?4 b& v' V
空调箱及其出口渐缩管合为一个局部阻力考虑，△Pj=290 Pa9 d6 }6 C' Y, c; O( t4 t6 k: t
该管段总阻力 1 U# e$ V$ x+ E: P( e4 x& X5 c" [
△P4-5=△Pj=290Pa
; o8 m# l6 w8 u8 z9 k2 w z8 [2 o8 F, b T" }' U
& D& G P8 r, \
管段5—6：风量4500m3/h，管段长l=6m，初选风速为6m/s。 沿程压力损失计算：2 f' U: l- N; u. b
根据假定流速法及标准化管径，求得风管断面尺寸为400×500mm，实际流速为6.25m/s，查得单位长度摩擦阻力△py=0.96Pa/m,则管段5—6的沿程阻力 * D! e& o/ a7 B
△Py=△py×l=0.96×6=5.76Pa R' ]% E' R- i2 o
局部压力损失计算：该管段存在局部阻力的部件有突然扩大、弯头（两个）、渐缩管以及进风格栅。
% M! J2 c8 q: l4 q突然扩大：新风管入口与空调箱面积之比取为0.2，查附录14序号5，，得ζ=0.64，突然扩大的局部阻力
; c. T5 F$ O+ T8 O' Q7 A" v6 d& B0 r1 r. j: d
△pj1=0.64×(1.2×6.252)/2=15.1Pa弯头(两个)：8 a4 M+ v7 ] Q* P& E8 [
3 `( c8 {) ~+ V# x' _ [0 C
根据α=90°，R/b=1.0，a/b=0.8,查附录14序号10，得ζ=0.20，弯头的局部阻力
7 z7 e, z) s, N; i. [: I △pj2=0.2×(1.2×6.252)/2=4.7Pa
' n0 N& M9 `, `1 o 2△pj2=4.7×2=9.4 Pa* O6 [: A" a7 L
渐缩管：断面从630×500mm单面收缩至400×500mm，取α=<45°,查附录14序号7，得ζ=0.1，对应小头流速
5 r e! ]9 P$ X υ=6.25m/s 渐缩管的局部阻力 4 ?8 c& }4 a0 @) k5 v$ I
△pj3=0.1×(1.2×6.252)/2=2.36Pa" w& e. D( g5 U; Z# P
进风格栅：进风格栅为固定百叶格栅，外形尺寸为630×500mm，有效通风面积系数为0.8，则固定百叶格栅有效通风面积为 ) s7 H# ?% K% D1 ~. Y
0.63×0.5×0.8=0.252m2+ M; j7 n2 l: a' v
其迎面风速为 4500/（3600×0.252）=5 m/s
2 V' G$ r/ J( ]" G$ S* a, |查附录14序号30，得ζ=0.9，对应面风速，固定百叶格栅的局部阻力
- T) e( T+ p% n- \ △p4=0.9×(1.2×52)/2=13.5Pa4 B/ ~1 n2 W: ^ M& q- i
该管段局部阻力
" A6 R3 A0 K4 G- n4 Q
3 V) m b0 c6 G9 L/ j& B+ V △Pj=△pj1+2△pj2+△pj3+△pj4
* l$ m* s% ?* f0 O8 z5 x6 Q' i Q =15.1+9.4+2.36+13.5 =40.36Pa
' ~; a& s2 [/ A) |6 {5 @) n该管段总阻力 + g; O6 Y% k& |5 }3 t' G& l
△P5-6=△Py+△Pj=5.76+40.36=46.12Pa5．检查并联管路的阻力平衡
% j: Z2 z: H7 j2 p) C2 @用同样的方法，进行并联管段7—3、8—2的水力计算，并将结果列入表中。
1 y! c4 D) ]% k- I' r6 V+ t
( L6 L+ j H' i1 O0 B" C管段7—3：" j- }7 D6 L% k# A
沿程压力损失 △Py=9.1 Pa
0 d; A6 Y5 Z2 p$ X+ g局部压力损失 △Pj=28.9 Pa
( J/ P* e: u! F/ \4 H- w该管段总阻力 △P7-3=△Py+△Pj=9.1+28.9=38Pa' F% b8 V% `9 i- I4 N7 ` R9 ]$ U6 w
# a1 J) f2 D8 J" w3 H; c! F
7 O) d! s: I' ^( r* y5 d
管段8—2：沿程压力损失 △Py=1.4 Pa
& b1 F+ h7 M! T. }/ l; ~& w$ v# ]( O局部压力损失 △Pj=25.8 Pa
" w% o# g6 v9 e. n! L! ^该管段总阻力; Q1 j) ~7 R4 Y5 R
△P8-2=△Py+△Pj=1.4+25.8=27.2Pa检查并联管路的阻力平衡：! Q5 C' L- e* y/ o) l8 L
管段1—2的总阻力△P1-2=30.19Pa/ c8 ^/ x( m- q9 U$ K
管段8—2的总阻力△P8-2=27.2Pa
. E4 J: d3 B0 S% l2 O. T2 p# v （△P1-2-△P8-2）/△P1-2=（30.19-27.2）/30.19=9.9%<15% 管段1—2—3的总阻力△P1-2-3=△P1-2+△P2-3=30.19+10.6=40.79 Pa; m, [ x0 V& p5 f; Z% {! l3 n& [
管段7—3的总阻力△P7-3=38Pa
, n' a6 C; m- G2 t, ? （△P1-2-3-△P7-3）/△P1-2-3=（40.79-38）/40.79=6.8%<15%
% w6 d5 E$ |' |8 g: L# Y检查结果表明，两个并联管路的阻力平衡都满足设计要求。如果不满足要求的话，可以通过调整管径的方法使之达到平衡要求。
& t; J1 m' F6 z. |; E, F' X# T7 Y+ l |- o; I% k5 `/ P; ]- E
5．计算最不利环路阻力 △P=△P1-2+△P2-3+△P3-4+△P4-5 +△P5-6
. B( W# e) E- L. W# y. X =30.19+10.6+80.14+290+46.12) c# X2 U3 R) w& c, U
=457.05 Pa. ?5 ^9 U( ^$ O, g/ s
本系统所需风机的压头应能克服457.05Pa阻力。# Z6 P; |' f% n7 V- R$ h
) k( b1 [2 u. Y. b& c) B
# j9 @: s- @0 h四．风道压力损失估算法 " ^9 ?/ f) t5 r# n }7 g
" c7 G; H$ s7 P0 Z6 ~
对于一般的空调系统，风道压力损失值可按下式估算
" h7 C; M' y. \/ _( ?# M4 v2 M △P=△pyl（1+k）+∑△ps (Pa)
' {# X- o8 C9 S5 B( Q% r式中 △py—单位管长沿程压力损失，即单位管长摩擦阻力损失，Pa/ m。 . O% P; t9 z5 X' B
l—最不利环路总长度，即到最远送风口的送风管总长度加上到最远回风口的回风管总长度，m。 + @( Y. i4 f9 B
k—局部压力损失与沿程压力损失之比值：
% {* d" _. I1 }% C弯头、三通等局部管件比较少时，取k =1.0~1.2；
" h/ T; \. U* [弯头、三通等局部管件比较多时，可取到k =3.0~5.0。
7 n- p& O. b2 V6 z∑△ps—考虑到空气通过过滤器、喷水室（或表冷器）、加热器等空调装置的压力损失之和。 % x6 r ]! F2 E7 X1 r4 D
表8-5给出了为空调系统推荐的送风机静压值，可供估算时参考：8-5送风机静压7 M% m: x5 y. Z% S: i, y6 E4 |
H- [/ Z X; O
9 c) ?0 b3 L; o) n
5 v! e' D2 F% I1 f+ d, \& B9 U3 O' K u
参考取值
6 a* P/ g$ V8 g4 V+ j* C4 U% u
3 D4 o; C% i/ V1 v7 J
' ]% d! g, c( G9 c) L1 u0 X8 T
+ m. ? C/ w' T, Q' L; M8 c
7 P+ P& q2 L+ W: K
( |- g6 A6 ~( Y* ~3 B/ `' n1 J |
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