空调风系统沿程阻力累积与风机压头裕量计算书

空调风系统沿程阻力累积与风机压头裕量计算书——全空气定风量空调系统专项计算——工程名称××办公综合楼空调通风工程建设地点陕西省西安市建设单位××置业发展有限公司设计单位××建筑设计研究院有限公司专业类别暖通空调（HVAC）系统形式全空气定风量（CAV）空调系统计算编号HVAC-FD-2026-018设计阶段施工图设计阶段文件类型专项计算书编制：＿＿＿＿＿＿＿日期：＿＿＿＿年＿＿月＿＿日审核：＿＿＿＿＿＿＿日期：＿＿＿＿年＿＿月＿＿日批准：＿＿＿＿＿＿＿日期：＿＿＿＿年＿＿月＿＿日××建筑设计研究院有限公司二〇二六年十月

目录TOC\o"1-3"\h1总则与编制说明 11.1编制目的 11.2编制依据 11.3工程概况 11.4计算范围与主要内容 22计算参数与理论基础 22.1空气物性参数 22.2设计风量与风速 22.3沿程阻力计算理论 32.4局部阻力计算理论 32.5当量直径与设备阻力 43风系统分段与沿程阻力累积计算 43.1系统组成与管段划分 43.2管段基本参数 53.3送风管沿程阻力计算 53.4回风管沿程阻力计算 53.5沿程阻力累积 64局部阻力计算 64.1局部构件阻力系数取值 64.2局部阻力逐段计算 75设备与部件阻力 75.1组合式空调机组机内阻力 75.2消声器、风口等部件阻力 86最不利环路总阻力与风机压头裕量 86.1最不利环路的确定 86.2系统总阻力汇总 86.3风量与压头附加系数 96.4风机选型参数的确定 107多维度安全核验 107.1风管内风速核验 107.2比摩阻经济性核验 107.3并联环路阻力平衡核验 117.4风管系统压力分级与严密性核验 117.5空气密度与海拔修正核验 117.6风机工作点与电机功率核验 128结果分析与工程指导意义 138.1计算结果分析 138.2阻力构成占比分析 138.3参数敏感性分析 138.4工程指导意义与优化建议 139结论 1410免责声明 14附录A主要符号表 15

第17页1总则与编制说明1.1编制目的本计算书针对××办公综合楼全空气定风量空调通风系统，对风管系统的沿程阻力、局部阻力与设备阻力进行逐段、逐项计算，按最不利环路对阻力进行累积，确定风机所需全压与风量，并按规范规定预留安全裕量，为风机选型、风管制作与系统调试提供可靠的设计依据。编制本计算书的目的在于：明确风系统压力损失的分布与构成，验证设计风速与比摩阻的经济合理性，保证风机选型参数与系统实际阻力相匹配，避免出现风压不足导致送风量衰减、或风压过大导致噪声与能耗偏高的问题，从而保障空调房间的气流组织效果与系统运行能效。1.2编制依据本计算书依据下列现行国家标准、行业标准及技术资料编制，具体条款引用详见附录B：（1）《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736—2012；（2）《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50019—2015；（3）《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243—2016；（4）《通风管道技术规程》JGJ/T141—2017；（5）《组合式空调机组》GB/T14294—2008；（6）《建筑设计防火规范》GB50016—2014（2018年版）；（7）《实用供热空调设计手册》（第二版）及风管水力计算图表。1.3工程概况本工程位于陕西省西安市，为办公综合楼空调通风工程。空调系统采用全空气定风量（CAV）系统，由组合式空调机组集中处理空气后经送风管送至各空调房间，房间回风经回风管返回机组。系统设计总送风量为12000m³/h，送风温度16℃，空调房间夏季室内设计温度26℃、相对湿度60%。系统服务区域为地上一层办公区，送风、回风均采用镀锌钢板矩形风管，风管保温采用离心玻璃棉。机组设于空调机房内，送风主干管自机组出口水平敷设，经走廊吊顶内敷设至各房间，末端采用方形散流器送风；回风经房间回风口、回风支管汇入回风主干管返回机组。系统最不利环路为距机组最远房间的送、回风管路。1.4计算范围与主要内容本计算书的计算范围包括：送风管沿程阻力、送风管局部阻力、回风管沿程阻力、回风管局部阻力、组合式空调机组机内阻力以及消声器、风口等部件阻力。计算内容包括风管内风速与比摩阻的确定、管段沿程阻力的累积、局部构件的阻力计算、最不利环路总阻力的汇总、风量与压头附加系数的取值、风机选型参数的确定，以及风速、比摩阻、并联环路平衡、压力分级、空气密度、电机功率等多维度安全核验，并对计算结果进行构成分析与工程指导。本计算书不含空调冷热负荷计算、气流组织计算及风管结构强度专项计算，上述内容另见相应专项文件。2计算参数与理论基础2.1空气物性参数空气密度按标准状态取用。标准大气压101.325kPa、温度20℃条件下，干空气密度ρ=1.200kg/m³；本计算书阻力计算统一采用ρ=1.200kg/m³，密度对风机全压的修正另见第7.5节。空气动力粘度ν=1.506×10⁻⁵m²/s，用于确定风管沿程阻力系数。2.2设计风量与风速系统设计总送风量为12000m³/h。风管内空气流速按GB50736—2012表6.6.3并结合噪声控制要求确定：主风管推荐风速5.0~8.0m/s，本设计取6.0~7.2m/s；支风管推荐风速3.0~5.0m/s，本设计取4.0~5.0m/s。风速的取值兼顾了风管初投资、运行能耗与气流噪声三方面因素，处于经济流速区间。2.3沿程阻力计算理论空气在断面不变的直管段内流动时，因空气粘滞性及其与管壁摩擦产生的能量损失称为沿程阻力（摩擦阻力）。矩形风管的沿程阻力按式(2-1)计算，比摩阻按式(2-2)计算： ΔP Rm式中：ΔPm——管段的沿程阻力，Pa；λ——风管沿程阻力系数，镀锌钢板风管取0.020；L——管段长度，m；d——风管当量直径，m；ρ——空气密度，kg/m³；v——管内平均风速，m/s；Rm——单位长度沿程阻力（比摩阻），Pa/m。2.4局部阻力计算理论空气流经弯头、三通、变径管、风阀、风口等管件及设备时，因流速大小和方向变化产生涡流而形成的集中能量损失称为局部阻力，按式(2-3)计算的动压与式(2-4)计算： Pd Z=ξ式中：Pd——动压，Pa；Z——局部阻力，Pa；ξ——局部阻力系数，按管件形式查取；Σξ——同一管段内各局部构件阻力系数之和。2.5当量直径与设备阻力矩形风管的沿程阻力按当量直径计算。采用流速当量直径Dv时，须以矩形风管内实际风速查算阻力；采用流量当量直径DL时，须以矩形风管内实际风量查算阻力。两者分别按式(2-5)、式(2-6)计算： Dv DL式中：Dv——流速当量直径，m；DL——流量当量直径，m；a、b——矩形风管断面净宽与净高，m。风管断面风量、断面积与风速的关系按式(2-7)计算： Q=3600Av (2-7)式中：Q——管段风量，m³/h；A——风管断面积，m²；v——管内平均风速，m/s。空气处理设备及部件的阻力（过滤器、表冷器、加热器、加湿段、消声器、风口等）由产品样本或设计手册提供的性能数据确定，直接计入相应环路的总阻力。其中，气流经送风口直接排入房间或经回风口吸入时的出口、入口动压损失，按局部阻力系数计入相应管段。3风系统分段与沿程阻力累积计算3.1系统组成与管段划分按气流流经顺序，沿最不利环路将系统划分为送风主干管（S1~S5）与回风主干管（R1~R3）共8个计算管段。管段划分以风量或断面尺寸改变处（三通、变径点）为节点，管段长度按两管件中心线之间的长度计算，不扣除管件本身长度。计算前已绘制系统轴测图并完成管段编号与风量标注。3.2管段基本参数各管段的断面尺寸按假定流速法确定：先假定经济风速，计算所需断面积并选取标准规格矩形风管（长宽比不大于4:1），再按所选规格反算管内实际风速，作为阻力计算的依据。各管段的送、回风量随气流分配逐段递减，规格逐段缩小，风速控制在推荐范围内。3.3送风管沿程阻力计算送风管各管段的沿程阻力按式(2-1)、式(2-2)逐段计算，结果见表3-1。表3-1送风管段沿程阻力计算表管段编号风量Q(m³/h)断面尺寸(mm)断面积A(m²)长度L(m)风速v(m/s)当量直径Dv(m)比摩阻Rm(Pa/m)沿程阻力ΔPm(Pa)S112000800×6000.48086.940.6860.8446.75S29000700×5000.350107.140.5831.05010.50S36000630×4000.252126.610.4891.07312.87S43000500×3200.160145.210.3900.83411.68S51500400×2500.10064.170.3080.6774.06合计———50———45.863.4回风管沿程阻力计算回风管各管段的沿程阻力按同一方法计算，结果见表3-2。回风管路长度小于送风管路，其沿程阻力相应较小。表3-2回风管段沿程阻力计算表管段编号风量Q(m³/h)断面尺寸(mm)断面积A(m²)长度L(m)风速v(m/s)当量直径Dv(m)比摩阻Rm(Pa/m)沿程阻力ΔPm(Pa)R112000800×6000.480106.940.6860.8448.44R29000700×5000.35087.140.5831.0508.40R36000630×4000.25266.610.4891.0736.44合计———24———23.283.5沿程阻力累积沿最不利环路自最远端向机组方向对沿程阻力逐段累积，累积计算按式(3-1)进行，结果见表3-3。该累积值反映沿程阻力沿气流路径的增长过程，是分析管段阻力贡献与优化风管布置的依据。 ΔP表3-3最不利环路沿程阻力累积表序号管段编号管段沿程阻力ΔPm,i(Pa)累积沿程阻力ΣΔPm(Pa)1S5（送风末端支管）4.064.062S411.6815.743S312.8728.614S210.5039.115S1（送风主干起点）6.7545.866R3（回风末端支管）6.4452.307R28.4060.708R1（回风主干终点）8.4469.14合计—69.1469.14注：表中数值按精确计算后取两位小数，个别尾数差异不影响结论。送、回风管沿程阻力合计为45.86+23.28=69.14Pa。4局部阻力计算4.1局部构件阻力系数取值局部阻力系数按管件型式查取《实用供热空调设计手册》：90°矩形弯头（曲率半径R/b=1.0）取0.25；渐缩管（中心角15°以内）取0.10；三通（直通）取0.30；三通（分流支管）取1.50；对开多叶调节阀（全开）取0.30；防火阀取0.50；帆布软接取0.15；回风口入口取0.50；送风口出口（气流直接进入房间）取1.00。局部阻力在通风空调系统总阻力中占比较大，设计中通过减少弯头数量、加大弯头曲率半径、缩小变径中心角、降低三通分流流速等措施予以控制。4.2局部阻力逐段计算按式(2-4)逐段计算各管段的局部阻力，结果见表4-1。表4-1局部阻力计算表管段编号风速v(m/s)动压Pd(Pa)局部构件及阻力系数Σξ局部阻力Z(Pa)S16.9428.94帆布软接0.15＋防火阀0.50＋90°弯头(2×0.25)＋三通直通0.301.4541.96S27.1430.6190°弯头0.25＋渐缩管0.10＋三通直通0.300.6519.90S36.6126.2590°弯头(2×0.25)＋对开多叶调节阀0.30＋三通直通0.301.1028.87S45.2116.2890°弯头(2×0.25)＋渐缩管0.100.609.77S54.1710.4290°弯头0.25＋渐缩管0.10＋送风口出口1.001.3514.06送风小计———5.15114.56R16.9428.94回风口入口0.50＋90°弯头(2×0.25)＋三通直通0.301.3037.62R27.1430.6190°弯头0.25＋渐缩管0.10＋三通直通0.300.6519.90R36.6126.2590°弯头0.25＋防火阀0.50＋帆布软接0.150.9023.62回风小计———2.8581.14合计———8.00195.705设备与部件阻力5.1组合式空调机组机内阻力组合式空调机组由过滤段、表冷段、加热段、加湿段及风机段等功能段组成，空气流经各功能段产生的阻力为机组机内阻力。各功能段阻力按机组样本及标准工况取定，见表5-1。机内阻力是风机全压的重要组成部分，须按实际选型配置逐段核减。表5-1组合式空调机组机内阻力构成表功能段阻力（Pa）取值说明初效过滤器（G4）50板式初效，按标准工况中效过滤器（F7）120袋式中效，按额定时运行值表冷器（6排）110按设计风量、迎面风速核定加热器（2排）60热水加热，按标准工况加湿段（湿膜）30按产品样本机内连接段及混合段30含消声导流构件合计400—5.2消声器、风口等部件阻力送、回风系统消声器、末端送风口与回风口格栅的阻力按产品样本或设计手册取值，见表5-2。其中送风口出口动压损失已计入管段S5的局部阻力，故末端散流器仅计其自身附加阻力。表5-2其他部件阻力表部件名称阻力（Pa）说明送风消声器80阻抗复合式，设于机组出风侧回风消声器50设于回风主干管末端送风口（方形散流器）40不含出口动压损失回风口格栅30含过滤网合计200—6最不利环路总阻力与风机压头裕量6.1最不利环路的确定最不利环路是系统中阻力最大的环路，即管路最长、局部构件最多、风量最大的送风支路及其对应的回风支路。本系统以最远房间的送风管路（S1→S5）与回风管路（R1→R3）串联构成最不利环路，风机全压应按该环路的总阻力确定。6.2系统总阻力汇总系统总阻力由送、回风管的沿程阻力、局部阻力以及机组机内阻力和部件阻力累加求得，按式(6-1)计算： ΔP=Δ式中：ΔP——系统计算总阻力，Pa；ΣΔPm——最不利环路沿程阻力之和，Pa；ΣZ——最不利环路局部阻力之和，Pa；ΔPe——机组机内阻力及部件阻力之和，Pa。各项阻力汇总结果见表6-1。表6-1最不利环路系统总阻力汇总表序号阻力项目数值（Pa）占比（%）1送风管沿程阻力45.865.302送风管局部阻力114.5613.253回风管沿程阻力23.282.694回风管局部阻力81.149.385机组机内阻力400.0046.256消声器、风口等部件阻力200.0023.13—系统计算总阻力ΔP864.84100.006.3风量与压头附加系数考虑到系统漏风、计算误差、施工偏差及风管积灰等因素，风机选型的风量与全压应按规范规定预留附加裕量。按GB50736—2012第5.7.2条，采用定转速风机时，风压附加宜取10%~15%、风量附加宜取5%~10%；同时结合GB50736—2012第5.8.2条对一般送风系统漏风率（5%~10%）的规定综合确定。本计算书取风量附加系数KL=1.10，压头附加系数Kp=1.15。选型风量与选型全压按式(6-2)、式(6-3)计算： Qt Pt式中：Qt——风机选型风量，m³/h；Pt——风机选型全压，Pa；KL、Kp——风量、压头附加系数。6.4风机选型参数的确定按上述附加系数计算并圆整，风机选型参数见表6-2。所选风机应在额定转速下满足选型风量与选型全压的要求，且设计工况效率不低于风机最高效率的90%。表6-2风机选型参数表项目符号数值单位系统设计风量Q12000m³/h风量附加系数KL1.10—风机选型风量Qt13200m³/h系统计算总阻力ΔP864.84Pa压头附加系数Kp1.15—风机选型全压Pt995Pa7多维度安全核验7.1风管内风速核验依据GB50736—2012表6.6.3，低速风管系统主风管推荐风速5.0~8.0m/s、支风管推荐风速3.0~5.0m/s。本系统各管段风速核验见表7-1，结果显示风速均在推荐范围内，兼顾了经济性与噪声控制要求。表7-1风管内风速核验表部位管段计算风速（m/s）推荐风速（m/s）结论送、回风主风管S1~S3、R1~R36.61~7.145.0~8.0符合送风末端支管S4、S54.17~5.213.0~5.0符合7.2比摩阻经济性核验一般通风空调系统的经济比摩阻宜控制在0.8~1.5Pa/m。本系统主风管比摩阻为0.844~1.073Pa/m，处于经济区间，管径选择合理；末端支管比摩阻为0.677~0.834Pa/m，略低于推荐下限，属支管风量小、风速低所致，其阻力小、能耗低，不影响系统经济性。7.3并联环路阻力平衡核验按GB50736—2012第6.6.6条，各并联环路的压力损失相对差额不宜超过15%。与末端支管S5并联的另一支管S6（风量1500m³/h、规格400×250mm、长度8m、Σξ=1.25）的阻力为18.45Pa，支管S5的阻力为18.12Pa，不平衡率按式(7-1)计算： δ=ΔP表7-2并联环路阻力平衡核验表支管风量(m³/h)沿程阻力(Pa)局部阻力(Pa)合计阻力(Pa)不平衡率(%)结论S515004.0614.0618.12——S615005.4213.0318.451.79≤15%，符合注：S5、S6分别为房间A、房间B的末端支管；不平衡率δ=|18.45-18.12|/18.45×100%=1.79%＜15%，满足规范要求。若调整支管管径后仍不满足，应设置调节阀，并以阻力较大的环路作为校核基准。7.4风管系统压力分级与严密性核验按GB50243—2016第4.1.4条，风管系统按工作压力分为微压（P≤125Pa）、低压（125Pa＜P≤500Pa）、中压（500Pa＜P≤1500Pa）和高压（P＞1500Pa）四级。本系统风机全压为995Pa，属中压系统。中压系统风管的严密性试验压力取1.2倍工作压力且不低于750Pa，本系统试验压力为1.2×995=1194Pa；风管及部件应按中压系统的制作、加固与漏风量检测要求执行。7.5空气密度与海拔修正核验风机性能通常以标准状态（20℃、101.325kPa、空气密度1.2kg/m³）为基准标定。当实际输送空气的温度、密度与标准状态差异较大时，所需全压应按密度比进行修正，密度与修正关系见式(7-2)、式(7-3)： ρ=353 Pt2式中：ρ——对应温度下的空气密度，kg/m³；t——空气温度，℃；Pt1——标准状态全压，Pa；Pt2——实际工况所需全压，Pa；ρ1、ρ2——标定态与实际态空气密度，kg/m³。本工程位于西安地区，海拔约400m，当地大气压约96.6kPa。各工况下的空气密度与全压修正系数见表7-3。计算表明，实际送风工况下所需全压与标准状态基本一致，修正幅度在±3%以内，已在15%的压头附加裕量中覆盖，无需单独放大风机全压。表7-3空气密度与全压修正核验表工况空气温度（℃）空气密度（kg/m³）全压修正系数修正后所需全压（Pa）设计标准工况201.2001.00864.84夏季实际送风工况161.2210.98847.54冬季或高温排风工况301.1651.03890.787.6风机工作点与电机功率核验风机轴功率按式(7-4)计算，并考虑电机容量储备系数后按式(7-5)确定电机所需功率： N=QP Nm式中：N——风机轴功率，kW；Q——选型风量，m³/h；P——选型全压，Pa；η——风机全压效率，取0.72；ηm——机械传动效率，取0.95；Nm——电机所需功率，kW；K——电机容量储备系数，取1.15。代入选取参数计算，风机轴功率N=13200×995/(3.6×10⁶×0.72×0.95)≈5.33kW；考虑1.15的储备系数，电机所需功率Nm≈6.13kW，据此选用7.5kW电动机，满足运行要求并留有一定余量。8结果分析与工程指导意义8.1计算结果分析本系统最不利环路计算总阻力为864.84Pa，其中风管系统阻力（送、回风管的沿程与局部阻力）为264.84Pa，占30.62%；机组机内阻力与其他部件阻力为600.00Pa，占69.38%。风机选型风量为13200m³/h、选型全压为995Pa，压头裕量1.15、风量裕量1.10，计算过程完整、数据自洽。8.2阻力构成占比分析在风管系统阻力中，沿程阻力为69.14Pa、占26.11%，局部阻力为195.70Pa、占73.89%。局部阻力占比明显高于沿程阻力，主要原因是系统弯头、三通、变径及阀门等局部构件数量较多。这一构成符合通风空调系统的普遍规律，说明减小局部阻力是降低系统总阻力的关键环节。8.3参数敏感性分析风管阻力与管内风速的平方成正比。当系统风量因调试不当或实际工况变化而增加10%时，管内风速相应增加约10%，沿程与局部阻力将增加约21%，风机所需全压随之上升，工作点向左偏移、实际风量增长低于预期；反之，若风管积灰或漏风导致阻力上升，则风量显著衰减。按经验，管路阻力偏差200Pa以上时，风机实际送风量衰减可达30%以上，故施工中的严密性与运行中的清洁维护对风量保证至关重要。8.4工程指导意义与优化建议（1）选型方面：风机应在选型风量13200m³/h、选型全压995Pa工况下工作于高效区，设计工况效率不低于最高效率的90%，并宜采用变频调节以适应负荷变化；电机按7.5kW配置。（2）布置方面：应尽量减少弯头、三通数量，弯头曲率半径不小于1倍管径或加设导流片，变径管中心角控制在8°~15°，三通宜采用顺气流方向分流以降低局部阻力。（3）制作与安装方面：风管应按中压系统要求制作并做严密性试验，法兰、咬口、软接处应密封良好，减小系统漏风；支吊架间距按JGJ/T141—2017执行，防止风管变形影响气流通畅。（4）调试与运行方面：系统调试时应实测各支管风量并核