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1、情境五 空调风系统的设计,空间气流分布的形式有多种，气流形式主要取决于: 风口的类型 风口的布置方式（数量、位置） 送风参数（送风温差，送风口速度）,任务一 空调房间的气流组织确定,一、送风射流的流动规律,空气经送风口向周围气体的外射流动称为射流。,雷诺数的大小,t0,tn,进入空间 受限情况,层流射流 紊流射流 等温射流 非等温射流 自由射流 受限射流,1、等温自由射流,特征： 由于紊流的横向脉动和涡流的出现，射流流量逐渐扩大，呈锥体状。 速度不断减小 边界速度首先减小，轴心速度不变起始段 根据动量守恒，轴心速度减小主体段,紊流系数， 取决于风口型式,以风口为起点 的轴心速度,2、非等温射流

2、,射流会发生弯曲阿基米德数Ar Ar浮升力与惯性力之比，Ar大则射流弯曲大 送风温度低于室温为冷射流，高于室温为热射流 空调送风温度与室内温度有一定温差，射流在流动过程中，不断掺混室内空气，射流温度逐渐接近室温。 轴线上温度分布规律可用半经验公式求得,3、受限射流,自由扩张段 有限扩张段 收缩段,第一 临界断面,第二 临界断面,轴对称射流,贴附射流,贴附射流 当送风口贴近顶棚，由于射流在顶棚处不能卷吸空气，因此 上部流速大，静压小 下部流速小，静压大 非等温射流为冷射流，在射流达到某一距离处会脱离顶棚贴附长度,二、回风口的气流流动规律,回风口与送风口的空气流动规律完全不同 送风射流:扩散，形成

3、点源 回风气流:集中，形成点汇 在吸风气流作用区内，任意两点间的流速变化与据点汇的距离平方成反比。 点汇速度场的气流速度迅速下降，使回风口的汇流场对房间气流组织影响比较小,三、空气分布器及房间气流分布形式,1、 空气分布器的形式 形式多样 按房间的性质、对气流分布的要求、房间内部装饰的要求进行选择 1）送风口形式 2）回风口形式,单层及双层百叶送风口,百叶可做成活动可调的，既能调节风量，也能调节出风方向。 为了满足不同的调节性能要求，可将百叶做成多层，每层有各自的调节功能。,这两种风口不能调节风量和出风方向，适用于一般要求的空调系统，其中条缝型风口常作为风机盘管及诱导器的出风口。,条缝送风口和

4、格栅送风口,带出口隔板的条缝形风口,条缝形送风口,格栅送风口,散流器,散流器是安装在顶棚上的一类送风口，气流从顶棚向下送出并有一定扩散功能，型式有两种： 平送型散流器平送送风射流沿着顶棚径向流动形成贴附射流 下送型散流器下送送出的射流扩散角在2030度之间,常用散流器形式,盘式散流器,圆形散流器,矩形散流器,流线型散流器,直片式散流器,方形散流器,送吸式散流器,喷口,喷口送风口是一种出口风速大，风量大的送风口。 喷口送风经常用于工业建筑与民用建筑中的公共建筑，是大型体育馆、礼堂、剧院以及厂房等建筑的常用送风方式。,孔板送风口,即是开孔的吊顶或夹层。 整个房间吊顶或夹层都开口的为全面孔板送风；一

5、部分开孔的叫局部孔板送风。 孔板送风空气以较低的速度在吊顶或夹层里均匀分布，形成稳压箱，然后由细孔流出。,柱式送风口,独立地面上出风的柱式送风口 适用于下部工作区送风,旋流风口,诱导比大，速度衰减快,回风口,回风口多装在顶棚和侧墙上。若设在房间下部时风口下缘离地面至少为0.15m。回风口的布置应符合下面的要求： 1）回风口不应设在射流区内和人员长时间停留的地点，采用侧送时，宜与送风口的同侧。 2）条件允许时，可采用集中回风或走廊回风，但走廊的断面风速不宜过大。,2、空间气流分布的形式,上送下回,百叶上侧送风、孔板送风和散流器送风都是常见的上送下回形式。,孔板送风和密布散流器送风，可以形成平行流

6、流型，涡流少，断面速度场均匀的气流 。对于温湿度要求精度高的房间，特别是洁净度要求很高的房间，是理想的气流组织型式。,上送上回,适用场合：对于那些因各种原因不能在房间下部布置风口的场合是相当合适的 。 注意 防止气流短路现象的发生。,中间送上、下回,在某些高大的建筑空间内，实际工作区高度仍然在2米以下，因此不需要将整个空间都作为调节的对象。可采用中部送风的送风方式。 中送风具有一定的节能效果。,下送上回,适用场合：对于室内余热量大，特别是热源又靠近顶棚的场合 ，采用这种气流组织形式是非常合适的。 特点：由于下送上回时的排风温度大于工作区温度，故而室内平均温度较高，经济性好。但是下部送风温差不能

7、太大，为此多采用旋流送风口。,四、气流组织设计计算,选择气流分布的形式 确定送风口的形式 确定送风口的数目和尺寸 计算工作区的风速和温度 检验工作区的风速和温差 调整,1.侧送风气流组织确定,为保证侧送风空调区的温度场、速度场达到要求，侧送风气流组织设计计算涉及的内容如下：,（1）送风口的出流流速 送风口的出流流速的确定需要满足两方面的要求： 一是保证工作区噪声要求。 二是保证工作区最大风速在允许范围。 （2） 贴附长度 （3） 射流温差衰减,侧送风气流组织设计的步骤,用公式 校核房间高度 其中x是射流方向房间长度L减去1 按允许的射流末端温度衰减值，查162页表6.5得出射流相对射程允许的最

8、小值。 由相对射程最小值和x，可得计算风口最大直径根据 选择风口规格尺寸，使实际风口当量直径 ,计算每个风口的送风量 计算风口的个数 实际风口的实际出风速度 校核送风速度，计算射流自由度 计算阿基米德数Ar， 校核射流的贴附长度是否满足要求。,2.散流器送风气流组织确定,散流器平送流型送风射流沿着顶棚径向流动形成贴附射流，使工作区容易具有稳定而均匀的温度和风速，当有吊顶利用或有设置吊顶的可能时，采用散流器送风既能满足使用要求，又比较美观，是常见的送风形式 。,为保证空调区的温度场、速度场达到要求散流区送风气流组织设计计算涉及的内容如下： (1)送风口的喉部风速 (2)射流速度衰减方程及室内平均

9、风速 散流器射流的速度衰减方程为：,散流器送风气流设计步骤： （1）布置散流器 （2）预选散流器 （3）校核射流的射程 （4）校核室内平均风速 （5）校核轴心温差衰减,一、 风道的种类,金属风管 非金属风管 复合材料风管 矩形 圆形 椭圆形风管 柔性风管 刚性风管 低速风管 高速风管,制作材料,断面几何形状,弯曲程度,流速高低,任务二 风系统管道阻力确定,各种材料风道,二、 风道的阻力计算,1、沿程阻力（或摩擦阻力）,根据流体力学原理，空气在管道内流动时沿程阻力按下式计算。 圆形风管单位长度的沿程阻力为： 对于钢板矩形风管:,式中,Pm空气在管道内流动时的沿程阻力（Pa）； 沿程阻力系数； 空

10、气密度（kgm3）； 空气平均流速（ms）； l计算管段长度（m）； d风管直径（m）。a,b分别为矩形风管的长、短边,2、局部阻力 当空气流过风管的配件、部件和空气处理设备时都会产生局部阻力。局部阻力可按下式计算：,式中 Pj空气在管道内流动时的局部阻力（Pa）； 局部阻力系数； 空气密度（kgm3）； 空气平均流速（ms）；,风管内空气流动的总阻力等于沿程阻力和局部阻力之和,任务三：风系统管道设计方法,一、设计类型： 设计计算和校核计算,设计计算 条件: 已知通风量 计算: 风道的断面尺寸及阻力 选择风机和电动机,校核计算 条件: 已知风量和风道尺寸 计算: 风道的阻力 校核风机能否满足要

11、求,二、风道设计原则,空调风管系统设计应该布置合理，占用空间少，风机能耗小，噪声水平低，总体造价低。,设计原则 管路系统简洁 风管的断面形状要因建筑空间相匹配 风管断面尺寸应采用国家标准 风机风压与风量的选择适当 正确选用风速,三、风道设计方法,假 定 流 速 法,亦称为控制流速法，先推荐的风速初选管段的流速，根据管段的风量确定断面尺寸，计算风道的流速与阻力（进行不平衡率的检验），最后选定合适的风机。,压 损 平 均 法,也称为当量阻力法，单位长度风管阻力相等，将总风压按干管长度平均分配给每一管段，按每一管段的风量和风压计算风管断面尺寸。,静 压 复 得 法,当流体的全压一定时，流速降低则静压

12、增加。利用管段内静压和动压的相互转换，由风管每一分支处的静压来克服下游管段的阻力，并据此来确定风管的断面尺寸。,任务四：风道设计步骤,以假定流速法为例，空调风道系统设计的一般步骤,确定空通风调系统方案,选定最不利环路,初选各管段风速,确定各风管断面形状及材质,阻力计算,确定风机型号及电机功率,根据负荷计算送回风量，确定送回风口的形式、绘制系统轴测简图，标注各管段长度和风量。,最不利环路是阻力最大的管路，一般指最远或配件和部件最多的环路。,初步选定各管段风速（消声风管风速选用表6.5给出的数据，也可参考表6.6选用）。,计算管道断面尺寸，选用风管统一规格，算出管道内的实际风速。,查单位长度摩擦阻力Rm，计算各管段的沿程阻力及局部阻力，并联管路之间的不平衡率不超过15%。否则，重新调整断面尺寸。,根据最不利环路的阻力以及的设备阻力，安全系数，选用风机型号及相应的电机功率。,例题,某空调系统如图所示，风管采用镀锌钢板制作。已知消声器阻力，空调箱阻力。试确定该系统的风管断面尺寸和风机风压。,解： 1、首先对各管段进行编号，并确定最不利环路为123456。 2、根据各管段的风量和选定的流速，确定最不利环路各管段的断面尺寸及沿程阻力和局部阻力。,3、支路计算与阻力平衡 （1）管段73沿程阻力计算为 孔板送风口、渐缩管、多叶风量调节阀、渐缩管、弯头、分流三通 各一个，查附录6