空调方案风量计算及风管设计

4.2系统风量计算 4.2.1 FCU+OA系统

对于房间多、层数多的建筑，全由集中空调机房输送处理后的空气进入建筑物去承担热湿负荷虽然可行，但因风道庞大，占空间多而影响建筑物整体的设计，因此可以考虑同时使用空气和水（或冷剂）以负担室内热湿负荷。此时，集中输送的部分仅为热湿处理后的新鲜空气（室外空气），故风道较小。故对于体育馆和多功能会议厅小面积区域采用风机盘管+新风这种半集中式空调系统，详见4.1.2节系统分区结果。 （1） 夏季处理过程

具有独立新风系统的风机盘管机组的夏季处理过程有下列两种： 1、新风处理到室内空气焓值，不承担室内负荷；

2、新风处理到低于室内空气的焓值，并低于室内空气的含湿量，承担部分室内负荷。

如果采用方案一， FCU 处理全部的室内负荷，包括潜热负荷和显热负荷。 如果采用方案二，此时，风机盘管做成显热冷却盘管（又称干盘管），即部分室内显热冷负荷与房间所有湿负荷是由新风负担的。相当于FCU 只需要处理室内的显热负荷。

综上，采用方案二，FCU 压力过大；。因此最终选择方案一，也即将新风处理到与室内等焓的状态点，与处理后的室内空气混合，之后到送入室内，带走室内负荷。

参考图4.1 体育比赛馆一层系统分区示意图，对体育馆一层一区FCU+OA系统进行风量计算，空气处理方案见图4.2

图4.2 体育馆一层一区夏季空气处理过程图

由于本设计方案中采用了新风热回收，因此在风量计算时的新风状态参数应当取经过热回收后的值。根据室内空气hn线、新风处理后机器露点的相对湿度和风机温升?t即可定出新风处理后的机器露点L及温升后的K点。过室内状态点N点作热湿比线?与??90%线相交（按最大限度提高送风温度考虑），即得送风点O，新风管道温升取0℃。空气在焓湿图上处理过程如图 4.2所示，这里的W1点为经过热回收装置后的新风状态点（W1点确定见10.1节）。房间风量

G??Q?hN?hO，连接L（K）、O两点，并连接到M点，使

OM?KOGW GF?式中 GW——新风量，kg/s； GF——风机盘管风量，kg/s。

故房间总送风量G?GF?GW，而M点即风机盘管的出风状态点，为了使新风与风机盘管出风有较好的混合效果，应使新风送风口紧靠风机盘管的出风口。

主要参数见表4.3：

表4.3 夏季空气处理过程主要参数

状态点 室外点W 新风热回收后点W1 室内N FCU入口新风状态点L 混合送风点O 风机盘管出风状态点M 干球温度℃ 35 28 26 21.5 18 16.6 含湿量g/kg 21.3 15.2 12.6 14.6 11.6 10.4 露点温度℃ 25.9 17.1 17.7 19.6 16 14.3 相对湿度% 59.6 61.7 60 90 88.7 86.9 湿球温度℃ 28.1 22.6 20.3 20.3 16.8 15.3 焓值kJ/kg 90 67 58.5 58.5 47.5 43

（2） 冬季处理过程

空气处理方案见图4.3

冬季工况下，空调房间新风量及风机盘管新风量与夏季相同，房间余湿量与夏季相同，冬季送风状态点的焓和含湿量计算如下：

QhO?hN?

GWdO?dN?

G确定蒸汽加湿后的状态点：

dE?dN?G?dN?dO? GW由于采用新风全热回收后的状态点含湿量大于蒸汽加湿后E点的湿度dE，说明新风不需加湿。连结E、O两点并延长，与室内N点等含湿量线交于点M，该点即为风机出风状态点。

主要参数见表4.4：

表4.4 冬季空气处理过程主要参数

状态点 室外点W 干球温度℃ -4.2 含湿量g/kg 2.0 露点温度℃ -7.8 相对湿度% 76 湿球温度℃ -5.3 焓值kJ/kg 0.99 室内N 新风热回收后点E 混合送风点O 风机盘管出风状态点M 17 11.3 31.8 35.5 4.8 2.9 4.5 4.8 3.2 -3.5 2.4 3.3 40 34.7 15.3 13.3 10.0 5.0 15.5 17 29.3 18.7 43.6 48.2

下面以该层该区域典型房间运动员休息室进行计算说明： （1）夏季处理计算 1、房间送风量：

G?Q3.68??0.335kg/s

hN?hO58.5?47.52、风机盘管风量：该房间要求的新风量GW=0.108kg/s，则风机盘管风量

GF=G?GW=0.335-0.108=0.227kg/s

3、风机盘管全冷量、显冷量：

QT?GF?hN?h?0.227?58.?5?4?3?M?3.k W52QS?GFcp?tN?tM??0.227?1.01??26?16.6?=2.16kW

（2） 东季处理计算

由于FCU+OA系统冬夏处理的风量相同，故可直接得出风机盘管制热量：

QS?GFcp?tM?tN??0.227?1.01??35.5?17?=4.24kW

故根据夏季工况选用某产FP—34两排管风机盘管2台，冬季工况用来校正。在进水温度tW1?6℃时，每台风机盘管选用中档风量时的全冷量为1.855KW，显冷量1.304KW，均能满足要求。并且，全冷量、显冷量分别有5.4%、20.4%的富余量。体育馆及多功能会议厅FCU+OA系统各个房间风机盘管选型见附表4.5。

附表4.5 风机盘管选型表

建筑名称 房间 F1-1-01 检录厅 F1-1-02 运动员休息室 面积m 168 67 14 14 14 14 房间冷房间热选择型号 FP-34 FP-34 FP-34 FP-34 FP-34 FP-34 排管数 2 2 2 2 2 2 台换气负荷W 负荷W 5811 3682 429 429 429 429 4530 4804 153 153 153 153 数 次数 4 2 1 1 1 1 5 6 6 6 6 6 体育馆F1-1-05 更衣室 F1-1-06 更衣室 F1-1-14 更衣室 F1-1-15 更衣室 F1-1-09 运动员休息室 F1-1-10 会议与公告室 F1-1-11 运动员休息室 F1-1-18 运动员休息室 F1-1-20 电视转播室 F1-1-21 记者休息室 F1-1-22 新闻官员办公 F1-1-23 编写室 F1-1-24 采访室 F1-1-25 医疗室 F1-1-26 等候室 F1-1-27 药检室 F1-1-30 门厅 F2-2-01 小卖 F2-2-02 小卖 F2-3-01 灯控室 F2-4-01 计时计分室 F3-1-01 包厢 F3-1-02 咖啡休息厅 F3-1-03 服务间 F3-1-10 服务间 F3-1-04 包厢 F3-1-05 包厢 F3-1-06 包厢 F3-1-07 包厢 F3-1-08 包厢 F3-1-09 包厢 F3-1-11 包厢 F3-3-01 工作人员休息 F3-4-01 广播室 102 106 102 67 65 65 25 50 50 29 22 17 168 37 37 43 43 51 229 9 9 19 19 19 19 19 19 51 43 43 19 30 43 30 4605 6981 4933 3703 2827 2052 806 3211 2740 1024 610 1074 9119 1947 1947 1863 2104 4261 17931 499 499 1957 1957 1957 1957 1957 1957 3626 2831 3029 808 2672 950 2893 4395 4297 6034 5315 0 0 0 0 0 0 200 700 FP-51 FP-51 FP-51 FP-34 FP-34 FP-34 FP-34 FP-34 FP-34 FP-34 FP-34 FP-34 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 2 1 1 1 1 7 1 1 1 1 3 15 1 1 1 1 1 1 1 1 3 2 2 1 1 1 2 6 9 6 6 7 7 6 7 9 9 9 9 3 7 7 6 6 7 7 6 6 7 7 7 7 7 7 7 6 7 6 7 3 7 10850 FP-34 235 235 595 595 5193 FP-34 FP-34 FP-34 FP-34 FP-34 23908 FP-34 590 590 248 248 248 248 248 248 4946 2392 2392 581 3195 3216 3810 FP-34 FP-34 FP-51 FP-51 FP-51 FP-51 FP-51 FP-51 FP-34 FP-34 FP-34 FP-34 FP-51 FP-34 FP-34 多功能会议厅F1-1-01 灯控室 F1-1-02 贵宾厅 F1-1-03 门厅 F1-1-04 化妆间

F1-1-05 音控室 F1-2-02 管理用房 F1-2-03 管理用房 19 18 18 808 906 906 636 665 665 FP-34 FP-34 FP-34 2 2 2 1 1 1 6 6 6 4.2.2新风处理机组选型

体育馆的一层一区和三层一区以及多功能会议厅的一层一区均采用风机盘管加新风系统。新风由布置在新风机房内的新风处理机组集中处理后送至各房间。与全空气系统空调箱相比，新风空调箱只处理系统新风，因此冷却（加热）能力要求低，风量小，构造简单。新风空调箱选型方法与全空气系统空调箱选型方法类似。本设计采用排风全热回收，因此新风负荷很小，新风机组冷却（加热）能力要求更低。根据设计要求，选用SDK系列的可变风量空气处理机组，新风空调箱选型见表4.2.1。

表4.2.1新风空调箱选型

建筑 体育馆 系统 设计风量(m3/h) 4885 1100 520 冷量(kW) 14.5 3.3 1.5 热量(kW) 42.6 9.7 4.5 风机电机功率(kW) SDK-5BW-Z-U 1.1 SDK-2BW-Z-U 0.37 SDK-2BW-Z-U 0.37 机组型号 一层一区 三层一区 多功能厅 一层一区

新风空气处理机组的选型按冷工况进风t?28℃，ts?20℃，进水tw?7℃。根据4.2节表4.3夏季空气处理过程主要参数，我们发现室外新风经过热回收后的状态点正好与此处新风机空气处理机组的冷工况进风状态点接近，故我们可以直接选用该厂家生产的新风空气处理机组，而不需要再另做表冷器的设计计算。

4.6风系统设计

风管系统设计主要包括风管材料的选用、风管形状及尺寸的确定和风管阻力的计算及噪声控制。

4.6.1风管材料选用及风速确定

针对FCU+OA系统，选用的风管材料为镀锌钢板类型。风管形状采用矩形风管，这种风管易于布置，易加工，容易保证吊顶高度。但是，矩形风管的宽高比不宜大于6，否则风阻过大。

要确定风管尺寸，应先确定风速，风速的确定根据《实用空调供热设计手册》

规定，体育馆允许噪声40~60dB，故主管风速选取4~7m/s，支管2~3m/s，风口风速2~3m/s，参见表4.6。

表4.6风管内风速选用

室内允许噪声dB（A） 主管风速（m/s) 支管风速（m/s) 风口风速（m/s) 25~35 35~50 50~65 3~4 4~7 6~9 2 2~3 2~5 2 2~3 2~3 4.6.2风管尺寸的选取

在初步确定风速后，可按下式确定风管面积：

QF?

3600V 式中：

F——计算管段的截面积，m2； Q——计算管段中通过的风量，m3/h； V——计算管段中的风速，m/s。

4.6.3 风管水力计算

画出个房间风管布置的系统图，确定各管段长度，连接方式和各个调节部件。选择最不利环路。标出各段标号、长度、流量、管径。镀锌钢板粗糙度K取0.15。列表计算阻力，确定空气处理机组的余静压。

计算管段风管的阻力

?p??pm??pj

式中：

?pm——计算管段风管的沿程阻力，pa；

?pj——计算管段风管的局部阻力，pa。 沿程阻力由下式确定：

?pm?Rml

式中：

Rm——单位管长镀锌钢板风管的沿程阻力，pa/m；

l——计算管段风管的长度，m。

局部阻力由下式确定：

V2??pj????

2式中：

?——局部阻力系数；

V——计算管段的断面流速，m/s；

?——计算管段中输送空气的密度，Kg/m3 。 下面以体育馆一层一区系统为例说明计算过程。 体育馆一层一区系统最不利支路如图 4-17所示：

图 4.17体育馆一层一区系统最不利支路示意图

如图4.17所示从右端空调机出发，从右往左依次水平编号直到管道最左端的检录厅风口末端，该支路为最不利支路。

最不利支路的阻力计算见表 4.18。

表 4.18系统最不利环路水力计算表

编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 风量m/h 4885 4510 4360 4210 4085 4055 3975 3850 3820 3620 3370 3170 2920 3管宽mm 630 630 630 630 630 630 630 630 630 560 560 560 560 管高mm 320 320 320 320 320 320 320 320 320 360 360 360 360 管长m 8.19 2.17 2.82 0.82 3.85 0.12 2.54 0.81 0.33 1.83 0.36 2.56 1.22 V (m/s) 6.73 6.21 6.01 5.80 5.63 5.59 5.48 5.31 5.26 4.99 4.64 4.37 4.02 R (Pa/m) 1.02 0.87 0.82 0.77 0.72 0.71 0.69 0.65 0.64 0.60 0.53 0.47 0.40 Py (Pa) 8 2 2 1 3 0 2 1 0 1 0 1 0 ζ 0.00 1.00 0.20 0.22 0.14 0.14 0.15 0.15 0.14 0.82 0.14 0.14 0.19 Pj (Pa) 0 23 4 4 3 3 3 3 2 12 2 2 2 Py+Pj (Pa) 8 25 7 5 5 3 4 3 3 13 2 3 2 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 2820 2295 2195 1670 1420 1330 1080 880 850 750 720 620 590 490 470 450 300 500 400 400 400 400 400 400 280 280 280 280 280 280 250 250 250 250 320 320 320 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 200 200 200 200 3.04 0.54 1.24 1.01 0.26 1.22 1.63 1.62 1.97 2.83 1.41 2.12 0.49 1.39 0.7 4.39 2.65 总计 4.90 4.98 4.76 4.64 3.94 3.69 3.00 3.49 3.37 2.98 2.86 2.46 2.34 2.72 2.61 2.50 1.67 0.67 0.81 0.74 0.80 0.59 0.53 0.36 0.61 0.57 0.45 0.42 0.32 0.29 0.47 0.44 0.40 0.19 2 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 2 1 0.22 0.10 0.22 0.12 0.14 0.12 0.15 0.19 0.12 0.14 0.14 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 3 1 3 2 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 5 2 4 2 1 2 1 2 2 2 1 1 1 1 1 2 1 114

在对风管进行阻力平衡时，通过改变风管管径大小来调节阻力损失办法有一定局限性，故可以通过增设阀门来控制风量和风速，采用电动对开多叶调节阀可以达到这样的效果。

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