图文详解中央空调风系统设计要点

图文详解中央空调风系统设计要点

中央空调风系统设计是建筑暖通空调工程中的重要环节，涉及通风设计和空调设计两大方面。本文将从风管设计、空调系统分类、气流组织要求、新风量计算等多个维度，为您详细解析中央空调风系统的设计要点。

通风设计

风管设计是通风设计的基础，主要包括以下几个方面：

1. 确定风管的形式：

• 按材料分为金属风管和非金属风管。金属风管的材料有镀锌钢板、不锈钢板、铝板、涂塑钢板等。非金属风管有纤维织物空气分布器（国内叫法有布风管、布袋风管、纤维风管）、玻璃纤维复合风管、无机玻璃钢风管、酚醛风管、玻镁风管等。
• 按风管的工作压力分为低压（P≤500Pa）、中压（500<P≤1500Pa）、高压系统(P>1500)。各种压力下管道的密封要求不同，低压系统要求接缝、接管连接处严密，高压系统要求接缝、接管连接处增加密封措施，高压系统要求所有接缝、接管连接处均采取密封措施。

2. 确定风管、风口的位置、走向：

• 风管、风口的位置、走向问题需要根据实际情况来定。主风管一般来说在不影响其他专业的情况下，我们选择最近线路，尽量靠墙、靠柱安装。支风管的布置就要考虑到各支管间的阻力平衡并且要易于调节。风口的定位，我们要根据房间的使用要求在保证气流组织的前提下均匀布置。但如果考虑装修的情况，我们就要和装修、照明专业协商解决，要保证我们的方案合理。

3. 选择风管的尺寸：

• 风管的尺寸我们应首先采用标准系列，宽高比宜控制在4以下。但有些场合受到建筑层高限制，不得不尽量减小风管高度，这时我们也不能无限制放大宽高比，最大应控制在10以下。

4. 风管阀门的设置：

• 风量调节阀的设置应以方便系统平衡和调节风量为准，尽量少设。一般我们在每个分支管上设置，支管阀门以2~3级为宜。
• 防火阀在穿越防火分区的隔墙和楼板处、每层水平风道与竖风道的连接处、穿越通风空调机房、变形缝的隔墙处必须设置。
• 在几个系统并联时，还应设有防止回流的止回阀或电动风阀。
• 在有冻结危险的系统中，在其接室外风口处应设置电动风阀，以便在系统停运时隔断室外冷空气。在更严重的情况下还应设置辅助加热装置。

5. 风管的水力计算：

• 风管的阻力分为沿程阻力和局部阻力。
• 沿程阻力=L（λ/de）ρv2/2
• 局部阻力=ξρv2/2
• 由以上公式可见，控制系统阻力首先要控制风速，其次是选择大的de（水力半径）和小的ξ（局阻系数）。
• 水力计算的方法分为假定流速法、压损平均法、静压复得法等。我们一般多采用假定流速法。对于公共建筑的推荐风速为：

  部位	推荐风速m/s	最大风速m/s
  主风管	5~6.5	5.5~8
  支风管	3~4.5	4~6.5

纤维织物空气分布器设计

纤维织物空气分布器是从国外引进的一项新产品新技术。它是一种由特殊纤维织成替代传统送风管道、风阀、散流器、保温材料等的送出风末端系统。在国内市场上有被称作布风管、布袋风管、布风道等。

布风管系统在沿管长方向上还有由于摩擦阻力和局部阻力造成的压力损失。因为压力损失与风速成正比关系，当气流沿管长方向风速越来越小时，阻力损失也不断下降。与此同时，风管个标准件以及出风口也存在局部阻力损失。布风管系统中以直管为主，系统中三通、弯头及变径很少，一般以沿程阻力损失为主，空气横断面形状不变的管道内流动时的沿程摩擦阻力按下式计算：

摩擦阻力系数是一个不定值，它与空气在风管内的流动状态和风管管壁的粗糙度有关。根据对纤维材料和布风管系统的综合性研究得到摩擦阻力系数不大于0.024（铁皮风管大约0.019），由于布风管风管延长度方向上都有送风孔，管内平均风速就是风管入口速度的1/2。由此可见，布风管风管的延程损失比传统铁皮风管要小的多。

部件局部压损计算
当布风管内气流通过弯头、变径、三通等等部件时，断面或流向发生了变化，同传统风管一样会产生相应的局部压力损失：

Z：局部压力损失（pa）
ξ：局部阻力系数（主要由试验测得，同传统风管中类似）
ρ：空气密度（kg/m3）
v：风速（m/s）

为了减少布风管系统的局部损失，我们通常进行一定的优化设计：

1. 综合多种因素选择管经，尽量降低管道内风速。
2. 优化异形部件设计，避免流向改变过急、断面变化过快。

根据实际工程经验，我们总结出各种布质风管部件的局部阻力值（风速＝8m/s），如下表：

例如：某超市压损计算说明
对于该超市，AHU 空调箱风量为36000CMH，选取编号AHU-14号空调箱系统，主管尺寸为2000610mm，共有5支支管，支管管径为559mm。选取最长不利环路25米主管+20.6米支管作为计算依据；
1，沿程阻力损失计算：
主管：25米， 2000610mm，当量直径
支管道：20.6米， 559mm
2，局部阻力损失计算：
等径三通局部损失为12Pa，对于变径三通取20Pa.
最长不利环路压损为20+8.5+6=34.5Pa.
可见布风管系统尤其是直管系统的沿程阻力损失非常小，一般不会超过静压复得的值，所以在粗算时基本可以忽略不计！

空调设计

空调系统的分类

气流组织的基本要求

室内参数：冬季1824℃ 30%60%；夏季2228℃40%65%。
送风温差：送风口高度≤5m时，不宜大于10℃；送风口高度>5m时，不宜大于15℃；
换气次数：舒适性空调不宜小于5次/h，但对于高大空间应按其冷负荷通过计算确定。工艺性空调应根据其温度控制精度进行选择。
送风口风速：应根据送风方式、送风口类型、安装高度、室内允许风速、噪声标准等因素确定。消声要求较高时采用2~5 m/s。
人员活动区风速：冬季≤0.2 m/s，夏季≤0.3 m/s。
可能的送风方式：侧向送风、散流器平送或下送、孔板送风、条缝送风、喷口或旋流风口送风、置换通风、地板送风。

新风量的确定

引入新风主要是为了改善空调房间内空气质量，降低有害物质的含量和浓度，确保室内的人员的舒适度和生理健康。

一般来说，新风量应保证每人每小时30m3。
对普通场所，可根据每人占用面积来估算人数，进而计算新风量。
计算公式：新风量(m3/h)=（建筑面积/人均占地面积）×A
上式中，A表示人均新风量(m3/h)通常进行估算时，可取30m3/h。

室内人员占有面积表

当人均占有面积超过10m2时，按10m2来计算。

公共建筑主要空间的人员设计新风量：

对于一般民用场所和一些工艺性场所，也可以根据换气次数来计算新风量。但对于一些排风量大的场合，就应采用人员新风量和房间补风量之间的较大值。
计算公式：新风量(m3/h)=换气次数×房间容积
对于一般性场合，如无特殊要求且室温波动范围≥±1℃时，则可选用换气次数为5次/小时。

换气次数推荐值：

做新风处理时应注意的事项

新风系统的进风口位置，应符合下列要求：

• 应直接设在室外空气较清洁的地点；
• 应低于排风口；
• 进风口的下缘距室外地坪不宜小于2m，当设在绿化地带时，不宜小于1m；
• 应避免进风、排风短路。

对于冷媒机，新风处理机的新风管不能与空调的回风管道连接。当新风机与空调机同时使用时，会引起空调温控出现偏差提前使空调机停止运行，室内无法达到要求的空调环境；当单独使用新风机时，新风会从空调回风口吹入室内，可能将回风滤网上的灰尘带入室内，降低室内的空气品质。