通风与空调技术课件第5章中央空调风系统及其设计

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,南京科技职业学院 机械技术系,通风与空调技术,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,5,章 中央空调风系统及其设计,5.1,中央空调风系统的组成,5.2,气流组织形式及设计计算,5.3,风管系统的设计计算,5.4,空调系统的消声、隔振与防火、防排烟设计,第5章 中央空调风系统及其设计5.1 中央空调风系统的组,5.1,中央空调风系统的组成,空调风系统由,送回风机、送回风风管、送回风口、排风机、,新风机以及风量调节阀、防火阀、消声器、风机减震器,等组成。,5.1 中央空调风系统的组成 空调风系统由送回,按可弯曲或伸展的程度分,非金属风管,金属风管,按材料分,复合材料风管,低速风管,高速风管,按风管端面几何形状分,圆形风管,按管内空气的流速分,椭圆形风管,矩形风管,刚性风管,柔性风管,(,软管,),5.1.1,风管与风机,5.1.1.1,风管的种类与材质,按可弯曲或伸展的程度分非金属风管金属风管按材料分复合材料风管,（,1,）金属风管,特点,:,表面光滑,、,摩擦阻力小,、,不吸湿,、,耐腐蚀,、,强度高,、,质量小,、,气密性好,、,不积尘,、,易清洁,材料,:,钢制、铝制,;,镀锌钢板风管、复合钢板风管,金属风管,（1）金属风管 特点:表面光滑、摩擦阻力小、不吸湿、耐腐,（,2,）非金属风管,建筑风道,:,结构简单，节省钢材，经久耐用，能与土建施工同时,进行制作或安装，与风管的连接方式也比较灵活,目前使用较多的是作为高层建筑空调系统的新风竖井,无机玻璃钢风管,:,质轻、强度高、耐热性及耐蚀性优良、电绝缘,性好，加工成形方便，常用于排腐蚀性气体的通风系统中,塑料通风管,（2）非金属风管 建筑风道:结构简单，节省钢材，经久耐用，,（,3,）复合材料风管,功能,:“,风管层,+,绝热防潮层,+,保护层”,成型,:,切割、粘接、加固,特点,:,质轻、消声性保温性好,摩擦阻力大,复合玻纤风管,、复合铝箔聚氨酯板风管,玻纤风管,（3）复合材料风管 功能:“风管层+绝热防潮层+保护层,柔性风管,特点,:,质轻柔软,运输方便,灵活性好,减震消声,种类,:,金属风管,:,普通型、保温型,、消声保温型,铝箔化纤织物风管,:,以高弹性螺旋形强韧钢丝为骨架,壁料,粘贴、缠绕、咬合,柔性风管 特点:质轻柔软,运输方便,灵活性好,减震消声,5.1.1.2,风管选择,（,1,）风管断面形状的选择,圆形风管 通风量最大，阻力最小，不易固定,矩形风管,建筑空间利用率高,（,2,）风管材料的选择,5.1.1.2 风管选择（1）风管断面形状的选择（2）风管,风机作用,（,1,）分类及组成,离心式风机,轴流式风机,按工作原理分,贯流式风机,按材料分,铝制风机,玻璃钢风机,钢制风机,塑料风机,5.1.1.3,风机,风机种类,风机作用（1）分类及组成 离心式风机轴流式风机按工作原,结构组成,工作原理,适用场合,:,可用于低压或高压送风系统，特别适用于要求,低噪声和高风压,的系统,离心式通风机,常用于通风空调工程,小风量，大风压,结构组成 离心式通风机常用于通风空调工程小风量，大风压,结构组成,工作原理：,叶片升力的作用,特点,:,大风量，小风压,适用场合,:,通风换气,轴流式风机,结构组成 轴流式风机,结构,原理：,气流径向横穿叶片两次后排出,应用：,目前主要用于,空气幕,、,壁挂式风机盘管,机组和,分体式,房间空调器,的室内机,贯流式风机,结构 贯流式风机,风量,风压,功率,效率,转速,（,2,）主要性能参数,风量（2）主要性能参数,5.1.2,风口的形式,5.1.2.1,送风口,（,1,）侧送风口,单层百叶风口,5.1.2 风口的形式5.1.2.1 送风口 单层百叶风,双层百叶风口,双层百叶风口,三层百叶风口,带调节板活动百叶送风口,三层百叶风口 带调节板活动百叶送风口,侧壁格栅风口,可开侧壁格栅风口,格栅百叶送风口,侧壁格栅风口可开侧壁格栅风口 格栅百叶送风口,条缝型格栅百叶风口,条缝型格栅百叶风口,（,2,）散流器,按功能分,方,(,矩,),形,按形状分,圆形,低速风管,高速风管,按送风气流的流型分,按管内空气的流速分,下送扩散型,平送贴附型,送回,(,吸,),两用型,普通型,用于,:,下送风口,分类,（2）散流器按功能分方(矩)形按形状分圆形低速风管高速风管,通风与空调技术课件第5章中央空调风系统及其设计,通风与空调技术课件第5章中央空调风系统及其设计,孔板上孔较小能起到稳压作用，具有送风均匀，速度衰减较快、,噪声小的特点,最适用于要求工作区气流均匀，区域温差较小的房间，如高精度,恒温室与平行流洁净室。,（,3,）孔板送风口,孔板上孔较小能起到稳压作用，具有送风均匀，速度衰减较快、（,用于,:,较大公共建筑或高大厂房的远距离侧送风,原理,:,大风量、高速气流诱引室内空气强烈混合,形式,:,圆形、球形,喷嘴可固定可转动,（,4,）喷射式送风,用于:较大公共建筑或高大厂房的远距离侧送风（4）喷射式,原理,:,依靠起旋器或旋流叶片形成旋转射流，诱导大量空气与之混合,组成,:,顶送型、地板式,送风形式,:,地面上送风式、顶棚下送风式,特点,:,顶送型适宜在大风量、大温差送风、高大空间中使用；地板式,特别适合于只需控制室内下部空气环境的高大空间或室内下部,空调负荷大的场合。,（,5,）旋流送风口,原理:依靠起旋器或旋流叶片形成旋转射流，诱导大量空气与之,特点,:,形式很少，构造简单,形式,:,单层百叶回风口、格栅回风口、网式回风口及,活动篦板式回风口,5.1.2.2,回风口,特点:形式很少，构造简单5.1.2.2 回风口,5.2,气流组织形式及设计计算,空调房间的,气流组织,也称为,空气分布,，其好坏,程度将直接影响到房间的空调效果,影响气流组织的因素很多，如送风口位置及形,式、回风口位置、房间几何形状及室内的各种障,碍物和扰动等，其中,送风口的空气射流和参数,是,影响气流组织的重要因素。,5.2 气流组织形式及设计计算 空调房间的气流组织也称为,5.2.1,送回风口的气流流动规律,5.2.1.1,送风口空气流动规律,射流,：,空气经孔口或管嘴向周围气体的外射流动。,射流多属于紊流非等温受限射流。,（,1,）等温自由射流,将等于室内空气温度的空气自喷嘴喷射到比射流体积大得多的,房间中，射流可不受限制地扩大,存在能量交换,5.2.1 送回风口的气流流动规律5.2.1.1 送风口空,（,2,）非等温自由射流,射流出口温度与周围空气温度不相同,冷射流、热射流,阿基米德数,Ar,表征浮力和惯性力的无因次比值,Ar,值越大，射流弯曲越大,Ar=0,时，等温射流,Ar,0.001,时，仍可按等温射流计算,Ar,0.001,时，射流弯曲的轴心轨迹变化较大,（2）非等温自由射流射流出口温度与周围空气温度不相同,（,3,）受限射流,有限空间，气流扩散不仅受顶棚的限制，而且受四周壁面的限制,贴附射流,比自由射流更长，其长度与阿基米德数,Ar,有关，,Ar,越小贴附长度越长,有限空间射流,有限空间射流回流区最大平均风速,（3）受限射流有限空间，气流扩散不仅受顶棚的限制，而且受四周,（,4,）平行射流,多个送风口自同一平面沿平行轴线向同一方向送风,当两股平行射流距离比较近时，射流相互汇合,一般情况下，平行射流的轴线速度比单独自由射流同一距离处的轴线速度大，距离愈大，差别愈显著,（,5,）旋转射流,气流通过具有旋流作用的喷嘴向外射出，气流本身一面旋转，一面又向静止介质中扩散前进,旋转射流的扩散角要大得多，射程短得多，并且在射流内部形成了一个回流区,对于要求快速混合的通风场合，适用于送风口,（4）平行射流多个送风口自同一平面沿平行轴线向同一方向送风（,5.2.1.2,回风口空气流动规律,回风气流则从四面八方流向回风口，流线向回风口集中形成,点汇,，等速面以此点汇为中心近似于球面,点汇速度场的气流速度迅速下降，使吸风所影响的区域范围变得很小,因而在空调房间中，气流流型及温度与浓度分布主要取决于送风射流,5.2.1.2 回风口空气流动规律回风气流则从四面八方流向,5.2.2,气流组织的形式,（,1,）上送下回式,易形成均匀的温度场和速度场,能够用较大的送风温差，降低送风量,适用于温湿度和洁净度要求较高的空调房间。,5.2.2 气流组织的形式（1）上送下回式,（,2,）上送上回式,施工方便，但影响房间的净空使用。且若设计计算不准确，,会造成气流短路，影响空调质量,较适用于有一定美观要求的民用建筑,（2）上送上回式,（,3,）中送风式,将房间下部作为空调区，上部作为非空调区,在满足工作区要求的前提下，有显著的节能效果,（3）中送风式,（,4,）下送风式,（,a,）节能，有利于改善工作区空气质量，常用于空调精度不,高、人暂时停留的场所,（,b,）工作区气流流动均匀，同时能阻挡通过窗户进入室内的,冷热气流直接进入工作区,（,c,）置换通风，在地板上形成一层较薄的空气湖,（4）下送风式,5.2.3,气流组织的设计计算,即根据房间工作区对空气参数的设计要求，设计合适的气流,流型，确定送回风口型式、尺寸及其布置，计算送风射流参数。,5.2.3.1,侧送风的计算,宜设计为贴附射流,送风口应尽量靠近顶棚或设置向上倾斜,15,20,角的导流片,5.2.3 气流组织的设计计算 即根据房间工作区,侧送风的计算步骤,（,1,）选取送风温差，一般可选取,6,10,，根据已知室内余热量，确定总送风量。,（,2,）根据允许的射流温度衰减值，求出最小相对射程。,（,3,）计算风口的最大允许直径。,（,4,）选取送风口速度，计算各个送风口的送风量。,（,5,）根据总风量和每个送风口的送风量，计算送风口个数，取整数后，再重新计算送风口的实际速度。,（,6,）校核送风速度。,（,7,）贴附长度校核计算。,侧送风的计算步骤（1）选取送风温差，一般可选取610,通风与空调技术课件第5章中央空调风系统及其设计,5.2.3.2,散流器送风的设计计算,分,平送风,和,下送风,两种，通常应先选取平送流型,送风射流沿着顶棚径向流动形成贴附射流,散流器设置一个或多个，并布置为,对称形或梅花形,散流器之间的间距及离墙的距离，应使射流有足够射程，又使射流,扩散效果好,散流器送风气流组织的计算主要是选用合,适的散流器，使房间内风速满足设计要求,5.2.3.2 散流器送风的设计计算,散流器平送气流组织的设计步骤,（,1,）按照房间（或分区）的尺寸布置散流器，计算每个散流器的送风量,（,2,）初选散流器 参看样本,（,3,）计算射程,（,4,）校核工作区的平均速度,散流器平送气流组织的设计步骤（1）按照房间（或分区）的尺,通风与空调技术课件第5章中央空调风系统及其设计,5.2.3.3,常用气流组织计算软件介绍,5.2.3.3 常用气流组织计算软件介绍,5.3,风管系统的设计计算,5.3.1,风管设计计算,又称为阻力计算、水力计算,5.3.1.1,风管设计的主要内容,设计计算,校核性计算,5.3 风管系统的设计计算 5.3.1 风管设计计算又,5.3.1.2,空调风管系统设计原则,（,1,）风管系统要简单、灵活与可靠。,（,2,）子系统的划分要考虑到室内空气控制参数、空调使用时间等因,素，以及防火分区要求。,（,3,）风管断面形状要和建筑结构相配合。,（,4,）风管断面尺寸要标准化。,（,5,）正确选用风速。,（,6,）风机的风压与风量要有适当的裕量。,风压值宜再,增加,10,15,；风量宜再,增加,10,5.3.1.2 空调风管系统设计原则,5.3.1.3,风管设计方法,（,1,）假定流速法,（,2,）压损平均法,（,3,）静压复得法,5.3.1.3 风管设计方法,5.3.1.4,空调风管系统设计步骤,（,1,）根据各个房间或区域空调负荷计算出的送回风量，结合气流,组织的需要,确定送回风口的形式、设置位置及数量,。,（,2,）根据工程实际,确定空调机房,或空调设备的位置，,选定热湿处,理及净化设备,的形式，划分其作用范围，明确子系统的个数。,（,3,）布置以每个空调机房或空调设备为核心的子系统,送回风管的,走向和连接方式,，绘制出系统轴测简图，标注各管段长度和风量。,（,4,）确定每个子系统的,风管断面形状,和制作,材料,。,（,5,）对,每个子系统进行阻力计算,(,含选择风机,),。,（,6,）进行绝热材料的选择与,绝热层,厚度的计算。,（,7,）绘制工程图。,5.3.1.4 空调风管系统设计步骤,5.3.2,风管的布置,5.3.2.1,风管的布置原则,（,1,）短线布置,（,2,）采用标准长度的直线管段，将各种变径管和接头的数量减至最少,（,3,）科学合理、安全可靠地划分系统,（,4,）推荐采用圆形风管,5.3.2 风管的布置5.3.2.1 风管的布置原则,5.3.2.2,新风口的位置确定,（,1,）新风口应设在室外较洁净的地点,30%,（,2,）使排风口和进风口尽量远离 进风口应低于排出有害物的排风口（,3,）避免吸入室外地面灰尘,2m,；,1m,（,4,）进风口宜设在建筑物北墙,5.3.2.3,新风口的其他要求,（,1,）进风口应设百叶窗,（,2,）百叶窗内宜设金属网,（,3,）过渡季使用大量新风的集中式系统，宜设两个新风口,最小新风口 风量可变的新风口,5.3.2.2 新风口的位置确定（1）新风口应设在室外,5.3.3,风管阻力计算,5.3.3.1,沿程阻力（或摩擦阻力）,比摩阻,5.3.3.2,局部阻力,因此，风管内空气流动阻力等于沿程阻力和局部阻力之和，即,5.3.3 风管阻力计算5.3.3.1 沿程阻力（或摩擦,5.3.4,绝热层设计,空调风管常用的保温结构组成：,防腐层、保温层、防潮层、保护层,保护层应施工方便、防火、耐久、美观、防雨雪,保温材料,保温层厚度,风管保温及保冷要求,绝热层的设置,隔汽层与保护层的设置,5.3.4 绝热层设计 空调风管常用的保温结构组成：防腐,5.3.5,风机的选择与校核,（,1,）根据通风机输送气体的性质和用途选用不同类型的通风机,（,2,）根据通风系统管道布置、所需风量和风压，确定风机的机号、转数、,联接方式和出口方向等,（,3,）一定要注意到通风机性能的标准状况。当与样本工况不一致时要修正,（,4,）应考虑到通风管道系统不严密及阻力计算的误差,（,5,）采用变频通风机时，应以系统计算的总压力损失作为额定风压，但风,机电动机的功率应在计算值上附加,15%,20%,（,6,）应力求选择低噪声的风机，或者控制风机圆周速度，使其,25m/s,（,7,）应尽量避免采用通风机并联或串联工作,（,8,）风机工况变化时应注意进行验算,（,9,）输送非标准状态空气的通风、空调系统注意事项,5.3.5 风机的选择与校核（1）根据通风机输送气体的性质,5.4,空调系统的消声、隔振与防火防排烟设计,5.4.1,噪声标准与常用消声降噪装置,5.4.1.1,噪声及其物理量度,（,1,）声音和噪声的基本概念,声音与声波,声波的三个基本物理量,:,声速,频率,波长,工业噪声主要有,:,空气动力噪声,机械噪声,电磁噪声,不同介质中声速相差很大,!,高频声,中频声,低频声,5.4 空调系统的消声、隔振与防火防排烟设计5.4.1,（,2,）噪声的物理度量,1,）声压、声强与声功率,听阈声压 基准声压 痛阈声压,2,）声压级、声强级与声功率级,声音以级来表示其大小，单位,:,B(,贝尔,),、,dB(,分贝,),声压级,:0,120 dB,3,）声波的叠加,多个声源，合成的声级,按对数法则运算,（2）噪声的物理度量,5.4.1.2,室内噪声标准,（,1,）,噪声评价曲线,频程（频带）,;,中心频率,空调工程中采用,倍频程,表,5-12,噪声标准：对不同场合制定允许的噪声级,噪声评价曲线,我国采用,N,曲线,5.4.1.2 室内噪声标准,（,2,）空调房间的允许噪声标准,主要是保护人的听力和保证交谈和通讯的质量,室内允许噪声标准 表,5-13,（2）空调房间的允许噪声标准,5.4.1.3,空调系统的噪声源,主要的噪声源是通风机、制冷机、水泵和机械通风冷却塔等,空调系统的噪声传播,5.4.1.3 空调系统的噪声源,5.4.1.4,降低系统噪声的措施,注意三个方面：,声源,、传声途径和工作场所的吸声处理,风机降噪,选用高效率低噪声的风机,当系统风量一定时，选用风机压头安全系数不宜过大,通风机进出口处的管道不得急剧转弯，通风机尽量采用,直联或联轴器传动；,通风机进出口处的管道应装设柔性接管,空调每个送、回风管路系统的总风量和阻力不宜过大,采用消声器,5.4.1.4 降低系统噪声的措施,5.4.1.5,常用消声降噪装置,在允许气流通过的同时，又能有效衰减噪声的装置,类型,:,阻性、抗性、共振性、宽频程复合式,（,1,）阻性消声器,原理,特点,材料,形式,5.4.1.5 常用消声降噪装置 在允许气流通过的同时，,（,2,）抗性消声器,原理,特点,（,3,）共振式消声器,原理,特点,（2）抗性消声器（3）共振式消声器,（,4,）宽频程复合式消声器,阻抗复合式消声器,微孔板消声器等,（4）宽频程复合式消声器,（,5,）其他形式的消声器,经处理后兼有消声功能的管道部件和装置，如消声弯头、消声,静压箱、消声百叶窗等，一物两用,（,6,）消声器的应用,（5）其他形式的消声器（6）消声器的应用,5.4.2,空调系统隔振设计,5.4.2.1,隔振材料及隔振装置,（,1,）弹簧隔振器,（,2,）橡胶隔振装置,5.4.2 空调系统隔振设计5.4.2.1 隔振材料及隔,（,3,）弹簧与橡胶组合隔振器,（,4,）悬吊隔振器,（,5,）软接头,（3）弹簧与橡胶组合隔振器,5.4.2.2,空调系统的隔振设计,包括,设备隔振,和,管道隔振,基本原则,5.4.2.2 空调系统的隔振设计 包括设备隔振和管道隔,5.4.3,空调建筑的防火与防排烟设计,5.4.3.1,建筑设计的防火分区和防排烟分区,（,1,）防火分区,水平分区,:,常用防火墙、防火门、防火卷帘等,竖向分区,:,常用耐火楼板 “竖井”,（,2,）防排烟分区,是对防火分区的细化，仅能控制燃烧产烟的流动 防烟隔断、烟感器,5.4.3 空调建筑的防火与防排烟设计5.4.3.1 建,5.4.3.2,空调系统的防火与防排烟设计,（,1,）防火与防排烟设备,防火阀,平时常开，安于风管，火灾时自动关闭，兼有通断空气与调节风量功能,5.4.3.2 空调系统的防火与防排烟设计（1）防火与防排,防排烟阀,火灾旺盛期时能自动关闭，阻隔烟火流动,类型,:,防排烟阀、防排烟防火阀、防排烟口、防排烟窗等,防排烟阀应与防排烟风机联锁,防排烟阀,防排烟风机,可采用普通钢制离心通风机或防排烟专用风机,防排烟风机,（,2,）防火阀的设置,（,3,）其他防火措施,（2）防火阀的设置（3）其他防火措施,