连载· 23|《变风量空调系统》——4.5风管设计及保温防潮
2017-12-01
4.5 风管设计及保温防潮
4.5.1 风管设计
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常用的风管一般分为圆形、椭圆形和矩形。圆形风管的强度大，消耗的材料少，沿程的压降、阻力、漏风量小，且易于安装。不过，圆形风管及它的局部设备占的有效空间大。大多数的工程中，用于安装设备的吊顶空间有限，因此在常规空调系统中常使用占空间小的矩形风管，而不是圆形风管。但在低温送风系统中，风量的减少导致了风管规格的降低，这就允许设计者选用性能较好的圆形或椭圆形风管。这对于提高整个送风系统的性能也是十分有利的。
低温送风空调系统风管设计与常规空调系统相比，应充分考虑强化绝热、管道布置形式以及到各送风口路径长短。从空调机到送风口的风道尽量以最短距离设计，使沿途的热量减小。低温送风系统因送风温度低，送风量小，因此管道尺寸也较小。
图 4-4 送风温度上升计算
图 4-4 表示不同送风温度条件下，随着风管沿途得热，送风温度上升情况。计算案例中，空调机出口到送风口的管道总长52m，采用先粗后细的矩形风管，各管道温升进行累加，平均比摩阻取0.98Pa/m，送风温度分别为16℃、13℃、10℃三种类型。计算条件如下。
（1）空调系统：
1）低温送风系统（10℃送风），送风量 14400m3/h。
2）低温送风系统（13℃送风），送风量 17700m3/h。
3）常规送风系统（16℃送风），送风量 29900m3/h。
（2）环境温度：26℃。
（3）管道长度：52m。
（4）保温材料：玻璃棉厚度为 25mm，热导率为 2.22W/（m2·℃）。
值得指出的是，尽管低温送风系统的风管末端温升比常规系统大很多，但从焓湿图上可知，在较低的送风露点温度条件下，风管沿途得热的等湿加热过程，随着送风温度的升高，焓值随温度变化的绝对值较小。
4.5.2 保温
杭州平安金融中心
低温送风系统风管的保温常用材料有：离心玻璃棉、酚醛泡沫和橡塑材料等， 计算保温绝热材料厚度时，要依据风管内的送风温度、风管周围的空气露点温度外， 还应考虑保温材料的使用年限，使保温材料在整个设计使用年限内能保证其外表面不结露。
对于低温送风管，保温材料的内外壁两侧始终存在着温差和湿度差，在水蒸气压力差的持续作用下，水汽会慢慢地渗入保温材料内部，随着使用时间的延长，材料的导热 系数会逐渐增大，使按初始导热系数选定的保温层厚度变得不足而产生凝露。因此，应选用湿阻因子大、吸水性小的材料作保温材料，计算保温层厚度时必须考虑材料导热系数的增大幅度，确保材料在使用年限内保持其应用性能。 保温层厚度计算应按照下列要求进行：
（1）对于设置在空调房间内的风管，保温厚度可以依据限制风管得热量所需要的保温层厚度确定，同时还要校核风管绝热层外表面温度，使其高于室内空气的露点温度。
（2）对于设置在非空调房间内的风管，保温绝热层厚度应根据可能遇到的最不利条件来确定。
（3）对于设置在某些非空调、高湿度环境（如用室外空气通风的机房、经受较高渗透率的吊平顶）内的风管，应以该干球温度与相对湿度为 90% 时的露点温度为设计露点温度来计算保温绝热层厚度。
回风管中的空气温度一般高于风管周围空气的露点温度，但预计到可能会低于周围空气的露点温度时，则也需要对回风管作保温计算。
为了防止水汽渗入保温层并在里面凝结，降低材料保温效果，对非闭孔的保温绝热材料必须设置一层连续、无破裂或穿孔的隔汽防潮层。
4.5.3 其他设计注意事项
低温送风空调系统的设计程序和常规空调方式基本相同，不同的是温度，大温差处理方面，设计阶段要把握好相应措施，以下是低温送风空调系统设计时应注意事项。
1.送风温度避免过低
低温送风空调系统通过降低送风温度，减少送风量实现节能目的，同时由于去湿能力强，室内空气相对湿度较低。室内空气相对湿度不宜太低，如低于30％，可能会导致皮肤和黏膜干燥，易发生静电等令人不适的情况。因此，送风温度的设定一般要保证湿度不低于 40%。
2. 送风量避免过小
低温送风空调系统风量减少，风机能耗降低。但换气次数太低，会影响室内空气的洁净度，故最小风量的设定应充分考虑新风换气次数。
3. 注意确保冷水的进回水温度差
采用低温送风空调系统时，冷水进出口温度差加大，输送动力才能大大降低。 但实际建筑物即使采用常规空调方式也不能保证温度差，设计温度差得不到保证的主要原因之一是：风机盘管系统设计考虑不周，一般常规风机盘管的盘管列数是 2 列， 冷水进出口温度差很小，高峰负荷时，风机盘管系统用水量的比例还不算大；但在部分 负荷时，低温度差的风机盘管系统用水量的比例占据很大。
4. 确保空调机密封与隔热处理
空调机的隔热、密封性能对节能影响很大。考虑空调机组设置场所的环境，一般程度上的绝热是必要的，送风温度和设备房温湿度条件在空调机制造铭牌上有说明，应确保空调机的绝热、密封性。
