連載· 23|《變風量空調系統》——4.5風管設計及保溫防潮
2017-12-01
4.5 風管設計及保溫防潮
4.5.1 風管設計
源牌變風量風道
常用的風管一般分為圓形、橢圓形和矩形。圓形風管的強度大，消耗的材料少，沿程的壓降、阻力、漏風量小，且易于安裝。不過，圓形風管及它的局部設備占的有效空間大。大多數的工程中，用于安裝設備的吊頂空間有限，因此在常規空調系統中常使用占空間小的矩形風管，而不是圓形風管。但在低溫送風系統中，風量的減少導致了風管規格的降低，這就允許設計者選用性能較好的圓形或橢圓形風管。這對于提高整個送風系統的性能也是十分有利的。
低溫送風空調系統風管設計與常規空調系統相比，應充分考慮強化絕熱、管道布置形式以及到各送風口路徑長短。從空調機到送風口的風道盡量以最短距離設計，使沿途的熱量減小。低溫送風系統因送風溫度低，送風量小，因此管道尺寸也較小。
圖 4-4 送風溫度上升計算
圖 4-4 表示不同送風溫度條件下，隨著風管沿途得熱，送風溫度上升情況。計算案例中，空調機出口到送風口的管道總長52m，采用先粗后細的矩形風管，各管道溫升進行累加，平均比摩阻取0.98Pa/m，送風溫度分別為16℃、13℃、10℃三種類型。計算條件如下。
（1）空調系統：
1）低溫送風系統（10℃送風），送風量 14400m3/h。
2）低溫送風系統（13℃送風），送風量 17700m3/h。
3）常規送風系統（16℃送風），送風量 29900m3/h。
（2）環境溫度：26℃。
（3）管道長度：52m。
（4）保溫材料：玻璃棉厚度為 25mm，熱導率為 2.22W/（m2·℃）。
值得指出的是，盡管低溫送風系統的風管末端溫升比常規系統大很多，但從焓濕圖上可知，在較低的送風露點溫度條件下，風管沿途得熱的等濕加熱過程，隨著送風溫度的升高，焓值隨溫度變化的絕對值較小。
4.5.2 保溫
杭州平安金融中心
低溫送風系統風管的保溫常用材料有：離心玻璃棉、酚醛泡沫和橡塑材料等， 計算保溫絕熱材料厚度時，要依據風管內的送風溫度、風管周圍的空氣露點溫度外， 還應考慮保溫材料的使用年限，使保溫材料在整個設計使用年限內能保證其外表面不結露。
對于低溫送風管，保溫材料的內外壁兩側始終存在著溫差和濕度差，在水蒸氣壓力差的持續作用下，水汽會慢慢地滲入保溫材料內部，隨著使用時間的延長，材料的導熱 系數會逐漸增大，使按初始導熱系數選定的保溫層厚度變得不足而產生凝露。因此，應選用濕阻因子大、吸水性小的材料作保溫材料，計算保溫層厚度時必須考慮材料導熱系數的增大幅度，確保材料在使用年限內保持其應用性能。 保溫層厚度計算應按照下列要求進行：
（1）對于設置在空調房間內的風管，保溫厚度可以依據限制風管得熱量所需要的保溫層厚度確定，同時還要校核風管絕熱層外表面溫度，使其高于室內空氣的露點溫度。
（2）對于設置在非空調房間內的風管，保溫絕熱層厚度應根據可能遇到的最不利條件來確定。
（3）對于設置在某些非空調、高濕度環境（如用室外空氣通風的機房、經受較高滲透率的吊平頂）內的風管，應以該干球溫度與相對濕度為 90% 時的露點溫度為設計露點溫度來計算保溫絕熱層厚度。
回風管中的空氣溫度一般高于風管周圍空氣的露點溫度，但預計到可能會低于周圍空氣的露點溫度時，則也需要對回風管作保溫計算。
為了防止水汽滲入保溫層并在里面凝結，降低材料保溫效果，對非閉孔的保溫絕熱材料必須設置一層連續、無破裂或穿孔的隔汽防潮層。
4.5.3 其他設計注意事項
低溫送風空調系統的設計程序和常規空調方式基本相同，不同的是溫度，大溫差處理方面，設計階段要把握好相應措施，以下是低溫送風空調系統設計時應注意事項。
1.送風溫度避免過低
低溫送風空調系統通過降低送風溫度，減少送風量實現節能目的，同時由于去濕能力強，室內空氣相對濕度較低。室內空氣相對濕度不宜太低，如低于30％，可能會導致皮膚和黏膜干燥，易發生靜電等令人不適的情況。因此，送風溫度的設定一般要保證濕度不低于 40%。
2. 送風量避免過小
低溫送風空調系統風量減少，風機能耗降低。但換氣次數太低，會影響室內空氣的潔凈度，故最小風量的設定應充分考慮新風換氣次數。
3. 注意確保冷水的進回水溫度差
采用低溫送風空調系統時，冷水進出口溫度差加大，輸送動力才能大大降低。 但實際建筑物即使采用常規空調方式也不能保證溫度差，設計溫度差得不到保證的主要原因之一是：風機盤管系統設計考慮不周，一般常規風機盤管的盤管列數是 2 列， 冷水進出口溫度差很小，高峰負荷時，風機盤管系統用水量的比例還不算大；但在部分 負荷時，低溫度差的風機盤管系統用水量的比例占據很大。
4. 確保空調機密封與隔熱處理
空調機的隔熱、密封性能對節能影響很大。考慮空調機組設置場所的環境，一般程度上的絕熱是必要的，送風溫度和設備房溫濕度條件在空調機制造銘牌上有說明，應確保空調機的絕熱、密封性。
