風管風道設計手冊
單風管和雙風管集中式空調系統：
集中式空調系統：指對辦公建築物內部的空氣進行集中處理，輸送和分配的空調系統。
系統組成：(1)空調房間；(2)空氣處理設備；(3)送/迴風管道；(4)冷熱源。
按送風管的套數不同分類：單風管系統和雙風管系統。
單風管系統（一次迴風）：
只設置一根風管，處理後的空氣通過風管送入末端裝置。典型系統圖示：
一次迴風與二次迴風的區別：
在噴水室或空氣冷卻器前同新風進行混合的空調房間迴風，叫第一次迴風。具有第一次迴風的空調系統簡稱為一次迴風式系統。
與經過噴水室或空氣冷卻器處理之後的空氣進行混合的空調房間迴風，叫第二次迴風，具有第一次和第二次迴風的空調系統稱為一、二次迴風系統，簡稱二次迴風式系統。
迴風方式選擇依據表：
雙風管系統：
有兩條送風管，分別送冷風和熱風，新風與迴風混合，經第一級空調器處理後，一部分經一根風管送到末端裝置，另一部分再經第二級空調器處理後才送到末端裝置；兩種不同狀態的空氣在末端裝置中混合，才送到空調房間。
雙風道空調系統的特點及應用：
雙風道系統適用於每個房間都需要分別控制室溫，而每個房間冷、熱負荷變化情況又不同的多層、多房間建築。
單風管空調系統的特點及應用：
單風道集中式系統適用於空調房間較大，各房間負荷變化情況相類似的場合，如辦公大樓、劇場、大會堂等。
雖然雙風管空調系統具有很好的調節性和節能性，但是其設備複雜佔用空間大，限制了該系統的發展，所以集中式空調系統中一般多使用單風管空調系統。
風管管件損失計算：
風管風速標準分為低速與高速兩種，風速在15m/s以下屬低速風管，以上則為高速風管。前者用於大樓通風及空調，後者則應用於工業及生產作業方面。風速之大小與風管噪音、震動、及成本均有相當大的關係。而風管出口及吸氣口風速亦會影人體之舒適與安寧。
低速風管風速標準：
高速風管內風速標準：
風機出風口及吸風口風速標準：
風管材料：
製造風管材料通常多為黑鐵鋅或鍍鋅鐵板。後者耐鏽蝕，使用較為普遍。設計上亦有採用鋁板者，但價格較高，故仍少見。工場類建築中，其排風及迴風亦有採用混凝土結構者，但大多建於地下。有關圓形風管使用鐵板厚度及型號如下列所視：
圓形低速風管使用鐵板標準：
矩形低速風管使用鐵板標準：
矩形高速風管使用鐵板標準：
矩形低速風管使用鋁板標準：
風管接合用法蘭：
圓形風管吊架標準：
矩形風管支(吊)架標準：
管路中損失：
在管路中，要使空氣流體經過管路，必須克服相當的阻力，這阻力以壓力表示，可分為管路直線部份之損失及局部彎管、分岐管、網關等之壓力損失，其主要原因包括來自：(1)摩擦；(2)彎曲；(3)分岐或匯合；(4)斷面積或形狀之變化。
在管道中亦有許多存在之障礙物，均會造成管流之阻力，這些項目包括：
(1)風量控制器；(2)阻水板；(3)空氣過濾器；(4)加熱器或冷卻器；(5)測量及控制儀器；(6)防火活門。
靜壓與動壓損失：
送風設備所產生阻力可分為動與靜兩種。與風速平方成比例變化的是動阻力，與風速無關的靜阻力。動阻力與靜阻力合成即為為送風系統全阻力。若管路中有存在靜壓存在，則全壓亦須包括達到靜壓所需壓力。氣流在風管內所損失壓力可用下式表示：PT= PL+PD。
式中，PT為全部壓損，PL為管長壓損，而PD則為各種彎管、分岐管、閘門等壓損。
前文已述，動壓與風速間有一個確定的關係。就空氣而言，其關係如下式：
Pv= V2/2g×γ = V2/16.3 = ( V/4.03 ) 2 [mmAq]
式中，V的單位為 [m/s]。
直線風管阻力損失：
矩形風管換算：
若想換算成同樣單位阻力之矩形風管時，可利用下式換算：
a、b分別為矩形風管之寬與高。其值亦可利用圓形面積與矩形面積相等方式進行粗略估計。矩形風管外圍寬與高比又稱為縱橫比(Aspect Ratio)，此值最高可為8:1。但自1:1至8:1時，鐵板面積要增加70%，其重量亦會增加3.5倍。故設計風管時，除非特殊情況，此比值應愈趨近1:1時為佳，以節省其製造與安裝成本。
風管局部管道阻力：
一個完整的風管系統中，除風管本身外，尚有直管，彎管、分岐管閘門(damper)大小頭，三通管，等其它組件。此部份因形狀之改變會使風道產生渦流，並消耗部份能量。在這部份所產生摩擦及壓力損失，統稱為局部管道阻力，其計算方式如下：
風管局部管道阻力：
等效長度與直徑之比：
若局部管道為矩形風管，則L/d可改以L/a代替，其中a為矩形風管之長邊。
風管局部阻力系矩形彎管(90度)：
矩形角管(90度)：
矩形彎管(整流片)：
矩形彎管附小型整流片：
圓型彎管：
圓形管接制彎管：
急擴大管：
急縮小管：
漸大管：
漸小管：
變形：θ<14°ζ=0.15
圓形管三通管：
圓形管三通管(支管鉗形縮小)：
分流(支斜管) 45度角：
矩形風管分岐管：
矩形風管合流：
金屬網：
管內氣孔：
管出口(漸擴大形)：
多孔型出風口：
風管設計實例：
風管之設計方法有：減速法、定阻法、靜壓重獲法等三種，減速法設計時較難獲得準確的答案，故較少人採用。目前介紹定阻法。
工廠風管布置圖為例。經過風機之後，總風量為18000m3/h，經過A點後分出兩條管路，主管維持10,800m3/h，支管則為7,200 m3/h。共有B、C、D、E、F等五個點出口，每個出口之風量為3,600 m3/h。
(1)決定風速：由表中先選定風量標準。就工廠環境而言，其標準風速為6-9m/s。茲以最大值9m/s作為此次設計之風管風速。
(2)主管部份損失：在18,000m3/h之風量下，若以風速9m/s為基準，主管之損失率每米為0.092mmAq，設本例以0.1 mmAq/m為損失標準。
(3)求ZA間之直徑：Q=18,000m3/h，R=0.1 mmAq/m時，覆由圖6.1得其直徑為83cm，修正後其風速變為9.3 m/s，應屬合理之範圍內。
(4)直徑83cm為圓管，但風管仍以矩形管為多，若換算為矩形管，則可由表中查出接近於76x76之尺寸。若以此為主風管之口徑，則風速將變為8.7 m/s，更適合標準範圍。
(5)重複第(3)及第(4)項，可以求出AB、BE、CD、AE、EF等區段之直徑、矩形尺寸及其相對應之風速(如表6.14)。在ZD間，A處之分岐管及CD間之90度彎管，均會產生損失。A處之詳細結構如圖。
風管系統設計數據：
分岐管設計：
空氣由A處流向BC方向時，其阻力可以不計。CD間之彎管則由第1例可以先查出H/W=1.0，r/W=1.5(假設值)時，其L/W=4.5。故等效長度應為：
L= 4.5×0.40 = 1.8 m
故ZD間之風管總長度應為：( 5 + 10 + 10 + 10) +1.8= 36.8 m
己知 R =0.1 mmAq/m，故其阻力應為：0.10/m ×36.8 m = 3.7 mmAq (AD部份)
(7)AEF部份：AEF部份由A處之分岐管、AE間之90度彎管及直管長度。由第15例可以求得：
χ= (a/b)0.25(V3/V1)=(6.9/31)0.25(8.7/8.7) =1.26 ∴ζ =0.65
ΔPT =0.65×(8.7/4.05)2 =3.0 mmAq
故AEF間之直管及曲管合併，其壓損失為：
[(10 + 5 + 10 + 4.5 x 0.54)] x 0.10 = 2.75mmAq
AEF之總阻力為 3.0 + 2.75 = 5.75 mmAq
(8)由(6)與(7)之結果得知：AF之阻力損失大於AD，所以採用AF之阻力值計算。AF再加上ZA間之阻力損失2.0mm，即等於全部風管阻力為7.75 mmAq (約7.8mm)。
(9)風管外尚需加入空氣過濾器10mmAq及出風口之壓損5 mmAq，故全部送風系統之損失為：
ΔPT = 7.8 + 10 + 5 = 22.8 mmAq
(10)但風機之選擇大多按靜壓計算。送風機之排出口風速為11m/s，則所需之靜壓為：
PS = PT– ( V/4.03)2 = 22.8 – (11/4.03)2 =15.4 mmAq
(11)為求得整套風管系統之壓力平衡，使風量能得以平均分配各地，部份分岐管內應安裝風量調節器，以期取得此項平衡效果。
(12)以上值並未包括縮小管部份之損失。可以自行將這部份考慮在內，以求得更為周全。
風道設計：
風道材質的選擇：
風道材質的選用沒有嚴格的要求，但要保證風道內表面的平整光滑。可以用冷（熱）軋鋼板（料厚≥0.5-1.5）加工後噴塑防護，也可以採用鍍鋅鋼板、不鏽鋼板、鋁板、硬聚氯乙烯塑料板、玻璃鋼板等。
設計原則：風道系統的壓力損失為最小，（即風的流速為最大化）；風道的設計必須使由空氣製造的噪音最小化。風道設計應最大限度地滿足工藝需要，並且不得妨礙生產操作。風道設計應在滿足氣流組織需求基礎上，達到美觀實用原則。
風道設計前應注意的問題：
設計前應充分了解房間結構部局及變頻器現場安裝的情況，盡量讓風道出風口避開房屋支撐梁、支撐柱，以免因牆體開孔而改變建築的結構性能。其次避免風道出風口同時兼跨窗戶或牆體，以免給事後安裝帶來不必要的影響。
風道設計中應注意的事項：
1.風道截面儘可能圓整；
2. 風道入口截面面積應等於或大於熱風出口的面積； 截面形狀可為圓形，也可以是正方形或長方形。
3.出風口截面面積越大，壓力損失越小，空氣流速越低。空氣流速越低，產生的噪音就越小；
4.整個風道的通道要求：長度最短，銳度最小，彎曲的數量及截面積的變化也要儘可能的小；
5.避免出現突變的膨脹和收縮，整個收縮的角度必須小於40度，整個膨脹的角度必須小於14度。
6.儘可能採用直的錐形風道，直管加工容易，局部阻力小；
7.室外在最終風道處，需加防雨護罩。防雨護罩形式可為左上角是直角的三角形。
風道安裝時應注意：風道安裝後應進行適當定位夾固，避免因自身強度、震動等問題帶來不必要的影響。
本文來源於互聯網，暖通南社整理編輯。
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