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单元 16 通风空调系统 的测试与调整 PowerPoint PPT Presentation


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单元 16 通风空调系统 的测试与调整. 【 知识点 】 通风空调系统的测试方法、仪器使用方法和调整方法。 【 学习目标 】 掌握通风空调系统的测试方法、仪器使用方法和调整方法。 当通风空调系统建成后,为了检查其是否达到了预期效果,需要对系统进行全面的测试与调整。通过试调,一方面可发现系统设计、施工质量和设备性能方面存在的问题,从而采取相应的改进措施保证使用要求;另一方面也为空调系统的经济合理运行积累资料。.

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单元 16 通风空调系统 的测试与调整

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Presentation Transcript


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单元16 通风空调系统 的测试与调整


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【知识点】通风空调系统的测试方法、仪器使用方法和调整方法。

【学习目标】掌握通风空调系统的测试方法、仪器使用方法和调整方法。

当通风空调系统建成后,为了检查其是否达到了预期效果,需要对系统进行全面的测试与调整。通过试调,一方面可发现系统设计、施工质量和设备性能方面存在的问题,从而采取相应的改进措施保证使用要求;另一方面也为空调系统的经济合理运行积累资料。


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空调系统的试调应按《通风与空调工程施工质量验收规范》(GB 50243—2002)规定的原则进行。本章主要阐述通风空调系统的风压、风速、风量、送风参数和室内空气参数的测试、调整的基本原理、主要方法及应注意的问题。


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目 录

16.1

通风管道风压、风速、风量测定

16.2

空调系统风量与送风参数的测试、调整

16.3

室内空气参数的测试调整


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16.1 通风管道风压、风速、风量测定

16.1.1 测定位置和测定点

1.测定位置的选择

通风管道内风速及风量的测定,是通过测量压力换算得到。测得管道中的气体的真实压力值,除了正确使用测压仪器外,合理选择测量断面、减少气流扰动对测量结果的影响很大。测量断面应尽量选择在气流平稳的直管段上。测量断面设在弯头、三通等异形部件前面(相对气流流动方向)时,距这些部件的距离应大于2倍管道直径。当测量断面设在上述部件后面时,距这些部件的距离应大于4~5倍管道直径。见图16.1。当测试现场难于满足要求时,为减少误差可适当增加测点。但是,测量断面位置距异形部件的最小距离至少是管道直径的1.5倍。


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16.1 通风管道风压、风速、风量测定

测定动压时如发现任何一个测点出现零值或负值,表明气流不稳定,该断面不宜作为测定断面。如果气流方向偏出风管中心线15º以上。该断面也不宜作测量断面(检查方法:毕托管端部正对气流方向,慢慢摆动毕托管,使动压值最大,这时毕托管与风管外壁垂线的夹角即为气流方向与风管中心线的偏离角)。

选择测量断面,还应考虑测定操作的方便和安全。

2.测试孔和测试点的选择

由于速度分布的不均匀性,压力分布也是不均匀的。因此,必须在同一断面上多点测量,然后求出该断面的平均值。

(1)圆形风道

在同一断面设置两个彼此垂直的测孔,并将管道断面分成一定数量的等面积同心环,同心环的划分环数按表16.1确定。


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16.1 通风管道风压、风速、风量测定

图16.2是划分为三个同心环的风管的测点布置图,其他同心环的测点可参照布置。

对于圆形风道,同心环上各测点距风道内壁距离列于表16.2。测点越多,测量精度越高。

(2)矩形风道

可将风道断面划分为若干等面积的小矩形,测点布置在每个小矩形的中心,小矩形每边的长度为200mm左右,如图16.3所示。


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16.1 通风管道风压、风速、风量测定

16.1.2 风道内压力的测定

1.原理

测量风道中气体的压力应在气流比较平稳的管段进行。测试中需测定气体的静压、动压和全压。测气体全压的孔口应迎着风道中气流的方向,测静压的孔口应垂直于气流的方向。风道中气体压力的测量如图16.4所示。

如图16.4所示,用U形压力计测全压和静压时,另一端应与大气相通(用倾斜微压计在正压管段测定时,管的一端应于大气相通,在负压管段测压时,容器开口端应与大气相通)。因此压力计上读出的压力,实际上是风道内气体压力与大气压力之间的压差(即气体相对压力)。大气压力一般用大气压力表确定。由于全压等于动压与静压的代数和,可只测其中两个值,另一个值通过计算求得。


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16.1 通风管道风压、风速、风量测定

2.测定仪器

气体压力(静压、动压和全压)的测量通常是用插入风道中的测压管将压力信号取出,在与之连接的压力计上读出,常用的仪器有毕托管和压力计。

(1)毕托管

①标准毕托管

结构见图16.5,它是一个弯成90º的双层同心圆管,其开口端同内管相同,用来测定全压;在靠近管头的外壁上开有一圈小孔,用来测定静压,按标准尺寸加工的毕托管校正系数近似等于1。标准毕托管测孔很小,易被风道内粉尘堵塞,因此这种毕托管只适用于比较清洁的管道中测定。


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16.1 通风管道风压、风速、风量测定

②S型毕托管

结构见图16.6。它是由两根相同的金属管并联组成,测量时有方向相反的两个开口,测定时,面向气流的开口测得的相当于全压,背向气流的开口测得的相当于静压。由于测头对气流的影响,测得的压力与实际值有较大的误差,特别是静压。因此,S型毕托管在使用前须用标准毕托管进行校正,S型毕托管的动压校正系数一般在0.82~0.85之间。S型毕托管测孔较大,不易被风道内粉尘堵塞,这种毕托管在含尘污染源监测中得到广泛应用。

(2)压力计

①U形压力计

由U形玻璃管制成,其中测压液体视被测压力范围选用水、酒精或汞,U形压力计不适于测量微小压力。压力值由液柱高差读得换算, 值按下式计算:


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16.1 通风管道风压、风速、风量测定

Pa (16.1)

式中 ——压力,Pa;

——液柱差,mm;

——液体密度,g/cm3;

——重力加速度,m/s2。

②倾斜式微压计

构造见图16.7。测压时,将微压计容器开口与测定系统中压力较高的一端相连,斜管与系统中压力较低的一端相连,作用于两个液面上的压力差,使液柱沿斜管上升,压力p按下式计算:

Pa (16.2)

式中 ——斜管内的液柱长度,mm;

——斜管系数,由仪器斜角刻度读得。

测压液体密度,常用密度为0.81g/cm3的乙醇。当采用其他密度的液体时,需进行密度修正。


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16.1 通风管道风压、风速、风量测定

3. 测定方法

(1)测试前,将仪器调整水平,检查液柱有无气泡,并将液面调至零点,然后根据测定内容用橡皮管将测压管与压力计连接。图16.8是毕托管与U形压力计测量烟气全压、静压、动压的连接方法。图16.9是毕托管与倾斜式微压计的连接方法。

(2)测压时,毕托管的管嘴要对准气流流动方向,其偏差不大于5°,每次测定反复三次,取平均值。


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16.1 通风管道风压、风速、风量测定

16.1.3 管道内风速测定

1.间接式

先测得管内某点动压 ,可以计算出该点的流速。用各点测得的动压取均方根,可以计算出该截面的平均流速。

式中 —动压值, 断面上各测点动压值, ;

—平均流速是断面上各测点流速的平均值。

此法虽教繁琐,由于精度高,在通风系统测试中得到广泛应用。

m/s (16.3)

m/s (16.4)


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16.1 通风管道风压、风速、风量测定

2.直读式

常用的直读式测速仪是热球式热电风速仪,这种仪器的传感器是一球形测头,其中为镍铬丝弹簧圈,用低熔点的玻璃将其包成球状。弹簧圈内有一对镍铬一康铜热电偶,用以测量球体的温升程度。测头用电加热。由于测头的加热集中在球部,只需较小的加热电流(约30mA)就能达到要求的温升。测头的温升会受到周围空气流速的影响,根据温升的大小,即可测出气流的速度。

仪器的测量部分采用电子放大线路和运算放大器,并用数字显示测量结果。测量的范围为0.05~19.0m/s(必要时可扩大至40m/s)。

仪器中还没有P-N结温度测头,可以在测量风速的同时,测定气流的温度。这种仪器适用于气流稳定输送清洁空气,流速小于4m/s的场合。


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16.1 通风管道风压、风速、风量测定

16.1.4 风道内流量的计算

平均风速确定以后,可按下式计算管道内的风量

m3/s (16.5)

式中 ——管道断面积,m2。

气体在管道内的流速、流量与大气压力、气流温度有关。当管道内输送气体不是常温时,应同时给出气流温度和大气压力。


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16.1 通风管道风压、风速、风量测定

16.1.5 局部排风罩口风量的测定

1.罩口风速测定

罩口风速测定一般用匀速移动法、定点测定法。

(1)匀速移动法

①测定仪器:叶轮式风速仪。

②测定方法:对于罩口面积小于0.3 m2的排风罩口,可将风速仪沿整个罩口断面按图16.10所示的路线慢慢地匀速移动,移动时风速仪不得离开测定平面,此时测得的结果是罩口平均风速。此法进行三次,取其平均值。


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16.1 通风管道风压、风速、风量测定

(2)定点测定法

①测定仪器:标定有效期内的热球式热电风速仪

②测定方法:对于矩形排风罩,按罩口断面的大小,把它分为若干个面积相等的小块,在每个小块的中心处测其气流速度。断面积大于0.3 m2的罩口,可分为9~12个小块测量,每个小块的面积<0.06 m2,见图16.11(a);断面积≤0.3 m2的罩口,可取6个测点测量,见图16.11(b);对于条缝形排风罩,在其高度方向至少应有两个测点,沿条缝长度方向根据其长度可以分别取若干个测试点,测点间距≤200mm,见图16.11(c)。对圆形罩至少取4个测点,测点间距≤200mm,见图16.11(d)。

排风罩罩口平均风速按算术平均值计算。


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16.1 通风管道风压、风速、风量测定

2.风量测定

(1)动压法测量排风罩的风量

如图16.12所示,测出断面1—1上各测点的动压,按式(16.4)计算住断面上各测点流速的平均值,则排风罩的排风量为:

m3/s (16.6)

式中 ——平均风速,m/s;

——管道断面积,m2。

(2)静压法测量排风罩的风量

在现场测定时,各管件之间的距离很短,不易找到比较稳定的测定断面,用动压法测量流量有一定困难。在这种情况下,按图16.13所示,通过测量静压求得排风罩的风量。


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16.1 通风管道风压、风速、风量测定

局部排风罩压力损失

式中 ——罩口断面的全压,Pa;

——1—1断面的全压,Pa;

——1—1断面的静压,Pa;

——1—1断面的动压,Pa ;

——局部排风罩的局部阻力系数;

——断面1—1的平均流速,m/s;

——空气的密度,kg/m3。

通过公式(16.9)可以看出,只要已知排风罩的流量系数及管口处的静压,即可测出排风罩的流量。

(16.7)


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16.1 通风管道风压、风速、风量测定

(16.8)

m3/s (16.9)

各种排风罩的流量系数可用实验方法求得,从公式(2.8-8)可以看出:

(16.10)

值可以从有关资料查得。由于实际的排风罩和资料上给出的不可能完全相同,按资料上的 值计排风量会有一定的误差。


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16.1 通风管道风压、风速、风量测定

在一个有多个排风点的排风系统中,可先测出排风罩的 值,然后按公式(16.10)算出各排风罩要求的静压,通过调整静压调整各排风罩的排风量,工作量可以大大减小。上述原理也适合于送风系统风量的调节。如均匀送风管上要保持各孔口的送风量相等,只需调整出口处的静压,使其保持相等。


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16.2 空调系统风量与送风参数的测试、调整

16.2.1 系统风量的测试

风量测试的目的是检查系统和各房间风量是否符合设计要求。风量测试包括总送风量、总回风量、新风量、一、二次回风量、排风量以及各分支管和房间风量。

测试系统风量时一般要用叶轮式风速仪和毕托管、微压计等仪表。叶轮式风速仪用于测试新风进口(如新风无风管)和房间送、回风口等处的风量。毕托管和微压计用以测量各风管中的风量。在风管内测试风量与前述通风系统风压、风速和风量的测试方法完全相同,这里不在重复。

风口处的气流一般比较复杂,测试风量比较困难,只有不能在分支管口处测试时,才在风口处测试。


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16.2 空调系统风量与送风参数的测试、调整

1.送风口风量测试

测试带有格栅的送风口,可用叶轮式风速仪紧贴风口平面测试风量(由于送风口存在射流,用叶轮风速仪测试比用热球风速仪好)。当风口面积较大时,可将风口划分为边长约等于2倍风速仪直径、面积相等的小方块,逐个测试中心风速,计算平均风速风量可按下式计算:

式中 ——风口断面的平均风速,m/s;

——风口的轮廓面积,

——风口的有效面积,

——修正系数,送风口C=0.96—1.0。

m3/s (16.11)


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16.2 空调系统风量与送风参数的测试、调整

当送风口气流偏斜时,应临时安装长度为0.5~1.0m断面尺寸与风口相同的短管进行测试。

2.回风口的风量测试

由于回风口吸气气流作用范围小,气流较均匀,故贴进风口格栅测试风速。用送风口的方法确定平均风速后按式(16.11)计算风量,修正系数C=1.0~1.08。

16.2.2 系统风量的调整

空调系统风量的调整,其目的是将系统各管段的风量调整到设计风量,使系统的工作达到预定的设计要求。风量调整是利用风管系统上的调节阀门,调节其开度,从而改变系统中各管段的阻力大小,使各管段的风量达到设计风量。


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16.2 空调系统风量与送风参数的测试、调整

由流体力学可知,风管的阻力近似与风量的平方成正比,既

(16.12)

式中 H——风管阻力;

L——风管;

S——风管阻力特征系数。它与风管局部阻力情况和摩擦阻力情况等因素有关。对同一风管如只改变风量,其他条件不边,则S值基本不变。

在图16.14所示的送风系统中,管段1的阻力为 (风量为 ,阻力特征系数为 ),管段2的阻力系数为 (风量为 ,阻力系数特征系数 ),则 , ;由于三通两支管的阻力应平衡,即 ,所以: 。

则:

或 (16.13)


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16.2 空调系统风量与送风参数的测试、调整

如果不变动节点A处的三通调节阀的阀片位置,两管段的阻力特征系数之比仍然保持一个常数,即:

如果改变送风机出口干管上总风阀的阀片位置,也就改变了干管的阻力,则其总风量发生变化,管段1、2的风量也随之发生变化,即 变为 , 变为 。但是,由于节点A处的三通阀阀片并没有变动,因此 或

将公式(17-13)、(17-14)作比较可得

= 常数

(16.14)

=常数 (16.15)


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16.2 空调系统风量与送风参数的测试、调整

由(16.15)可知,只要节点A处的三通阀阀片不再变动位置,不论它前面的总风量如何变化,管段1、2中的风量总是按着一定比例进行分配的,风量调整就是根据这个原理进行的。

目前国内常用的风量调整方法有风量等比分配法,基准风口调整法和逐渐分支调整法等等。

1.风量等比分配法

采用风量等比分配法,一般应从最远管段,即最不利的风口开始,逐步地调向风机。

调整步骤是:

(1)绘制系统简图,标出各风口,各管段的风量;

(2)按表16.3格式,计算并列出各相邻管段间的设计风量比例;


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16.2 空调系统风量与送风参数的测试、调整

(3)从最远管段开始,采用两套仪器分别测量相邻管段的风量,调节三通调节阀或支管上调节阀的开度,使所有相邻支管段间的实测风量比值与设计风量比值近似相等;

(4)最后调整总风管的风量达到设计风量。根据风量平衡原理,各支管干管的风量就会按各自的比值进行分配,从而符合设计风量值。

风量等比分配法比较准确,节省调试时间,但每一管段上都要打测孔,实际工程中由于空间狭窄,往往无法做到,因此限制了它的普遍采用。

2.基准风口调整法

基准风口法,一般是先找出系统风量与设计风量比值最小的风口,然后以此风口风量为基础对其他风口进行调整。

基准风口调整法不需要打测孔,可减少调试工作量,加快调试速度。调整步骤是:


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16.2 空调系统风量与送风参数的测试、调整

(1)用检验过的风速仪,测出所有风口的风量,按表16.4格式列出。

(2)每一支干管上选最小比值的风口作为基准风口,用两套仪器,一组一组地同时测试各支管上基准风口和其他风口的风量(测试基准风口的仪器不动),借助三通调节阀,使两风口的实测风量与设计风量的比值的百分数近似相等,即:

%

%

(16.16)

%

%

(16.17)

(16.18)


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16.2 空调系统风量与送风参数的测试、调整

式中 ——风口设计风量, m3/h ;

——基准风口1分别与2、3、4配对时实测风量,m3/h。

这里,风口1假定为基准风口。

(3)将总干管上的风量调整到设计风量,则各支干管、各风口的风量就会自动进行等比分配,达到设计风量。

对风口的形状,规格相同、设计风量相同的侧送风口,可在同一位置上贴同样大小的纸条,初步调整到使纸条吹到大致相同的倾斜角度,即风口风量基本均匀后,再用仪器测量和调整,则可以加快调试速度。

3.逐段分支调整法

逐段分支调整法,一般用于较小系统的调整。该方法实为逐步渐近法,反复逐渐调整各管段使风量达到设计风量。在系统风量调整结束后,应用红油漆在所有风阀手柄上作出标记并加以固定。


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16.2 空调系统风量与送风参数的测试、调整

16.2.3 系统送风参数的测试调整

测试送风参数,是为了检查空调送风参数(温度和相对湿度)能否在室外新风为设计状态时保证要求的设计送风状态。

系统送风参数的测试调整应在系统风量测试调整之后,室外气象条件接近设计工况条件下进行。其测试部位可以在风管内或在风口处。对于一般精度的空调系统,可以用0.1ºC分度的水银温度计测量温度;高精度的空调系统,可用0.01ºC分度的水银温度计或小量程温度自动纪录仪测试。相对湿度可用通风干湿表或电阻温度计测试。在风管内测试空气的温度和相对湿度时,测点应尽可能布置在气流比较稳定、湿度比较均匀的断面上,如果同一断面上各点的参数差异较大,则应多测几点取平均值。在风口处测量空气的温度和相对湿度时,测点应靠近风口断面不受外界气流扰动的部位,以保证测试的准确性。


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16.2 空调系统风量与送风参数的测试、调整

若实际测试的送风温度和相对湿度达不到设计要求时,一般情况是冷热媒的参数或流量不符合设计规定所造成。若送风温度偏高或遍低,此时应调节第二、第三次加热器的散热量或调第二次回风量。若相对湿度偏高或偏低,此时可调节喷水温度,降低或提高机器的露点温度。

如经上述方法调整后,送风参数仍满足不了设计和使用要求,则应会同使用、设计、施工单位共同分析存在的问题,可通过对整个系统的空气处理过程的测试查找原因,并采取相应的改进措施,使系统送风参数符合设计要求。


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16.3 室内空气参数的测试调整

室内空气参数的测试,内容一般包括温度、湿度、风速和正压大小等,其目的在于检查空调系统的综合效能。此项测试工作应在系统风量及空气处理设备均已调整完毕,送风状态参数已调整到符合设计要求,室内热湿负荷及室外气象条件也已接近设计工况的条件下进行。

16.3.1 室内温度、速度场和相对湿度的测试调整

在要求精度高的空调房间,都需要沿房间宽度选择几个纵断面和沿房间高度选择几个有代表性的横断面测试温度变化情况(称为温度场)、气流变化情况(称为速度场)以及湿度情况。

纵断面(立面)一般选择在送风口射流中心断面。靠近送风口测点布置的密一些,离送风口远一点的就布点疏一些。测点间隔一般为0.5m。


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16.3 室内空气参数的测试调整

横断面(平面)一般离地面两米以下选择几个断面,按等面积法均匀布点(或其它布点方式)进行测试。对于一般空调房间,应选择在人经常活动的范围或工作面为工作区;恒温恒湿房间通常离围护结构0.5m、离地面0.5~1.5m区域为工作区,在工作区内布点测试,一般1 布一个点即可。

温度测试仪表根据空调精度选定,原则是仪表误差应小于室温要求精度。比如±0.5ºC的空调房间,用0.1ºC刻度的水银温度计;如果需要了解昼夜室温变化情况,可用DWJ 型双金属温度计测试;如果只看温度变化规律,可用经校正的半导体点温计快速测试。

室内风速用热球风速仪测试。并在侧头处附一根很细的纤维丝(直径10μm左右)置于测点上,逐点观察气流方向,并在纪录图上描绘出气流流形图。测试时人要远离气流流动方向。


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16.3 室内空气参数的测试调整

室内相对湿度,如无特殊要求一般只测试工作区的湿度,测试仪表通风干湿球温度计(亦称阿斯曼温度计),如要连续纪录可用DHJ 型自记毛发湿度计。若需多点快速测量,可用经校正过的热电阻干湿球温度计测试。

温度、湿度和气流速度测试完毕后,按点绘出其数值(气流要标出方向),并求出其平均值,然后进行分析调整。如果个别房间内温度(指工作区)过高或过低,往往可能是其送风量过多或过少,亦可能是电加热器出了毛病,如果整个系统各房间温、湿度都偏高或偏低,一般是总送风的温湿度偏高或偏低,通常都应先从发生问题的局部找原因。如果室内工作区温度不均匀,区域温差太大,一般不好解决,最多只能增加送风量,或改变送风口形式和调整各回风口的回风量,以增加气流的均匀性。如果工作区风速大(一般不应超过0.3m/s)而不均匀,可考虑增大送风温差以减小送风量,或改变送回风口形式和风量。


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16.3 室内空气参数的测试调整

16.3.2 室内正压的测试调整

室内气流组织和温湿度调整后,可进行室内正压值的测试调整。在测试前把房间门窗关好,首先进行粗调,把各房间调为正压。方法是用一纤维丝放在待调房间的门缝处,看气流流动方向,如从室内向室外流则室内为正压,流速越大表示正压值越大。然后用微压计进行细调,使每个房间的正压值基本相同,对于防尘要求严格的房间,正压值要大些,反之小些。方法是把微压计“+”端接头接上胶皮管通到室内,“-”端胶皮管引至室外(胶皮管口勿迎风)这时微压计读数应为正值。


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16.3 室内空气参数的测试调整

室内正压值的大小,根据设计要求而定。对于一般空调房间,为稳定室内空气参数和一般防尘要求,应使室内正压维持5~10Pa。超净房间应使:室内正压>走廊正压>生活间正压>室外压力。室内与室外相比,其正压值不应大于50Pa。室内正压的调整,主要是调回风口百叶阀,如室内正压太大,就开大回风口百叶,增加回风量。如这样做后正压仍然很大,则考虑调回风支管阀来增大回风量,如室内正压小,就关小回风百叶,以减少回风量,若出现回风口噪声加大,则考虑调回风支管阀来减少回风量,或增加送风量。完成了上述各项目的测试调整,一般空调系统的调试工作就算结束了。其他方面,比如洁净度,应根据《洁净厂房设计规范》GB50073—2001的规定进行,这里就从略了。


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习 题

1.测试通风空调系统风量、风压、流速的仪器是什么?如何测试?

2.通风空调系统风量如何进行调整?

3.通风空调系统温度测试仪表根据什么原则确定?


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