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對風管系統的所占空間進行經濟分析是一件比較困難的事情,因為這取決于建筑物的結構和用途。一般來說,采用矩形風管的最主要的一個原因是矩形風管能節(jié)約空間,但實際上,對于長寬比接近的矩形風管而言,它所占有的實際面積要大于圓形風管,這主要是因為矩形風管需要法蘭來聯結,而法蘭邊的高度通常大于20mm,見圖2(A)。而現代螺旋風管可以來用標準話的柔性聯結,見圖2(B),這種方法不僅不需要多余空間,而且更加易于安裝。因此對于長寬比接近1的矩形風道,圓形風管的優(yōu)點是無法替代的。
對于有著大長寬比的矩形風管,則可以采用幾根圓形風管進行替代,見圖3,這種替代方案可以使風量的控制變得更加簡單。同時安裝費用也將大幅減小。雖然材料費用可能會有所增加,但Jagemer的一項調查結果表明,在此方案下,初投資總額幾乎和矩形風管是一樣的。
3.運行費用
在通常情況下,空調系統運行費用的最大部分為能源消耗。能源費用包括加熱或冷卻空氣及將這些空氣傳送到末端的設備所消耗的能源。如果整個風管系統被良好地進行了保溫,則風管漏風量成為多余能源消耗的一個重要來源。
對于風管系統,風機是循環(huán)動力的提供者,風機的風壓一般不會超過650Pa。除去空氣處理機組的末端設備的壓力損失,整個風管系統可利用的壓頭大約為200—300Pa。因此,風管系統應盡量避免有大的壓頭損失。同時,漏風量也直接影響到風機的功率選擇,根據風機定理,風機功率與風量的三次方成正比,即如果風管漏風率為6%,風機功率將增加20%,螺旋圓形風管的漏風率要遠遠小于矩形風管。
3.1 漏風率
在歐洲,根據漏風常數,風管的氣密性被劃分為四個等級(A,B,C,D)。表2給出了相應等級所允許的最大漏風常數。
與圓形風管相比,矩形風管需要的螺栓與鉚釘連結要多得多,因此不可避免地漏風量也要大得多。圖4為比利時的一組實測數據,數據顯示矩形風管的漏風率平均比圓形風管高7倍?!锻L與空調工程師施工及驗收規(guī)范》GB50243-2002也指出:圓形風管的允許漏風量為矩形風管的50%。
3.2 壓頭損失
水力當量直接被用來估算矩形風管的紊統壓力損失對于有著相同水力當量直徑的風管,盡管橫截面形狀不同。它們仍然有著相同的沿程壓力損失。圖5比較了一段圓型風管(D=0.5m,U=5m/s,∑=0.15mm)和有著相同面積,流量的矩形風管的壓力損失。很明顯在這種情況下,矩形風管的壓力阻失遠遠大于圓型風管,而且隨著風管長寬比的增大,壓力損失也越大。也就意味著風機的功率也必然越大。