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建筑科学

关于低静态导管微裂缝的神话

你能在空气处理装置上安装多少管道系统?

我喜欢微型热泵,尤其是管道式的。而且因为我不喜欢为过多的多余的电力支付,我更喜欢使用管道小型裂口与更小的鼓风机电机运行在一个低的总外部静压。我们办公室和我家里的三菱单位被制造商评定为a级静压小于或等于0.2英寸水柱(i.w.c.)。

这是一个相当低的静态压力。一个典型的传统热泵或空调被制造商额定工作在大约0.25 i.w.c.和0.5 i.w.c.的静压下,当与熔炉配套时。实际的管道系统通常超过这个数字,制造商已经建立了额外的风机能力来处理更高的静压,因为他们知道这是在现场发生的事情。

然而,使用带有较小电机的空气处理器意味着您必须小心管道设计,不要浪费压力。但有一个小神话已经在那些对导管式迷你劈叉有一定了解但还没有研究过技术细节的人中生根发芽。

流言是这样的:当你使用低静电管道迷你分裂时,你必须保持管道短。

带有短风管系统的风管迷你拆分系统
一种带有短导管系统的导管微型分裂系统。

上面的图表显示了一个大多数人看了会说,“是的,这是一个相当短的管道系统。这对于一个低静电的单位来说可能会很好。”事实上,这个管道系统是有效的。效果很好。我知道是因为它就在我们先锋能源公司的办公室里。我们设计了它光伏加热与空气是一家当地的暖通空调公司安装的。

我们使用的空气处理器是三菱SEZ-KD12,额定最大0.2 i.w.c。当我测量压力时,我发现当空气流量达到最大时,我们的运行速度大约是最大压力的一半(下图)。

通过我们的低静压管道迷你分裂的外部总静压小于最大静压的一半
通过我们的低静压管道迷你分裂的外部总静压小于最大静压的一半。

如果你看一下我们办公室的风管图,你会注意到重点是过渡和大半径弯头。把这些事情做好非常有帮助。下面是返回侧的大肘部的照片。

低静压管道式小开口上的大半径转弯
大半径开启低静压管道迷你分裂。

关键不是管道系统的总长度。我们做了两件事让这个系统运作得如此好:

  1. 使管道的横截面积更大
  2. 使用适合气流的配件(压降较低)

让我强调这一点:

管道系统的实际长度只要我们保持低静压就行。

是的,实际长度确实起作用,因为总压降随着管道的加长而增加。但你可能还记得我的管道设计系列,配件(弯头,起飞,靴子等)有一个更大的影响压降(测量总有效长度)比管道的直线运行。

同时,直线段和连接件的压降也会减小保持管道中的空气流速较低.这就是血管扩张的作用。(你是什么意思?Embiggen“难道不是一个词吗?”这是一个非常夸张的词。我要离开这儿!)

无论如何,更大的管道和更好的配件减少速度和压力下降,允许更多的整体管道工作比你可能想象的低静电管道迷你分裂。

这是我家里一个低静电管道装置的回程图。同样,我们有一个大半径的转弯来缩小湍流并保持较高的空气流量和较低的速度。

通过使用良好的配件来降低静压,比如这个半径转弯和更大的管道
通过使用良好的配件来降低静压,比如这个半径转弯和更大的管道。

如果您回顾本文顶部的主要照片,您将看到该设计中有很多管道系统。那是我阁楼上的另一个低静电装置。如果你相信短导管的神话,你可能会看着它并想,“那是行不通的。”

但你错了。效果很好。事实上,这是一个完美的管道设计!

- - - - - -艾莉森·贝利佐治亚州迪凯特市的一位演说家、作家、建筑科学顾问,也是能源先锋的博客.你可以在Twitter上关注他@能量瓶

充分披露:三菱是能源先锋博客的广告商,给了我们一个很好的交易,在能源先锋办公室和我家的设备。光伏供暖和空调在安装上给了我们折扣。

15个评论

  1. 乔恩·R||#1

    看第一张图:你不必使用短导管,但为什么不使用呢?

    1. GBA编辑器
      Allison A. Bailes III,博士||#3

      问得好,乔恩。决定布局总是一个平衡的行为。我要做的第一件事是,考虑到房间的配置和使用情况,找出放置通风口的最佳位置。在这种情况下,我也考虑了一个潜在的未来装修,我正在考虑做。然后我得找个好地方装回风孔。空气处理的方向也有很大的影响。然后还有管道在哪里的限制,在这里是那个区域上方的密封阁楼。

  2. 马特·F||#2

    因此,在讨论可用静态时,有一件事经常没有被捕捉到,那就是需要移动多少CFM。给定管道内的静压降与CFM的平方成正比。这一点很重要,因为更高的静态单位通常也会移动更多的CFM。

    要比较两个单位的可用压力,您应该真正查看每CFM平方的可用静态压力。我附上了一个表格,其中我计算了一些常见的迷你拆分系统。我将static/cfm^2乘以1000000,得到一个合理的数字。

    我发现这并不是最直观的思考方式,所以我也计算了100英尺长的最小管道尺寸,这将与可用的静态和最大CFM工作。

    这可以通过下面的方程解出D来实现:
    deltaP/100ft=2.56(1/D)^1.18*(V/1000)^1.8其中V=CFM/(D/12)^2*3.1459/4

    静态可用
    CFM =最大CFM
    管道直径

    我们仍在研究描述这一切的最佳方法,但CFM和可用静态一样重要。这样想就清楚了,你可以经常用低静态小裂口取代传统的高CFM空气处理器,而不需要太多的管道修改。

    文件格式
    1. GBA编辑器
      Allison A. Bailes III,博士||# 5

      很好,马特。当我在做设计时,我很少考虑静压。我更多的是通过管道中的速度,这是基于空气流量和管道横截面积。不幸的是,我们使用的软件没有根据实际速度调整配件的等效长度,而是使用额定为每分钟900英尺(fpm)的EL。

      翻转空气流速和压降之间的关系,我们可以说:

      当你把速度减半时,静压降会减到原来的四分之一。

      因此,如果空气以450 fpm的速度通过配件,EL实际上是软件所使用速度的四分之一,如ACCA手册d中所述。当管道处于有条件的空间时,我们通常设计的速度为500 fpm或更低。

      我在这里详细地写过:

      空气通过管道的最佳速度,第1部分
      //m.etiketa4.com/article/the-best-velocity-for-moving-air-through-ducts-part-1

      空气通过管道的最佳速度,第2部分
      //m.etiketa4.com/article/the-best-velocity-for-moving-air-through-ducts-part-2

      1. 马特·F||#6

        我最初对风管设计的所有了解都来自你的文章!

        令我惊讶的是,软件并没有根据实际速度进行调整。有任何软件可以解决ASHRAE拟合方程的完整版本吗?对于程序来说,这是一件非常简单的事情。如今,即使是一个完整的CFD解决方案也相当简单。

        我认为小型分体制造商应该更好地教育暖通空调行业,当运行cfm较低时,不要害怕低静压设备。表中的所有系统,除了15k和18k经济特区,将有足够的流量取代运行1”@ 1100CFM的熔炉。

      2. 乔恩·R||# 7

        EL实际上是四分之一

        但在较低流速下,参考直管的阻力也要小得多,抵消了几乎所有的影响,使cfm和fpm的EL(等效长度)几乎保持不变(比如5-20%的变化,而不是400%)。看见在这里,图2中,当cfm从100到400时,EL变化不大。很难相信任何软件或设计师都能做到这一点。

  3. GBA编辑器
    删除||#4

    “删除”

  4. PBP1||#8

    有关于20x20 2英寸滤镜的信息吗?(类型,马雷?)我有SEZ-KD15房间(2 16 x16供应和2 16 x16返回),SEZ-KD 15就安装一盒直接连接到进气的单位有两个5.625 x16.75x2过滤器(端到端)也就是说,在最好的情况下,或1.31平方的面积是188平方英尺,这似乎太低了。此外,小的横截面积会增加速度(fpm)(注意风机的高设置是529 cfm),而速度的增加意味着压降的增加。三菱制造了一个更大的过滤器盒FBL1-2,带有一个12x20x1过滤器和一个12x14x1过滤器,在一个角度开槽(最多408平方英寸或2.8平方英尺)。我希望用FBL1-2替换当前的过滤器盒,并运行Web Eco过滤器,它有一个低的压降。注意,我有一个完全独立的空气净化系统,不依赖于我的SEZ-KD15。欢迎任何建议/意见。

  5. 肯领域||#9

    那个过滤器的压降不是消耗了大部分吗?

    1. 专家成员
      Dana多赛特||#10

      >“那个过滤器的压降不是用掉了。2的大部分吗?

      如果你选择了错误的过滤器,是的,它确实会消耗掉很大一部分0.2英寸的静压预算,达到它的额定规格。比2"深是更好的选择,但即使在MERV相当高的情况下也不是必要的。对于一些典型的小煤气炉来说,大型褶皱过滤器甚至可能被认为是“超大”的,在管道微型裂口的cfm上产生的静压降要小得多。(如果低于ASHRAE的额定速度/cfm,大多数过滤器的MERV值也会超过。)

      例如,20 * 20 * 6 " # 313马雷13媒体给予0.23“w.c. @ 1200 cfm,但只有0.05 cfm @ 400 cfm(的中速KD15)和小于0.09”(还不到一半的预算)@ 600 cfm,高于529 cfm KD15的最高速度。(第二页,往下三分之一)

      http://library.coburns.com/specs/CATALOG_Research-Products-Aprilaire_310.pdf

      是的,~0.05英寸的中速w.c.是设计预算的一大块,但仍然只有大约1/4。

      #401 MERV 10介质在16" x 25" x 6" AprilAire 2400上只能提供0.05" w.c.下降,即使@ 600 cfm。(底线,第二页),并可能提供接近MERV13的性能在中低速。

      参见:

      https://www.energyvanguard.com/blog/do-high-merv-filters-always-reduce-air-flow

      1. PBP1||# 11

        谢谢你的过滤信息。听说SEZ-KD的过滤器和进气口之间的管道,如果没有紧密密封,会由于过滤器的压降而越来越多地吸入空气(局部),而且用脏了的过滤器,从不想要的地方采购空气的风险更大。另一个原因是需要单独的空气净化系统。我确实跟踪了能源先锋博客的数据,这就是为什么我使用可清洗的,自定义大小的Web Lifetime。我将订购一个自定义大小12x34 Web Lifetime一旦我换掉当前的过滤器框为FBL1-2。SEZ-KD15具有当前的Web Lifetime和2个16x16供应可调百叶格栅在529 cfm下投掷20英尺。先前的MERV 8, 2”打褶,扔得少得多,不足以容纳我的大房间。如果设置得当,SEZ-KD15是一个不错的单位。

        1. 专家成员
          Dana多赛特||#12

          >“听说SEZ-KD的过滤器和进气口之间的管道如果密封不严,将由于过滤器的压降而越来越多地(局部)吸入空气,如果过滤器脏了,从不需要的地方获取空气的风险就越大。”

          没有严密密封的管道,它们都无法正常工作。即使在相当脏的情况下,通过一个深褶过滤器,在每分钟低于200英尺的情况下,压力降也不会很大。(在529 cfm时,通过20英寸× 20英寸过滤器的速度仍然只有190英尺/分钟。)通过6英寸深褶皱过滤器的介质的任何部分的局部速度仍然非常低,因为它的表面积是框架横截面平方英尺的几倍。

          1. PBP1||#13

            关于褶皱过滤器固有的局部速度和损失的一个有趣的研究:褶皱空气过滤中的介质速度考虑,https://scholarcommons.usf.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=7829&context=etd

            该研究评论了最佳褶皱,更多的褶皱和褶皱长度“增加了介质的表面积,迫使流动沿着”。或者,如[4]所述:“在小褶皱数时,由于介质表面速度的增加,压降增加;在大褶皱数时,由于褶皱间距中的粘性阻力增加,压降增加。”

            似乎有相当的艺术褶皱过滤器的设计。

            “最佳褶数是在一定高度下的褶数,这些褶数将使由于过滤介质的下降以及沿褶翼的粘性力造成的综合压力损失最小化。少打褶会导致空气的速度移动通过媒体需要额外动力的形式更大的压差,而更多的褶将增加表面积的媒体流被迫沿着下褶”。

            “当空气流经该褶皱装置时,有几个压力损失源[4]。第一个是流向褶皱通道时的收缩损失。当流体沿褶皱通道(上游和下游)移动时,流体和过滤介质之间存在粘性力,这导致第二个损失源。当流体通过过滤介质时,存在第三个损失源由于多孔区中的相互作用而产生的损失。最后,当流体离开褶皱结构时,流动将经历膨胀损失。”

            和:“最大[速度]在褶皱的上游尖端,沿着褶皱的长度向下到根部迅速减小并变得均匀。假设模拟中证明的局部最大值是由于收缩到褶皱中时水流经历的动量变化。当水流从褶皱通道边缘转向进入褶皱时在褶的中间……”

  6. 用户编号:7061227||#14

    你好

    我已经在我的新家安装了三菱迷你管道。我们有四个MVZ-A12AA7 (280-400cfm)和一个MVZ-A24AA7 (515-735cfm)。它们都有一个4英寸× 16英寸× 20英寸的过滤器箱在单位。我担心过滤器会造成很大的压降。我们在整个房子里都使用了刚性的圆形管道系统。希望它的大小合适。安装有很多问题,但是,所以它可能不是很好。想知道我是否应该增加过滤器的尺寸,如果可能,如果值得的成本。(我有一个机械工程师,他在安装的时候不愿意回答这个问题……)
    谢谢
    安迪

    1. 马特·F||# 15

      简单的答案就是测量静压。一个可以接受的数字压力计可以在亚马逊上花35美元买到。网上有很多关于这个过程的视频。

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