重庆科技学院 居发礼 刘丽莹 余晓平
重庆海润节能技术股份有限公司 丁艳蕊 祝根原 黄雪
【摘 要】对动力分布式通风系统各支路在不同入口静压下的风量测试发现，同一转速下支路风机的风量随着支路入口静压的增大而增大，部分情况下支路风机起阻碍作用。对该现象进行了理论分析并推导得出支路设计风量偏移的理论表达式，揭示了影响风量偏移的因素为支路阻力特性、支路风机性能及支路进口压力比，并给出了支路设计风量偏移的图解分析方法。该解析分析法和图解分析法可为动力分布式通风系统支路设计风量偏移的计算与分析提供理论依据。
【关键词】动力分布式；支路风量；解析法；图解法
【基金项目】重庆市教委科学技术研究项目（KJ1713352）、重庆科技学院建筑工程学院院内科研项目（JG201705）
Abstract:Based on the air flow rate testing of each branch in distributed fan ventilation system under different branch inlet static pressure, the conclusion can be found that the air volume of branch fan increases with the increasing of branch inlet static pressure at the same fan speed, as well as the branch fan plays a role of hindering the air flow in some cases. Theoretical expression of branch design air volume migration is established, and the influence factors of branch fan air volume migration is obtained as branch resistance characteristics, branch fan performance and branch inlet pressure ratio, and the graphic analytic method of branch design air volume migration is also proposed. Both of the methods can provide theoretical basis for calculating and analyzing branch design air volume migration of distributed fan ventilation system.
Keywords:distributed fan, branch air volume, analytical method, graphic method
0 引言
动力分布式通风系统由主风机和支路风机组成，主风机负责干管的风量输送，支路风机负责支路风量的输送。作为一种新型的可满足动态不均匀性通风需求变化的通风系统，越来越受到重视并付诸于工程实践，其系统性能、设计方法[1~5]及相关工程案例[6,7]均有文献报道。但在实际运行中发现，支路风机的风量往往偏离设计工况，且其风量调节性能并不佳，如何在设计阶段使后期的末端支路风机满足风量需求并具有很好的可调性是需要解决的关键问题。这就需要采用一套可靠的方法来分析支路风机的风量及其调节性能，以满足系统可靠稳定的运行。
1 支路风量的测试
1.1 测试目的
掌握支路风机的性能，了解支路风机在不同入口静压下的风量情况及变化特性。
1.2 测试对象
选择某动力分布式试验台中的支路风机作为测试对象，系统图如图1所示，实际实验台如图2所示。系统主干管尺寸为320mm×200mm，200mm×200mm，末端支管尺寸为160mm×120mm。实验台占地约为15m×4.5m，风管离地面0.6m以方便测试。将支路风机离主风机的远近逐个标号为①、②、③、④、⑤。
1.3 测试仪器
采用法国凯茂MP200 多功能差压风速仪测试支路入口静压和支路风速与风量，压力量程为0~500pa，误差为±（0.2%+0.8）。
1.4 测试步骤
（1）调节主风机及各个支路风机的运行状态，使各个支路风量为250m3/h（风机的转速大小为n1＜n2＜n3＜n4＜n5＜n6）；
（2）关闭一个末端的工况：分别关闭1、3、5号末端，测试各个支路以及干管的风量、静压（支路处）；
（3）关闭两个末端的工况：关闭1和2、4和5、2和4号末端时，测试各个支路以及干管的风量、静压（支路处）；
（4）关闭三个末端的工况：关闭1/2/3、3/4/5、1/3/5时末端时，测试各个支路以及干管的风量、静压（支路处）。
1.5 测点布置
离主风机1.5米主管上布置测点，离支路风机前后1米处布置测点。测试主管断面为320mm 200mm，支管断面为160mm 120mm。将断面分成四个均等的矩形，在每个矩形中心布置测点，每个断面共计4个测点。每个测试断面打两个测试孔。
2 测试结果
2.1 支路风机运行风量随入口静压的变化特性
通过测试数据分析得到①～⑤号风机在不同的入口静压下的运行风量不同，如图3所示：
由图3可知，5条曲线分别是①～⑤号支路风机在定转速下，在不同的入口静压下的风量。由此可知，支路风量随着支路入口静压的增大而增大，大致成线性关系。以②号支路风机为例，风量与入口静压的关系为y=0.99x+189.3（R2=0.9634），风量与入口静压呈显著线性相关关系。其他风机也呈现类似的特性。
2.2 ②号支路风机性能分析
以②号支路风机为研究对象，测试风机性能曲线图4所示，风量随支路入口静压如图5所示，支路风量随入口静压的增大而增大，在入口静压Pr为3.8Pa下，支路风机提供的压力Pt为45Pa，支路风量为195m3/h，在入口静压为110Pa下，支路风机提供的压力Pt为12Pa，支路风量为298m3/h，利用Pr+Pt=SQ2，得到支路的阻抗S≈16632kg/m7 。在不同静压下，管网的阻抗S近似不变，在110Pa静压下，风量为298 m3/h时，带入Pr+Pt=SQ2，得Pt ≈ -30 Pa ，由此可知此时支路风机起阻碍作用，对风机具有损害作用。因此当支路入口静压大于设计风量下的支路阻力时，支路风机会起阻碍作用，这种情况需要避免。
在动力分布式通风系统中，支路风机选择的关键是保证支路风机能够达到设计风量的需求，且应避免支路风机起阻碍作用，以及在运行时具有良好的风量可调性，这些能否定量分析，其产生的机理需要深入研究分析。
3 分析与讨论
3.1支路风量偏移的解析分析
3.1.1 支路风量偏移的公式推导
动力分布式通风系统的一个特点是支路风机的入口压力与主风机入口压力不同，主风机入口直接接入大气，为零压，而支路风机接入主风道，其入口压力可能为正压，零压或负压。
当支路入口为零压时，有：
P0=SQ20 (1)
当支路入口为ΔP时，有：
Px+ΔP= SQ2x (2)
式中：P0，Px为风机运行压力，Pa；ΔP为支路风机的入口静压，Pa；Q0，Qx为风机的运行风量，m3/h；S为管路阻抗，kg/m7。
设m=ΔP/ P0，为支路入口静压比，即支路入口压力与设计风量下支路管段总阻力的比值。当入口为正压时，m>0；当入口为负压时，m<0。
式（2）/（1）可得，
又Px，Qx在转速为no的风机性能曲线上，a,b,c为风机性能曲线参数，故应满足
Px=
