6.2.2 风管系统水力计算
风管系统作为进行水力计算的目的是确定风管的阻力，以便确定风机参数。中央空调中风管水力计算得是否正确，既关系到整个系统的实际使用效果，也关系到节能效果。
6.2.2.1 沿程阻力和局部阻力
1.沿程阻力ΔPm的计算
由于空气是一种具有黏滞性的流体，而且风管的内壁具有一定的粗糙度，空气在风管内流动时会与内壁产生摩擦而造成沿程能量的损失，此损失则称为沿程阻力，又可称为摩擦阻力。
沿程阻力有两种计算方法，其一为根据单位长度沿程压力损失计算表查出单位长度沿程压力损失后，再用风管长度与其相乘，这是一种经验计算方法，设计院经常采用。其二为按下面的步骤进行计算。
（1）风量L的计算。如果是圆形风管，风量L（m3/h）的计算公式为
L=900πd2v （6-48）
式中 d——风管内径（m）；
v——管内风速（m/s）。
如果是矩形风管，则风量L的计算公式为
L=3600abv （6-49）
式中 a、b——风管断面的净宽和净高（m）。
（2）当量直径de。圆形风管的当量直径为
de=d （6-50）
式中 d——圆形风管的横截面直径（m），即圆形风管的当量直径为其本身的直径。
非圆形风管的当量直径为
式中 F——风管的净断面积（m2）；
P——风管的湿周长（m）。
特别地，矩形风管的当量直径为
式中 a、b——矩形风管断面的两边边长（m）。
（3）摩擦阻力系数λ。先算出雷诺数Re
式中 γ——空气的运动粘度（m2/s）。
摩擦阻力系数λ可按下式计算
式中 K——风管内壁的绝对粗糙度（m）。
（4）单位长度沿程摩擦力Δpm。单位长度沿程摩擦力Δpm可按下式计算
式中 λ——摩擦阻力系数（无量纲）；
ρ——空气密度（kg/m3）。
（5）沿程阻力损失ΔPm
风管的沿程摩擦力损失ΔPm的计算公式为
ΔPm=Δpml （6-56）
式中 Δpm——单位长度的沿程摩擦力（Pa/m）；
l——风管的长度（m）。
2.局部阻力ΔPj的计算 由于空气通过风管的管件（例如弯头、变径管或三通等）和设备（例如消声器、空处理设备或阀门等）时，空气会发生速度和方向的变化，进而产生涡流，导致造成集中的能量损耗，这一能量损耗即为局部阻力损失。
局部阻力可按下面的公式进行计算
式中 ζ——局部阻力系数（无量纲）；
v——风管内局部压力损失发生处的空气流速（m/s）；(https://www.daowen.com)
ρ——空气密度（kg/m3）。
对于ΔPj的计算，关键在于确定局部阻力系数ζ。局部阻力系数主要与管件的形状、管内壁的粗糙度和雷诺数有关。目前的局部阻力系数主要通过做实验测出管件前后的全压差（即ΔPj），再除以动压（即v2ρ/2）而得出。由于设计的需要，通常把局部阻力系数制成与各种管件相对应的计算表，以便于选用。
6.2.2.2 风管的水力计算方法
目前，风管的水力计算方法主要有假定流速法、压损平均法、静压复得法和T计算法四种。由于T计算法是一种风管的优化计算法，在此不作介绍。
1.假定流速法 假定流速法又称为比摩阻法。它以噪声控制、风管的强度及运行费用等因素为依据来选定管内的空气流速，然后再以此流速和风管的送风量来确定风管的尺寸和阻力，最后再调整环路间的阻力平衡。此方法适用于低速机械送排风系统的风管水力计算。
假定流速法的步骤可按下面的步骤进行：
（1）先确定好中央空调系统的风管形式，并完成风管的布置，再绘制出风管系统的轴测图作为水力计算的草图，图中有对各段风管所进行的编号、标注的长度和风量，注意管段的长度按两管件的中心线计算，不扣除管件本身的长度。
（2）然后在水力计算草图中选定风管的最不利环路，选定时按最远或局部阻力最大的环路作为最不利环路。
（3）合理地确定风管流速。风管内的风速对整个中央空调系统的经济性有较大影响。在输送空气量为定值的前提下，增大流速固然可以使风管的尺寸取得较小值，从而达到节省材料和投资的目的，但同时也增大了风管的阻力，运行费用和噪声也自然提高了；反之，取低流速虽然阻力变小了，动力消耗也变小了，但是所用的风管尺寸较大，相应地增大了初投资和占用了较大空间。所以需要经过全面的技术经济比较，才能使系统的造价与运行费用之和最低。故根据经验，可按表6-8进行选择。若需考虑噪声的大小，则可按表6-9进行选择。
（4）由草图中所给定的风量和所选定的风速计算出风管的断面尺寸，再根据推荐标准取值为实际尺寸，然后再通过下列公式计算出实际风速。
圆形风管实际风速的计算公式为
式中 L——该段风管的风量（m3/h）；
d——圆形风管的内径（m）。
矩形风管实际风速的计算式
式中 a、b——矩形风管的净宽和净高（m）。
表6-8 中央空调系统中的空气流速 （单位：m/s）
表6-9 不同噪声要求下的风管推荐风速
（5）计算出各管段的沿程阻力。计算沿程阻力有两种途径，其一为按本节所介绍的沿程阻力公式进行计算，其二则为在相关的设计手册中的“风管单位长度沿程压力损失计算表”里查出单位长度沿程摩擦力，然后再根据公式计算出具体的该管段的沿程压力损失值。且在计算中注意计算出最不利环路的沿程阻力值。
（6）计算出各管段的局部阻力。要计算出局部阻力则需查出局部阻力系数，可按管件的型号及实际流速在相关的设计手册中的“风管局部阻力系数计算表”查出局部阻力系数，然后再根据公式计算出具体的该管件的局部阻力损失。且在计算中注意计算出最不利环路的局部阻力值。
（7）计算出各环路的总阻力损失值，然后进行环路间的阻力平衡计算。一般要求空调系统并联管路间的不平衡率不超过15%。若不符合要求，则有以下三种途径可降低不平衡率。
1）在风量不变的情况下，按下列公式对风管尺寸进行调整。
式中 D′——调整后的管径（mm）；
D——原设计管径（mm）；
ΔP′——要求达到的阻力（Pa）；
ΔP——原设计阻力值（Pa）。
2）在风管尺寸不变的情况下，适当地调整风管的风量。
式中 L′——调整后的管路风量（m3/h）；
L——原设计管路风量（m3/h）。
3）通过阀门的开度对风管的阻力进行调节，达到平衡阻力的目的。此方法在运用时需要进行复杂的调试。
上述的前两个改善方法可在设计计算阶段完成，但均只能在一定范围内调整管路的阻力，故在实际中最好辅以阀门的调节。
（8）计算出风管系统的总阻力。算出阻力平衡后的最不利环路的总阻力，即为沿程阻力与局部阻力之和。
（9）根据风管系统的总风量和总阻力选择风机及其配用电动机。
2.压损平均法 这种方法又称为当量阻力法，它是以单位长度的风管具有相同的摩擦阻力损失（一般为0.8～1.5Pa/m）为前提，并把已得的总压力平均分配给最不利环路的各个部分，再由各部分的风量和所分配的压力损失确定风管尺寸。最后结合各个环路的压力损失进行平衡调整，使得每个环路的压力损失相近，并符合设计规定值（一般送排风系统取15%，除尘系统取10%）。
此方法适用于系统的风机压头已确定并方便对分支管路进行损失平衡的情况。而对噪声有较为严格要求的场合或对风速有特别要求的场合，则最好采用假定流速法进行计算。
3.静压复得法 由于风管分支处存在的风量出流使分支前后的总风量有所减小，故若分支前后的风管断面面积变化不大，必然使风速有所下降。而在流体的全压为定值的前提下，风速的降低则会导致静压的增加，则可利用这部分“复得”的静压去克服下一段主干管路的阻力，从而得出风管尺寸，保证了各分支前的静压相等。
此法适用于高速送风系统和变风量空调系统的风管水力计算。