摘要：風(fēng)道系統的阻力平衡直接影響著(zhù)系統風(fēng)量的實(shí)際分配值及技術(shù)經(jīng)濟指標。本文介紹的風(fēng)道系統阻力平衡自動(dòng)計算，不但可確保了設計的準確性，還可有效提高設計效率。

　　關(guān)鍵詞：風(fēng)道系統 環(huán)路阻力 平衡 自動(dòng)計算

　　一、引言

　　在空調、通風(fēng)系統中，由于同一系統的風(fēng)管是相互連接的一個(gè)整體，因而必然遵循各支路阻力平衡規律，當風(fēng)管系統的結構形式、管道尺寸一經(jīng)確定，在一定的風(fēng)機作用下，各段的風(fēng)量是按阻力平衡規律自動(dòng)分配的。在設計計算時(shí)未經(jīng)阻力平衡計算，會(huì )導致系統實(shí)際風(fēng)量分配與設計不符。當然我們也可以通過(guò)調節風(fēng)閥來(lái)分配風(fēng)量，但這樣一來(lái)就又使非最不利環(huán)路的風(fēng)壓多余。所以在設計計算時(shí)考慮各環(huán)路的阻力平衡具有現實(shí)意義。

　　然而，不少設計人員在進(jìn)行風(fēng)道水力計算及阻力平衡過(guò)程中僅僅憑經(jīng)驗估算或查圖手算，這樣費時(shí)費力還達不到理想效果。筆者所設計的計算軟件以EXCEL為工作平臺，用VBA語(yǔ)言為開(kāi)發(fā)工具，從而確保了程序的執行效率。

　　二、阻力自動(dòng)平衡計算的基本步驟

　　風(fēng)道系統阻力平衡自動(dòng)計算的執行過(guò)程基本延用常規設計的計算步驟，主要如下：

　�、賹⒏鞴濣c(diǎn)間的邏輯關(guān)系、管段的相關(guān)參數依次輸入并保存，然后根據技術(shù)要求初步選定各管段的假定風(fēng)速；

　�、诟鶕�假定風(fēng)速自動(dòng)計算管段當量水力直徑及阻力損失；

　�、塾霉濣c(diǎn)逆尋法自動(dòng)查找系統各環(huán)路的路徑及阻力損失，并確定系統最不利環(huán)路；

　�、軐Ψ遣焕�環(huán)路進(jìn)行自動(dòng)阻力平衡。

　�、輰τ嬎憬Y果進(jìn)行校核。

　　以上過(guò)程中只有工作量不大①、⑤需人工干預，而其他步驟全部由計算機自動(dòng)完成。從而不但確保其計算速度及準確性，而且還可根據需要進(jìn)行適當的手工調整。

　　三、設計要點(diǎn)

　　要實(shí)現風(fēng)道系統的阻力平衡自動(dòng)計算過(guò)程，主要體現在以下幾個(gè)核心要點(diǎn)上。

　　3、1關(guān)鍵詞的定義

　　為了便于理解本文，筆者先將文中出現的部分關(guān)鍵詞作如下釋義。

　　節點(diǎn)的編號規則。為了能根據各節點(diǎn)間的邏輯關(guān)系，方便地查尋風(fēng)道系統的各個(gè)環(huán)路，我們給各個(gè)節點(diǎn)一個(gè)數字編號，并對節點(diǎn)編號作如下假定：按風(fēng)量遞減方向對節點(diǎn)從小到大編號，或都說(shuō)對于送風(fēng)系統則節點(diǎn)編號沿氣流方向遞增。

　　3、2系統各環(huán)路的自動(dòng)排序

　　系統各環(huán)路的自動(dòng)排序是實(shí)現阻力平衡自動(dòng)計算的前提，也是本程序的關(guān)鍵步驟之一。其過(guò)程實(shí)際上就是按照各環(huán)路的阻力損失大小進(jìn)行自動(dòng)排序的過(guò)程。通過(guò)排序可以較好的解決如下兩個(gè)問(wèn)題：①可以根據排序結果直接選取系統的最不利環(huán)路；②確實(shí)減少各環(huán)路阻力平衡時(shí)的重復計算。

　　系統各環(huán)路的自動(dòng)排序的具體執行步驟如下：

　�、僮詣�(dòng)選取末端節點(diǎn)；

　　系統參數輸入時(shí)，將除系統起始點(diǎn)外其他節點(diǎn)按編號從大到小列于風(fēng)道系統阻力平衡計算相關(guān)參數表的“節點(diǎn)列”中，并將對應的緊前節點(diǎn)列于“緊前節點(diǎn)列”中，如圖2所示。在自動(dòng)選取末端節點(diǎn)時(shí)，計算機逐一查找節點(diǎn)列中的節點(diǎn)在緊前節點(diǎn)列中的重復出現次數，若出現次數為0則為末端節點(diǎn)，為1則為普通節點(diǎn)，否則為分叉點(diǎn)。

　�、谝来嗡阉髅恳粋�(gè)末端節點(diǎn)對應的環(huán)路路徑并同步計算其阻力損失值。

　　根據圖2中各節點(diǎn)的邏輯關(guān)系進(jìn)行自動(dòng)查尋。即先由末端節點(diǎn)找出其對應的緊前節點(diǎn)，然后再查尋該緊前節點(diǎn)所對應的緊前節點(diǎn)及管段阻力損失，重復此過(guò)程直至對應的緊前節點(diǎn)為系統起始節點(diǎn)則該環(huán)路查尋完畢，將環(huán)路所有管段的阻力損失累加即為環(huán)路阻力損失值。實(shí)際上該過(guò)程是一個(gè)循環(huán)與遞歸的過(guò)程，筆者稱(chēng)此方法為逆尋法。

　�、郯醋枇�損失值從大到小對所有環(huán)路進(jìn)行排列。

　　此時(shí)排在最前面的那條環(huán)路即為該風(fēng)管系統的最不利環(huán)路。

　　3、3各環(huán)路的阻力平衡

　　阻力平衡是整個(gè)風(fēng)管設計過(guò)程中最煩瑣，也是最關(guān)鍵的一步。在本文中筆者采用按環(huán)路阻力值從大到小的順序依次對各環(huán)路進(jìn)行平衡，并對業(yè)已進(jìn)過(guò)平衡的管段不再進(jìn)行調整，可較好的解決平衡過(guò)程中的重復計算問(wèn)題。為了便于計算，我們假設風(fēng)管支路中需調整的各管段其調整前后阻力值比例保持不變，而調整前后管徑與阻力值之間的關(guān)系為：

　　D=D（P/P）0.225（1）

　　式中，D、 D：阻力平衡前后風(fēng)管支路的管徑；P、 P：阻力平衡前后最不利環(huán)路上對應風(fēng)管支路的阻力值。

　　阻力平衡自動(dòng)計算時(shí)，將環(huán)路中已經(jīng)調整的管段路徑及阻力損失值除去，并對未經(jīng)調整的支路按式（1）對各管段計算出經(jīng)阻力平衡后的管徑D，由D計算出對應的速度V及管段阻力ΔP。

　　3、4計算結果的校核

　　由于以上計算過(guò)程是在風(fēng)管為任意直徑圓管的假設條件下的計算結果，而實(shí)際設計時(shí)可能是圓管也可能是矩形管，而其管徑也必須為標準管徑。所以在校核時(shí)首先必須將風(fēng)管的管徑轉換成相近水力直徑的標準管徑，并將對應的風(fēng)速V、管段阻力ΔP進(jìn)行相應的計算。同時(shí)，在阻力平衡時(shí)假設管段風(fēng)速可以為任意值，而實(shí)際中風(fēng)速有一定的限制，當風(fēng)速超出其范圍時(shí)必須將該管段的風(fēng)速按技術(shù)要求進(jìn)行調整，并對管徑及管段阻力進(jìn)行相應的計算，同時(shí)打印顯示要求加裝調阻閥門(mén)的支路及調阻閥門(mén)上的阻力值。還有要檢查阻力平衡后的是否滿(mǎn)足系統中總管段的（當量）直徑總比分支管段（當量）直徑大的變化規律。

　　經(jīng)校核后的各環(huán)路要重新計算其阻力值，看其最不利環(huán)路是否發(fā)生變化，其他環(huán)路與最不利環(huán)路的阻力差值是否超過(guò)許可范圍。若出現上述情況需對結果進(jìn)行重新調整。

　　四、結論

　　1、利用本文提出的方法并結合計算機進(jìn)行空調通風(fēng)風(fēng)道系統阻力的自動(dòng)平衡，具有快速準確、簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)；

　　2、如何加強人機互動(dòng)，是需要進(jìn)一步深化的問(wèn)題；

　　3、在自動(dòng)平衡過(guò)程中能進(jìn)一步結合技術(shù)經(jīng)濟比較，使風(fēng)道設計最優(yōu)化，需要進(jìn)一步研究解決。

　　4、本文以定風(fēng)量系統為模式展開(kāi)，對風(fēng)管系統采用變風(fēng)量系統時(shí)的風(fēng)管設計與閥門(mén)控制亦有一定的借鑒意義。

　　參考文獻：

　　[1]陸耀慶，主編。實(shí)用供熱空調設計手冊。北京：中國建筑工業(yè)出版社，1993

　　[2]馮永芳。實(shí)用通風(fēng)空調風(fēng)道計算法。北京：中國建筑工業(yè)出版社，1995

　　[3]陳在康，等。暖通計算機方法。北京：中國建筑工業(yè)出版社，1985

　　[4]肖光興。用Excel進(jìn)行空調通風(fēng)管道阻力計算。制冷空調與電力機械。2002（4）

　　[5]Bill Jelen，Tracy syrstad著(zhù)。王軍，等譯。巧學(xué)巧用EXCEL2003VBA與宏（中文版）。北京：電子工業(yè)出版社，2005

　　[6]范德成，劉春梅，等。網(wǎng)絡(luò )計劃法中作業(yè)間邏輯關(guān)系的自動(dòng)確定問(wèn)題。運籌與管理。2001（6）