毕业设计指导书-郭海丰

沈 阳 建 筑 大 学毕业设计（论文）指导书题目 : 某大厦通风空调工程设计 环境学院 院（系） 设备 专业指 导 教 师： 郭海丰 职 称： 讲师 学 生 人 数： 6+4 设 计 地 点：环境学院、城建学院制 定 日 期： 2004-7-10 中央空调系统设计1. 设计参考规范及标准中央空调主要参考以下的规范及标准：通用设计规范：1采暧通风及空气调节设计规范（ GBJI19-87）2采暖通风及至气调节制图标准（GBJ11488）3建筑设计防火现范（GBJ11687）4、高层民用建筑设计防火现他（ GBJ004595）5民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）（JGJ26-95）专用设计规范：1、宿舍建筑设计规范（JGJ36-87）2、住宅设计规范（GB50096-99）3办公建筑设计规范（JG6789）4、旅馆建筑设计规范（JGJ67-89）5旅游旅馆建筑热土与空气调节节能设计标准（GB50189-93）6、其它专用设计规范专用设计标准图集：1暖通空调标准图集2暖通空调设计选用手册（上、下册）3、其它有关标准2. 空调负荷计算2.1空调负荷计算按教材介绍的方法计算。利用现有计算软件，例如：鸿业科技负荷计算V2.1试用版2.2空调负荷估算A空调冷负荷法估算冷指标。空调冷负荷法估算冷指标（W/m2空调面积）见下表序号建筑类型及房间名称空调建筑面积平方米/人建筑负荷人体负荷照明负荷新风量m3/人新风负荷总负荷1客房106072050271142宴会厅1.253013430251903603小会议室360434025922354大会议室1.5408840251903585健身房保龄球5358720601302726舞厅3209720331192567科研办公楼54028402043151商场8底层1.03516040121303659二层1.235128401210430710三层及三层以上24080401265225图书馆11阅览室105014302527121展览厅12陈列室45831202568177会堂13报告厅23558402513626914公寓住宅107014205054158硬剧院15观众厅0.53022815817444716休息厅27064204021637017化妆室44035502055180体育馆18比赛馆2.5356540156520519休息厅57027.520408620320贵宾厅85817305068173医院21高级病房11022一般手术室15023洁净手术室3002425X光CTB超15025餐馆300注：本表为最大负荷，在求建筑总冷负荷时，应考虑空调房间同时使用系数0.7-0.9B：按建筑面积冷指标进行估算 建筑面积冷指标 建筑名称冷负荷指标W/m2建筑面积建筑名称冷负荷指标W/m2建筑面积旅馆80-90体育馆100-135200-350（按人员座位数）办公楼85-100图书馆35-40计算机房190-380医院80-90数据处理320-400商店105-125营业厅设空调时，200-250按营业厅面积剧院126-160200-300（按观众厅面积）会堂180-225注：l、上述指标为总建筑面积的冷负荷指标：建筑面积的总建筑面积小于5000平米时，取上限；大于l0000平米，取下限值。 2、按上述指标确定的冷负荷，即是制冷机的容量，不必再加系数。 3、由于地区差异较大，上述指标以北京地区为准。南方地区可按上限采取。热负荷估算（l）按建筑面积热指标进行估算注：总建筑面积、大外围结构热工性能好、窗户面积小，采用较小的指标；反之采用较大的指标。(2)窗墙比公式法： q=(7a+1.7)W/F(tn-tw)W/m2;说明：q建筑物的供热指标，W/m2。 a 外窗面积与外墙面积（包括窗之比）； W一外墙总面积（包括窗），m2 F一总建筑面积， m2 tn一室内供暖设计温度， tw一室外供暖设计温度，（3）冷热负荷说明A以上估算的冷热负荷指标，是按 2000年 10月 1日以前执行的民用建筑节能设计标准进行估算的。B新的民用建筑节能设计标准，自2000年10月1实施执行，其冷热负荷指标，应参照有关的标准。 3. 集中空调系统冷热源主机配置方案的选择 集中空调系统冷热源主机配置方案，对工程投资、运行费用、能耗、环境都有重要影响。因此，合理选择空调系统冷热源主机配置方案在工程设计和建设中具有重要作用。常用的冷热源方式主要有：电动式制冷机组加锅炉，溴化锂吸收式制冷机组加锅炉，热泵机组，直燃式溴化锂吸收式冷热水机组，电动式制冷机组加锅炉加冰蓄冷系统。本文拟就几种常用冷热源设备性能特点、能耗，一次性投资、环境污染、适用条件进行分析比较，试谈空调冷热源方式的选择。3.1 从空调冷热源设备的性能特点方面考虑在空调系统中使用的冷热水机组大体上可分为电动式和热力式两大类，热源一般采用中、小型锅炉或城市热网。冷热源设备的性能特点主要指设备运行的可靠性、技术先进性、节能性、结构紧凑性、安装操作维修方便性、噪声振动性等。各类设备的性能特点如下：往复压缩式冷水机组这种机组具有生产历史较长、生产技术较成熟、多缸、容量可调、操作管理经验多等特点，但结构较复杂，易损件多，容积效率低，且由于往复运动的惯性大，输气不连续，排气压力有脉动，设备噪声振动较大，制冷剂泄漏量多。此类压缩机常用于中小型制冷机上。模块式冷水机组模块式冷水机组是往复式制冷机组的一种变型，由多个(最多可达13个)冷水机单元并联组成，每个模块单元容量为130kW。具有调节性能好，部分负荷下效率高，体积小，重量轻，搬运方便等优点。缺点是蒸发器、冷凝器进出水环路上没有相应控制装置，其使用受到一定限制。螺杆式冷水机组 螺杆式制冷压缩机以螺杆的旋转运动代替了活塞的往复运动，运转平稳，输气连续，排气压力无脉冲现象。具有工作可靠性高、对湿压缩不敏感、容积效率高、制冷量可在10一100范围内无级调节、结构简单、体积小、重量轻、易损件少、寿命长等优点。缺点是噪声相对较高，油路系统较复杂，耗油量较大。离心式冷水机组 离心式冷水机组具有单机制冷量大、结构简单、体积小、重量轻、易损件少、振动小、噪声低、运转平稳、负荷可在15一100范围内无级调节，易于实现自动化操作等优点。无论进口的还是国产的电动式冷水机组，以离心式机组耗电指标为最小。近年来，集中式空调系统中，离心式制冷机组的应用约占总制冷量的90以上。但单级离心式冷水机组转速高，对材料强度和加工制造质量要求严格。单级离心式冷水机组在低负荷情况下运转还容易产生喘振，所以当选用l台或多台单机容量较大的离心式冷水机组时，宜同时设置12台单机容量较小的机组。溴化锂吸收式冷水机组 澳化钝吸收式冷水机组属f热力式制冷机的一种，以热能为动力，以溴化锂水溶液为工质，具有耗电量少、运转部件少、噪声低、振动小、制冷量调节方便、对大气臭氧层无破坏作用等优点。但机组体积庞大，笨重，溴化锂溶液对金属有腐蚀作用，寿命比螺杆和离心式机组短，冷却水耗量较大。溴化锂吸收式冷水机组对能源的适应性较强，可以充分利用余热、废热等低品位热能。特别适用于有余热、废热、缺电的地方。直燃式溴化锂冷热水机组 直燃式溴化锂吸收式冷热水机组集燃油(气)锅炉和溴化锂吸收式制冷机于一体，与溴化锂吸收式冷水机组相比，热效率高，燃料消耗少，结构紧凑，体积小，初投资、运行费少，可直接供冷与供热或同时供冷供热j因此，同等条件下宜优先选用直燃式溴化锂冷热水机组。风冷热泵机组 风冷热泵机组利用室外空气作为冷热源，其热力系数小于活塞式、螺杆式、离心式机组，单台容量小(一般最大为350700kW)。具有安装简单(省去冷却塔、冷却水泵和冷却水系统)、不污染空气(因为夏季供冷、冬季供热，不需另设锅炉房)、不占机房面积(安装在室外)等优点。但设备布置占地面积大，能耗大，造价及运转费高，噪声控制困难，维修工程量大。工作好坏受大气环境影响大，冬季室外气温较低时，共暖效果较差；设备于室外安装，工作条件差，易发生故障，使用寿命较短。蓄冷空调 冰蓄冷中央空调系统是在空调负荷很低或没有空调负荷的夜间用电低谷时段进行制冰，而在白天用电高峰时段融冰取冷，藉以全部或局部转移空调制冷用电负荷j设置蓄冷空调系统会使制冷设备及输配电设备装机容量比常规空调系统小。冰蓄冷空调的缺点是系统复杂，蓄冷设备体积庞大，占用建筑使用面积多，且维护管理工作量大。但冰蓄冷空调是平衡用电负荷，解决电力供应不足的有效途径。热回收冷水机组 热回收冷水机组是_种将制冷过程中产生的冷凝热用于供暖，实现热回收运行的空调用冷水机组，与只供冷冷水机组的差别主要在于热回收冷水机组有一个单独的供热冷凝器，其水路独立于冷却塔。热源设备 热源设备一般采用中、小型锅炉或城市热网。单台锅炉容量越大，其热效率就越高。城市热网热源来自热电厂或大型锅炉房，其热效率均比中、小型锅炉高，所以利用城市热网供热当作为首选。综上所述，对空调冷热源设备的选择，在经济合理的情况下，应尽可能选效率高、技术先进、负荷调节性能好、维护管理方便的设备。总的说来，电动式冷(热)水机组在技术上比热力式冷(热)水机组成熟、可靠；在调试、运行、维护方面比热力式冷(热)水机组方便3.2 从空调冷热源设备的投资方面考虑 空调冷热源设备初投资指冷热源设备主机、辅机、制冷剂、润滑油等购置费和电力增容费等，初投资和运行费用直接影响工程建设和运行后的经济效益。因此，在选择空调冷热源设备时需对设备的初投资和运行费用进行综合分析考虑。 溴化锂吸收式机组耗电少，电力增容费低，但价格比同等产冷量的压缩机组高；电动式冷水机组耗电量大，电力增容费、自备电源容量及费用增加。文献2通过对电动式和热力式冷水机组的经济比较，得出在初投资、一次能耗、运行成本方面，电动式优于热力式的结论。蓄冷空调系统与常规空调系统相比，会增加蓄冷设施投资，但一般将蓄冷和空调作为一个整体来考虑。由于制冷设备容量常小于常规空调系统，相关的水管、风管、水泵、冷却塔及输配电设施费用都将降低，补偿了蓄冷设备所增加的费用。因此，蓄冷空调系统与常规空调系统在初投资方面相当或增加不多。风冷冷水机组与水冷冷水机组相比，相同制冷量的风冷机组价格比水冷机组高30左右，但从整个系统角度来看，由于水冷机组需配备冷却水系统，所以二者设备投资差不多。由于风冷机组电机容量增大，城市用电配套费、增容费也随之增加。故选用风冷机组无疑会增加初投资和运行费。热回收冷水机组与只供冷冷水机组相比，价格上要高20。-25，效率则略低，但热回收冷水机组节约了供热热源建设投资及燃料费。总韵说来，有明显的节能、环境和经济效益。据资料介绍，风冷热泵机组比常规的制冷机加锅炉方案，一般可减少25的初投资。3.3从空调冷热源设备的能耗方面考虑随着国民经济的迅速发展和人民生活水平的提高，能量需求与日俱增，空调能耗量也越来越大，已引起人们的关注。因此，对空调冷热源方式的选择，不得不考虑冷热源的能耗和电耗问题。吸收式冷热水机组比电动式冷热水机组耗电少得多，对缓解城市供电十分有利，但吸收式冷热水机组能效比较低，从一次能源的消耗来看，是不节能的。热水型能耗远高于蒸汽型，一般情况下应尽量少用。 通过对部分负荷综合值IPLV的计算得出吸收式机组与电动式机组的电耗比较：以700kW往复式冷水机组为基准，在整个空调季节，按一次能耗计算，每产生lkW冷量，模块式机组能耗要少11，离心式要少18一28，螺杆式要少28一3l，吸收式则要多748。相关文献指出，吸收式冷水机组的一次能耗远比电动式制冷机高，其中蒸汽型或热水型双效吸收式制冷机的能耗为电动式制冷机的23倍，直燃式约为电动式的1621倍。在空调界普通认为，溴化锂吸收式制冷机“节电不节能”6文献5贝U认为，由于电与低位热能品位不同，不能不加分析地说吸收式制冷机“节电不节能”；，如：若用锅炉新汽供吸收式制冷机制冷，确实不节能；若采用热电联产方式，毫无疑问是节能的。因此，如无特殊情况，不宜提倡用锅炉新汽作吸收式制冷机组的热源。按一般统计，空调负荷在90以上的时间仅占到全部时间的7，8，而60以下负茼则要占到50，60，也就是说，冷水机组在整个夏季几乎都不是满负荷运行。对于溴化锂吸收式制冷机来讲，其能耗一般与负荷成正比，能耗指标基本不随负荷变化。而离心式和螺杆式制冷机目前都实现了无级调速，分别在50和125以上部分负荷工作时，其效率均高于满负荷运行效率。冰蓄冷空调能局部或全部地将空调用电由电力高峰时段转移到低谷时段，可以减少尖峰电力负荷达30以上。因此，冰蓄冷空调有平衡电网电力负荷，提高现有发电设备使用率的作用，是节电的好出路。冰蓄冷空调系统由于采用了蓄冷设备，可以使制冷机在高效率工况下稳定地运行。由于夜间气温下降，冷却水温降低，有利于制冷机制冷量的提高，在一定冷负荷下，制冷机的运行能耗则要减少。制冷机制冰时COP值降低，所以蓄冷空调比常规空调要消耗更多的电能，不能称之为节能；但就电力供应系统而言，蓄冷所起到的移峰填谷作用，均衡了电网电力负荷，提高了电网的供电能力，缓解了电力供需矛盾，于国于民都是有利的。往复压缩式机组的能耗指标比螺杆式离心式机组高。电动式冷水机组以离心式机组能耗指标为最低。从节能角度上考虑，单台制冷量达到698kW以上时，不宜再选用往复式机组。水冷式和风冷式冷水机组相比，风冷式机组的冷凝温度比水冷式机组的冷凝温度高5一10，因而其制冷能力不如水冷式机组，加之空气的导热性和热容量比水小得多，因此，风冷式机组的能耗指标(kWkW)一般都大于028，而水冷机组的能耗指标一般都在023以下(离心式水冷机组的能耗指标大多为020左右)。风冷热泵能耗大，一次能耗大于锅炉。但在一些气候条件比较合适的地区(如沿长江流域一带)，选用风冷热泵机组，夏季供冷，冬季供热，不另设锅炉，具有明显的经济效益，且冬季供暖节电，热泵获得的热能是消耗电能热当量的2-3倍。热回收冷水机组利用了本来不得不排弃的热量，比只供冷冷水机组有明显的节能性。 总的说来，空调冷热源的选择必须考虑能耗问题，而且必须因地制宜。3.4 从空调冷热源对环境的污染方面考虑 人类在开发、使用能源的同时也造成了环境污染问题，随着保护人类生存环境呼声的增长，环保要求日益提高。因此，在选择空调冷热源方式时，不能只注重设备的投资、节能等经济效益，还应考虑环境效益和社会效益。由于热电厂烟尘对环境的污染远比分散锅炉房造成的污染要小。因此，空调热源就城市热网与锅炉房而言，应优先采用城市热网。按照关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书，HCFCl23和HCFC22两种替代工质2040年全部停止使用，而HFCl34a则不受此约束。但根据1997年12月份在日本缔结的京都议定书，属于温室气体之一的HFCl34a各缔约国必须承担减排任务。相关文献指出，各种类型吸收式制冷机所造成的温室效应均比电动式制冷机严重，其C02排放量约为电动式制冷机的1535倍。在大气污染方面，直燃型制冷机对大气的污染较轻。而蒸气型或热水型吸收式制机的S02排放量约为电动式的1635倍；以分散锅炉房或区域锅炉房供热的吸收式制冷机，其烟尘排放量约为电动式的13一15倍。热回收冷水机组由于省去了供热热源建设，减少了烟尘和S0，的污染。由于蓄冷空调将空调制冷用电尖峰移至夜间，均衡了电网负荷，可少建或缓建燃煤电厂，对环保有利。因此，从保护环境角度看，空调冷热源应尽量根据具体情况选用对环境污染小的设备。3.5 从空调冷热源设备适用条件方面考虑 由于不同的空调冷热源设备具有各自的性能特点，各适用于一定的外部条件。在电力紧张地区，溴化锂吸收式机组可成为空调冷源的优先选择。 蒸汽型和热水型溴化锂冷水机组适用于已装有锅炉或允许安装锅炉的场合。当夏季有可利用的压力为04MPa以上的蒸汽作为热源，且经济上合理时，其空调冷源宜采用额定蒸汽消耗低的双效溴化锂吸收式冷水机组；当有压力为01MPa的工业废汽可资利用时，宜采用单效溴化锂吸收式制冷机组；当有95以上热水可资利用时，宜采用热水型溴化锂冷水机组。 直燃式溴化锂冷热水机组一般采用轻柴油或城市煤气为燃料，污染物排放量小，但燃料成本高，因此比较适用于对环保要求高，地价昂贵，不允许建锅炉房和电力增容费较高，冬季需采暖，经技术经济比较为合理的场合。我国不少地区已实行或着手实行分时电价政策，低谷电价只相当于高峰电价的1215。国家有计划到2000年通过推广空调蓄冷技术，将300500万kW的高峰电力负荷转移到低谷，此举为蓄冷空调提供了广阔的发展前景。 蓄冷空调系统的适用场所原则上有： a.使用时间空调负荷大，其余时间空调负荷小的场所，如行政办公楼、百货商店、银行等。 b.空调负荷变化大，需要减少用电高峰时段的用电，以平衡峰谷电力负荷的场所，如各种类型的工厂。 c.每年使用空调季节较长(半年以上)的场所，如宾馆、酒楼、商场等。因为增加空调运行天数，将大大缩短投资回收期；对每年空调季节短的部门，如采取蓄冷空调，其经济性需慎重考虑。从这方面来说，南方地区更适合于蓄冷空调的使用。在水源缺乏、用水有限制的地方(如香港地区规定不得使用淡水作为冷却水)，或由于条件所限不能或不允许放置室外冷却塔时，可考虑采用风冷冷水机组。风冷热泵比较适用于室外空调计算温度一10cC以上的城市和建筑面积l万一15万m2以下规模以及单位面积冬季热负荷不太大的建筑。对于长江以南冬季相对湿度不过高的地区尤为适用。对于夏季冷负荷较小而冬季热负荷较大的地区，或对于夏季冷负荷很大而冬季热负荷很小的地区不宜单独采用热泵。水源热泵既可以供冷，也可以供热。不仅能回收和利用低位热能，且具有较高的能效比。比较适合于我国中部及长江流域地区，内区面积较大，须同时供冷供热的建筑物，如大商场，办公楼等。热回收冷水机组适用于同时有冷负荷和热负荷的场合，如有些大型建筑内区全年要供冷，而外区(周边区)在冬季则要供热。但一般当冬季制冷负荷低于夏季制冷负荷的50一60时，不宜单独选用一台热回收冷水机组，而宜考虑恰当的台数匹配。对多功能高层建筑，经过技术经济比较，可以采用综合供冷供热方式。如对冬季热负荷远小于夏季冷负荷建筑，可以选用冷水机组加热泵方式；当建筑物只因多了23层而使空调水系统超静压时，只需在这几层单独设12台风冷机组以配合使用。由于对燃油锅炉房的消防、环保要求高，尤其在大城市中心区，规定燃油锅炉需要有较大的净空及相应的贮油输油设施，且烟囱至少伸出到裙房之上。这些措施会占去许多建筑空间，减少有效使用面积，从房产经营的角度来说是得不偿失的。因此，在地价昂贵地段不宜采用。4机组选型41机组选型步骤： A估算或计算冷负荷 通过3.2.2节的估算法进行估算总冷负荷，或通过有关的负荷计算法进行计算。 B估算或计算热负荷 通过3.2.2节的估算法进行估算总热负荷，或通过有关的负荷计算法进行计算。 C初定机组型号 根据总冷负荷，初次选定机组型号及台数 D、确定机组型号 根据总热负荷，校核初定的机组型号及台数。并确定机组型号。42机组选型案例 例：建筑情况：北京市某办公楼建筑面积为11000 m2，空调面积为 10000 m2其中大会议室面积500 m2，小会议室面积为 1500 m2，办公楼建筑面积为8000 m2含有新风。 A计算冷负荷。 a按空调冷负荷法估算： 大会议室500 x 358=179000W=179Kw 小会议室：1500 X 235=352500=352.5kw 办公区：7000X 15110570001057kw 合计：358十2351208=1588.5KW 选主机时负荷：1588.5X0701112kw b按建筑面积法估算： 11000X98=1212000W1078kW c由1）、2)计算结果，冷负荷按1112KW计算。 B计算热负荷 按空调热负荷法计算： 11000 X 60=660000W=660KW C初选定机组型号及台数：若方案采用水源热泵 确定机组型号：总冷负荷为1112kw，两台GSHP580型水源热泵机组机组在水温为1618，供回水温度717时制冷量为1152kw。略大于冷负荷，符合要求。总热负荷为660kw，一台GSHP580型水源热泵机组在水温为1618，供回水温度5545时制热量为665kw。略大于热负荷，符合要求。 最后确定为两台GSHP580型水源机组，其中，夏季制冷时，采用两台机组，冬季制热时，采用一台机组即可（在室外温度较低时采用两台机组进行制热）。 若方案采用风冷热泵中央空调组机 确定机组型号：根据以上计算，总冷负荷为1112kw，两台LSBLGRF560M模块热泵系列风冷（热）泵机组供回水温度717时制冷量为1120kw略大于冷负荷，符合要求。总热负荷为660kw，一台LSBLGRF560M型机组，供回水温度5545时制热量为588kw略小于热负荷，符合要求。 最后确定为两台LSBLGRF560M型模块热泵系列风冷（热）泵机组，其中，夏季制冷时，采用两台机组，冬季制热时，采用一台机组即可（在是外温度较低时采用两台机组进行制热）。 若采用水冷中央空调组机 根据以上计算，总冷负荷为1112kw，两台LSBLG640Z型水冷中央空调机组供回水温度717时制冷量为1278kw略大于冷负荷，符合要求。 最后确定为两台LSBLG640Z型水冷中央空调机组，其中，夏季制冷时，采用两台机组。 5空调水系统设计计算中央空调的水系统包括冷(热)水系统、冷却水系统和冷凝水排放系统。冷冻水循环系统：来自空调设备的冷冻水回水经集水器、除污器、循环水泵，进入冷水机组蒸发器内、吸收了制冷剂蒸发的冷量，使其温度降低成为冷冻水，进入分水器后再送入空调设备的表冷器或冷却盘管内，与被处理的空气进行热交换后，再回到冷水机组内进行循环再冷却。热水循环系统：主要是完成冬季空调设备所需的热量，使其加热空气用，热水循环系统需包含热源部分。冷却水循环系统：进入到冷水机组的冷凝器的冷却水吸收冷凝器内的制冷剂放出的热量而温度升高，然后进入室外冷却塔散热降温、通过冷却水循环水泵进行循环冷却，不断带走制冷剂冷凝放出的热量，以保证冷水机组的制冷循环。冷凝水排放系统：排放空调器表冷器表面因结露而形成的冷凝水的水管。在空气调节中，常常通过水作为载冷剂或冷却剂来实现热量的传递，因此水系统是中央空调系统的一个重要的组成部分，其设计和安装的好坏直接影响到空调系统的效果和使用寿命。本手册只是阐述水系统的基本的原理和实际使用中的一些注意事项，实际工程的设计请联系专业的设计院和相关公司。5.1水系统的分类一、闭式循环和开式循环1）闭式循环系统管路不与大气接触，在系统最高点设膨胀水箱并有排气和泄水装置的系统。当空调系统采用风机盘管、诱导器和水冷式表冷器做冷却作用时，冷水系统宜采用闭式系统。高层建筑也宜采用闭式系统。热水系统，一般均为闭式系统。在设计时应考虑锅炉房或热网在低负荷时供热的可能性。如低负荷时，不可能供热，则应考虑其它措施（如电加热等）。闭式循环的优点：1由于管路不与大气相接触，管道与设备不宜腐蚀。2不需为高处设备提供的静水压力，循环水泵的压力低，从而水泵的功率相对较小。3由于没有回水箱、不需重力回水、回水不需另设水泵等，因而投资省、系统简单。闭式循环的缺点：1蓄冷能力小，低负荷时，冷冻机也需经常开动。2膨胀水箱的补水有时需要另设加压水泵。2）开式循环系统管路之间有贮水箱（或水池）通大气，自流回水时，管路通大气的系统。当空调系统采用喷水池冷却空气时，宜采用开式系统。空调系统采用冷水式表冷器，冷水温度要求波动小或冷冻机的能量调节不能满足空调系统的变化时，也可采用开式系统。当采用开式水箱蓄冷或贮水以消减高峰负荷时，也宜采用开式系统。开式系统的优点是冷水箱有一定的蓄冷能力，可以减少冷冻机的开启时间，增加能量调节能力，且冷水温度的波动可以小一些。开式系统的缺点是：1冷水与大气接触，循环水中含氧量高，宜腐蚀管路。2末端设备（喷水池、表冷器）与冷冻站高差较大时，水泵则须克服高差造成的静水 压力，增加耗电量。3如果喷水池较低，不能直接自流回到冷冻站时，则需增加回水池和回水泵。4如果采用自流回水，回水的管径较大，会增加投资。对于麦克维尔公司的末端产品，通常采用冷水式表冷器作为换热设备，宜采用闭式系统。但需要注意的是，闭式冷水系统的冷冻机的蒸发器也应为闭式的，且冷冻机的能量调节应能满足空调负荷的变化。一般空调系统的负荷变化在 100%20%之间，在选用冷冻机的台数和单台的能量调节时，要考虑此问题。二、系统管制（两管制、三管制、四管制）1）两管制冷水系统和热水系统采用相同的供水管和回水管，只有一供一回两根水管的系统。两管制系统简单，施工方便；但是不能用于同时需要供冷和供热的场所。2）三管制分别设置供冷管路、供热管路、换热设备管路三根水管；其冷水与热水的回水关共用。三管制系统能够同时满足供冷和供热的要求，管路系统较四管制简单；但是比两管制复杂，投资也比较高，且存在冷、热回水的混合损失。3）四管制冷水和热水的系统完全单独设置供水管和回水管，可以满足高质量空调环境的要求。四管制系统能够同时满足供冷和供热的要求，并且配合末端设备能够实现室内温度和湿度精确控制的要求；由于冷水和热水在管路和末端设备中完全分离，有助于系统的稳定运行和减小设备的腐蚀。三、定水量和变水量系统1）定水量系统系统中循环水量为定值，或夏季和冬季分别采用不同的定水量，负荷变化时，改变供、回水温度以改变制冷量或制热量的系统。优点：定水量系统简单，操作方便，不需要复杂的自控设备和变水量定压控制。用户采用三通阀，改变通过表冷器的水量，各用户之间互不干扰，运行较稳定。缺点：系统水量均按最大负荷确定，而最大负荷出现的时间很短，即使在最大负荷时，建筑物各朝向的峰值负荷也不会在同一时间出现，绝大多数时间供水量都是大于所需要的水量，因此水泵的无效能很大。另外，如采用多台冷冻机和多台水泵供水，负荷小时，有的冷冻机停止运行，而水泵却全部运行，则供水温度会升高，使表冷器等设备的降湿能力减低，会加大室内的相对湿度。通常采用多台冷冻机和多台水泵的系统，当冷冻机停止运行时，相应的水泵也停止运行。这样节约了水泵的能耗，但水量也随之变化，成为阶梯式的定水量系统。定水量系统，一般适用于间歇性降温的系统（如影院、剧场、大会议厅等）和空调面积小，只有一台冷冻机和一台水泵的系统。2）变水量系统 保持供水温度在一定范围内，当负荷变化时，改变供水量的系统。 变水量系统的水泵的能耗随负荷减少而降低，在配管设计时可考虑同时使用系数，管 径可相应减小，降低水泵和管道系统的初投资；但是需要采用供、回水压差进行流量控制， 自控系统较复杂。四、同程式和异程式1）同程式系统 经过每一并联 环路的管长基本相 等，如果通过每米 长管路的阻力损失 接近相等，则管网 的阻力不需调节即 可保持平衡。 同程式系统中 系统的水力稳定性 好，各设备间的水 量分配均衡，调节 方便。室内管网，尤其是有吊顶的高层的室内管网，当采用风机盘管时，用水点很多，利用调节管径的大小进行平衡，往往是不可能的；采用平衡阀或普通阀门进行水量调节则调节工作量很大。因 此，水管路宜采用同程式。同程式系统由于采用回程管，管道的长度增加，水阻力增大，使水泵的能耗增加，并且增加了初投资。2）异程式系统经过每一并联环路的管长均不相等。异程式系统简单，耗用管材少，施工难度小。对于外网，各大环路之间、用水点少的系统，可以采用异程式，水量调节可采用在每一个并联支路上安装流量调节装置。五、单式泵和复式泵1）单式泵冷（热）源侧与负荷侧合用一组循环水泵单式泵系统简单， 初投资省。但是不能调 节系统流量，在低负荷 时不能减少系统流量 以节约能耗。常用于小 型建筑物的空调系统 中，不能适应供水半径 相差悬殊的大型建筑 物的空调系统中。2）复式泵冷（热）源测与负荷侧分别配备循环水泵复式泵系统可实现水泵变流量（冷热源侧设置定流量，负荷侧设置二次水泵，可调节流量），节约输送能耗。能过适应空调分区的负荷变化。适用于大型的空调系统。5.2水系统的承压与分区一、系统的承压1）系统的最高压力：在系统的最低处或水泵的出口处，设计时应对各个点的压力进行分析，以选择合理的设备。在图 B-5 所示的系统中分析下列三种情况：1.系统停止运行时，A 点承压最大： PA = 9.81 h2.系统正常运行时，A 点和 B 点均可能承压最大： PB = 9.81 h1 + Pg HCB （Pg为水泵压头） PA = 9.81 h + Pg HCB HBA3.当系统开始运行时，阀门 4 可能处于关闭状态，则 B 点压力最大： PB = 9.81 h1 + P2）设备的承压：常用的管道、水煤气管1.0 Mpa、加厚的和螺旋焊接管1.5 MPa、无缝钢管6 MPa。各种阀门从 1.0、1.6、2.5100 MPa 均有产品，可根据需要选用。麦克维尔空气处理机组所采用的表冷器，按照工作压力 1.6Mpa、实验压力 3.0 Mpa 进行设计和生产。能够保证设备的承压能力高，密封性好。二、水系统的分区系统中的管路和设备均有其承压极限，系统的压力不应超过设备的承压能力，如果层高不高，系统压力小，可仅有一个区，冷源和热源放在底层或地下室内，震动和噪声均易于处理。当高层建筑中设备的承压能力不够时应分区。A 如果分为两个区，设备的放置可按如下方案：1.一个冷、热源放在屋顶或顶层，负责上区；另一个冷、热源放在地下室，负责下区。2.两个区的制冷和制热设备均放在裙房的屋面上，一个负责上区，一个负责下区。3.如果没有合适的裙楼，则两个区的制冷和制热设备均放在塔楼的设备层内，或其中一个放在设备层，另一个放在地下室。4.如果冷冻机、换热设备承压高，其他设备承压低，则可把主机房在地下室，末端设备分两个区，一个供应上区，一个供应下区。5.在底层或地下室放制冷机等冷热源，在设备层设置水-水换热器供上区，地下室冷热源直接供下区B 如果按承压需分三个区，下面两个区可按上述分法，上面一个区在南方地区可设风冷热泵机组，放在顶层或靠近顶层的技术层内；在冬季室外温度很低不适用热泵的地方，夏季可用风冷机组，冬季最上一个区可用换热器供热。5.3水路系统设计和设备选型一、水系统的设计此处所讲的水路系统主要是指涉及到空气处理机组的冷冻水系统。一个完整的空调水系统建议按图 B-6 所示的要求配置。图B-6 空调水系统水系统的设计中应当注意放气和排水的设计，如果考虑不周，则会引起系统运行的不良。1.闭式系统热水管和冷水管均应有 0.003 的坡度，最小坡度不应小于 0.002，坡向应随着水流方向逐渐升高。当多管在一起铺设时，各管路坡向最好相同，以便采用共同支架。如因条件限制，热水和冷水管道按无坡度敷设，则管道内水流速不得小于 0.25m/s，并应考虑到在变水量系统中，最小流量下也不应小于此值。2.闭式系统在热水管和冷水管路的每个最高点（当无坡度敷设时，在水平管路的水流终点），设排气装置（集气罐或自动排气阀）。对于自动排气阀应考虑其损坏或失灵时易于更换的关断措施，各种排气管最好接到水池和地漏。以便于排水或防止排气阀损坏失灵漏水时，流到室内或顶棚上。3.与水泵接管及大管与小管连接时，应防止气囊产生。大管需由小管排气时，大管与小管的连接应为顶平，以防大管中产生气囊。4.系统的最低点和需要单独放水的设备（如表冷器、加热器等）的下部应设有带阀门的防水管，并接入地漏或漏斗。作为系统刚开始运行时冲 刷管路和管路检修时放水之用。5.空调器、风机盘管等的表冷器（冷盘管）当处于负压段时，其冷凝水管的排水管应设有水封，水封的连接如图 B-7 所示。二、水力计算 参照有关教材进行。三、设备选型对于上面的水系统，我们主要介绍系统的主要设备和附件的选用，归纳为水泵、集水器和分水器、膨胀水箱、除污器、水过滤器、水管和阀门等。1）水泵水泵是中央空调水系统的主要动力设备，常用的水泵有单级单吸清水离心水泵和管道泵两种。当流量较大时，也采用单级双吸离心水泵；当高扬程、小流量时，常采用多级离心水泵。水泵的性能参数由流量（Q-m3/s）、扬程（H-kPa）、轴功率（Nz-kW）、效率（-%）、及转速（n-rpm）等。 水泵的轴功率：Nz = Q * H / 水泵在工作点的总效率，对于小型泵为 0.40.6，中型泵为 0.60.75，大型泵 0.750.85 水泵所需的电动机的额定功率：N = Ka * Nz Ka 电极容量安全系数，其值见下表： Nz 1.0 12 25 510 1025 2560 60100 100 Ka 1.7 1.71.5 1.51.3 1.31.25 1.251.15 1.151.1 1.11.08 1.081.05 水泵的选择主要按所需的流量（Q-m3/s）、扬程（H-kPa）来确定： 对于定水量系统的总水量按最大负荷计算：W = Q / c p (Th Tg) 对于变水量系统的总水量按右式计算：W = n1*n2*Q / c p (Th Tg) W-冷水总水量，m3/s Q-各空调房建设计工况的负荷总和，kW c-水的比热容，可取 4.19kJ/(kg.) p-水的密度，可取 1000kg/m3 Th-回水的平均温度， Tg-供水温度， n1-同时使用系数，可取 0.70.8 n2-负荷系数，以围护结构符合为主的，可取 0.70.8 水泵的扬程：对于闭式系统，为最不利环路的管道阻力，管道的局部阻力（阀门、弯头等）和设备的阻力之和Hb = Hf + Hd + Hm；如为开式系统，则还应加上设备高差所造成的静水压力Hk = Hf + Hd + Hm + Hs。 Hb -闭式系统中水泵的扬程，kPaHk -开式系统中水泵的扬程，kPaHf -系统中总的沿程阻力，kPa Hd -水系统局部阻力损失，kPa Hm -系统中的设备阻力损失，kPa Hs -开式系统中的静水压力，kPa对于上面是中所计算出的数据，在实际选用中应留有 1.11.2 的安全系数。对于多台泵联合运行的情况，流量储备系数应留得更大一些。水泵的配管布置见图 B-8，水泵的配管布置，应注意以下几点：1在连接水泵的吸入管和压出管上宜安装软性接头，有利于降低和减弱水泵的震动和 噪声的传递。2水泵的出口宜装止回阀，目的是为了防止水泵突然断电是水逆流，而使水泵的叶轮 受损。3水泵的吸入管和压出管上应分别设置进口阀和出口阀，目的是便于水泵不运行时能不排空系统内的存水而进行检修，进口阀通常是全开，常采用价廉、流动阻力小的闸阀，但绝对不允许做调节水量用，以防水泵产生气蚀。而出口宜采用有较好调节性能、结构稳定可靠的截止阀或蝶阀。4安装在立管上的止回阀的下游应设有放水管（图 B-8），便于管道清洗和排污。5水泵的出水管上应装有压力表和温度计，以利检测；如果水箱从低位水箱吸水，吸水管上还应装有真空表。6每台水泵宜单独设置吸水管，管内水流速一般为 1.01.2m/s；出水管内水流速一般为 1.52.0m/s。7水泵的电机容量大于 20kW 或水泵的吸入口直径大于 100mm 时，水泵机组的布置方式应符合室外给水设计规范。8水泵基础高出地面的高度不应小于 100mm，基础四周应设排水沟。2）集水器和分水器在中央空调系统中，为了利于各空调系统分区流量分配和调节灵活方便，常在水系统得供、回水干管上分别设置分水器（供水）和集水器（回水），再分别连接各空调分区的供水管和回水管。分水器和集水器的构造如图B-9 所示。分水器和集水器实际上是一段大管径的管子，再其上按设计要求焊接上若干不同管径的管接头。确定分水器和集水器管径的原则是使水量通过集管时的流速大致控制在 0.5m/s0.8m/s 之间，分水器和集水器一般选用标准的无缝钢管（公称直径 DN200DN500）；分水器和集水器的地步应设有排污管接口，一般选用 DN40。3）膨胀水箱目前,由于中央空调水系统中极少采用回水池的开式循环系统,因而膨胀水箱已成为中央空调水系统中的主要部件之一，作用是收容和补偿系统中的水量。膨胀水箱一般设置在系统的最高点处，并且底部标高至少比系统管道的最高点高出 1.5m 以上；补给水量通常按系统水容量的0.5%1%考虑，通常接在循环水泵的吸水口附近的回水干管上，并尽可能靠近循环水泵的进口，以免泵吸入口内气体液化造成气蚀。如图B-10 所示；膨胀水箱的容积是由系统中水容量和最大的水温变化幅度决定的,可以用下式计算确定Vp=* t * Vs （m3/h） Vp-膨胀水箱的有效容积（即由信号管到溢流管之间高度差内系统内的水的体积） -水的体积膨胀系数，=0.0006L/ t -最大的水温变化值， Vs -系统内的水容量，m3（系统中管道和设备内存水量总和）膨胀水箱上的接管有以下几种：1、膨胀管将系统中水因温度升高而引起体积增加转人膨胀水箱；2、溢流管用于排出水箱内超过规定水位的多余的水；3、.信号管用于监督水箱内的水位 4、补给水管用于补充系统水量,有手动和自控两种方式；5、循环管在水箱和膨胀管可能发生冻结时，用来使水正常循环；6、排污管用于排污。箱体应保温并加盖板，盖板上连接的透气管一般可选用 DN100 的钢管制作。4）集气罐水系统中采用集气罐的目的是及时排出系统内的空气,以保证水系统的正常运行。集气罐一般由 DN100DN250 钢管焊接制成,有立式和卧式两种。集气管的排气管可选用DN15 的钢管，其上面应装放气阀，在系统充水或运行时定期放气之用，立式集气罐容纳的空气量比卧式的多，因此大多数情况下均选用立式集气罐；仅在干管距顶棚的距离很小不能设置立式集气罐时，才使用卧式集气罐。值得注意的是集气罐在系统中的安装位置(高度)必须低于膨胀水箱，才能保证其排放空气的功能。5）水过滤器水过滤器又称排污器，通常装在测量仪器或执行机构之前；常用的水过滤器时 Y 型过滤器，规格有 10 目、14 目或 20 目，Y 型过滤器只能安装在水平管道中，介质的流动方向必须与外壳上标明的箭头方向相一致。排污器离测量仪器或执行机构的距离一般为公称直径的 610 倍，并定期清洗。6）水管中央空调水系统的管材，常用焊接钢管（普通或加厚管）和无缝钢管；对21960（mm）以上的大管径，则多采用螺旋焊缝钢管（SYB/000443）。焊接钢管用碳素钢制成,它有镀锌管（百铁管）和不镀锌管（黑铁管）之分，其管壁纵向有一条焊缝,一般用炉焊法或高频电焊法焊成。普通焊接钢管适用公称压力 Pz1.0MPa；加厚焊接钢管适用于公称压力 Pg1.6MPa。两种管的管端均可用手动工具或套丝机加工