空调水系统.ppt

第7章空调水系统及设计 主要关注的问题 空调水系统的作用与组成空调水系统具有那些形式 各自特点是什么 如何选择和设计空调水系统 空调水系统的作用就是以水作为介质传递冷量或热量 正确合理地设计空调水系统是整个空调系统正常运行的重要保证 同时也能有效地节省电能消耗 7 1空调水系统 7 1 1水系统的作用与基本组成 中央空调系统包括冷水机组冷冻水循环系统空气处理系统冷却水循环系统冷却塔系统新风处理系统 水系统的基本组成 冷却水泵 一般不保温 冷冻水泵 水泵处的连接设备 7 1 2空调冷冻水系统的形式 1 闭式和开式系统 开式循环系统的下部设有水箱 或蓄冷水池 它的末端管路是与大气相通的 闭式循环系统的冷水在系统内进行闭式循环 用 密闭 这个词不合适 也不能说不与大气接触 因为膨胀水箱是开式的 它与大气相通 开式循环系统的特点 水泵扬程高 除克服环路阻力外 还要提供几何提升高度和末端资用压头 输送耗电量大 循环水易受污染 水中总含氧量高 管路和设备易受腐蚀 管路容易引起水锤现象 该系统与蓄冷水池连接比较简单 但是蓄冷水池本身存在无效耗冷量 闭式循环系统的特点 水泵扬程低 仅需克服环路阻力 与建筑物总高度无关 故输送耗电量小 循环水不易受污染 管路腐蚀程度轻 不用设回水池 制冷机房占地面积减小 但需设膨胀水箱 系统本身几乎不具备蓄冷能力 若与蓄冷水池连接 则系统比较复杂 2 两管制 三管制和四管制系统 1 两管制系统 3 三管制系统 3 四管制系统 水流通过各末端设备时的路程都相同 或基本相等 的称为同程式系统 同程式系统各末端环路的水流阻力较为接近 有利于水力平衡 但管路布置较为复杂 管路长 初投资相对较大 3 同程式和异程式系统 1 同程式系统 2 异程式系统 水流经每个末端设备的路程不相同 优点 管路配置简单 管路长度短 初投资低 缺点 各环路的阻力不易平衡 导致流量分配不均匀 在支管上安装流量调节装置 增大并联支管的阻力 可使流量分配不均匀的程度得以改善 判断是同程式还是异程式系统 1 定流量系统 CWV 4 定流量和变流量系统 用户侧总供水流量不可调节 输配耗电基本不变用户采用三通阀调节所需流量 2 变流量系统 VWV 部分负荷时 用户侧总供水量减少 输配电耗减少 用户采用二通阀调节所需流量 一次泵变水量系统 通常在集水器和分水器之间安一根压差旁通管解决冷热源设备最小流量与用户侧变流量矛盾 二次泵变水量系统 二次泵变台数控制 二级泵变水量系统 二次泵变频控制 一次环路 一次泵 冷热源 分水器 旁通管 集水器二次环路 分水器 二次泵 末端设备 集水器 二次泵为什么节省输配能耗 用户侧的冷量 冷水机组供冷量随着水流量的变化不同步变化部分负荷时 冷水机组的水流量大于用户侧 多出部分流量经过旁通管分流 这部分流量输配耗能 二次泵系统小于一次泵系统 二级泵VWV系统的控制策略 二次泵变频控制 末端用户室内恒温器控制二通阀用户侧用户侧压差 流量控制 二次泵变频保证压差不变冷水机组供水温度不变测量冷量 控制冷水机组运行台数测量旁通管流量比例 控制冷水机组运行台数 1 空调冷冻水供水温度 5 9 一般7 最高9 2 冷冻水供回水温差 5 10 一般5 回水温度12 3 空调热水供水温度 40 65 一般60 热泵40 最高65 防结垢 低温地板辐射45 7 1 3空调冷热水供回水温度 4 空调热水供回水温差 4 2 15 一般10 回水温度50 吸收式机组热水温差4 2 一般风机盘管60 50 全空气处理机组有时可用95 70 但需用软化水或进行水质处理 我国常用空调冷热水供回水温差为5和10 大温差 冷冻水温差6 9 区域供冷8 10 供热15 水泵耗电减小 但机组效率下降 1 冷热水循环泵是否分开设置的问题按照现行规定 宜分别设置冷水循环泵和热水循环泵 冬夏两季合用循环水泵 按系统的供冷运行工况来选择循环泵 供热运行时系统水泵不在高效率区运行 或者系统的运行成为小温差大流量 造成电能的浪费 因此 不宜合用 7 1 4空调水系统泵的设置 2 循环泵的台数 1 一次冷水泵的台数采取 一泵对一机 2 二次冷水泵的台数按系统的分区和每个分区的流量调节方式来确定 3 热水泵的台数根据供热系统规模和运行调节方式确定 3 循环泵的流量 扬程及水泵的选型 空调冷 热 水系统主要为闭式循环系统 冷水泵的流量较大 但扬程不会太高 一般情况下 20层以下的建筑物 冷水泵扬程大多在16 28m水柱 157 274kPa 之间 乘上1 1的安全系数也就是30m水柱 294kPa 在设计高层建筑空调水系统时 应明确提出对水泵的承压要求 为了降低噪声 一般选用转速为1450M3 h的水泵 冷水机组和水泵之间的连接 7 1 5冷却水系统 冷却塔 闭式冷却塔 空调冷却水系统设计问题的探讨 存在问题 图9管线布置最复杂 占用空间大 但流量分配合理 运行可靠性高 图8 10 11管线布置简单 但是 经常出现溢流和补水现象 主要原因是 1 一般在塔的进水管上安装了电动阀 而出水管上未装 不运行的塔进水阀关闭 但出水管连通 当单台运行时 用的那台冷却塔水盘中水位上升 引起溢流 而其他不运行的塔的水盘则不停的补水 2 各塔水量分配不平衡 主要是管路布置问题 有的塔进水管道阻力小 出水管道阻力大 进水多出水少 造成溢流 有的塔则相反 不停的补水 3 几台大小不同的冷却塔连在一起时 塔中水位不一样高 水盘低的塔必然溢流 1 对于图8 每台冷却塔的进出水管上设电动阀 并与水泵和冷却塔风机连锁控制 2 对于图8 10 11 各冷却塔 包括大小不同的塔 水位控制在同一高度 高差不应大于30mm 在各塔之间安装平衡管 并加大出水管的共用管段的管径 3 对于图8 11 为平衡各冷水机组水量 可在各台冷水机组出水口设平衡阀 图12管线布置简单 系统流量也易平衡 笔者常采用此方式 解决措施 7 2 1设计步骤1 确定空调系统形式 全集中式或局部集中式等 2 由空调负荷确定供水量 并对空调末端选型 3 选择水系统形式 供回水管线布置 画出系统轴测图或管道布置简图 7 2空调水系统设计 4 管路水力计算 水泵选型 5 绝热材料与绝热层厚度的选择 6 冷凝水系统的设计 7 绘制工程图 已知水流量 根据选定流速 确定各管段管径 计算水系统总阻力水流阻力 进而计算水泵扬程 7 2 2空调水系统的管路水力计算 1 连接末端设备支管管径 与设备进出水管管径一致 2 供回水干管管径 内径 d 4qv 3 14v 3 v的确定 经济流速的选择 管内水流速v推荐值表7 1 管径d DN125用镀锌钢管 d DN125用无缝钢管 一 管径的确定 1 设备阻力 由样本查得 Ps可由表7 5估算 2 沿程阻力 摩擦阻力 直管段 Pm3 局部阻力 管道附件 阀门 水过滤器等 和管件 弯头 三通等 阻力 Pz P Ps Pm Pz Pm L R 比摩阻R 由水qv和v查表7 2确定 Pz v2 2 查表7 3和表7 4 二 水流阻力的确定 1 划分管段 标注各管段长度和冷热负荷2 选定最不利环路 对整个管路进行编号3 计算管段流量 4 选流速 确定管径 5 计算 Pm L R6 计算 Pz Pd并列表7 管段总阻力 P Ps Pm Pz8 检验各并联管路的阻力平衡情况误差 15 否则调整 9 计算最不利环路阻力H1 水泵扬程H 1 1 1 2 H1 三 空调水系统管路计算的步骤 已知 空调冷冻水循环系统的计算流量及管长见下图 求各管段的管径 冷冻水系统管路水力计算应用 冷冻水管段水力计算表 1 水系统的分区 1 按压力分区 设备 附件 管件及管道的工作压力限制 室外建筑100m以上应进行竖向分区 2 按使用时间分区 3 按空调负荷性质分区 2 管道的布置 同程式和异程式系统的选择 3 管道的坡度和水系统的排气 7 2 3空调水系统设计中应注意的问题 4 膨胀水箱的设置 接管 5 水系统泄水装置的设置 6 管道补偿器的设置 7 温度计 压力表 水过滤器的设置 8 分水器和集水器的设置 9 冷热源侧管径的确定方法与末端相同 但管道内流量应采用冷热源设备的额度流量 排放方式 1 就地排放 酒店内风机盘管 2 借助管路系统集中排放 写字楼风机盘管 冷凝水排放系统设计应符合的要求 略 7 3冷凝水排放系统设计 制冷站设计 1 空调用制冷系统 总制冷量 冷水机组 冷却水系统 冷冻水系统机房设计2 冷库的制冷系统 冷藏容量 冻结能力 制冷压缩机及设备 机房设计 库房设计 一 制冷站设计任务 水冷冷水机空调系统 主要设备有 1 螺杆机组 2 冷却塔 3 冷冻水泵 4 冷却水泵 5 补水泵 6 电子水处理仪或全自动软化水处理装置 7 水过滤器 8 膨胀水箱 9 末端装置 空气处理机组 风机盘管等 水冷螺杆机组水系统流程图 一 水冷螺杆机组水系统流程图 二 二 收集设计原始资料 1 冷负荷资料 来源随制冷工艺的不同而异 如空调用制冷系统 其冷负荷由空调计算提供 同时要了解用户要求的供冷方式 直接 间接 2 当地气象资料 夏季空调室外计算干球温度和湿球温度 相对湿度 大气压 全年主导风向等 3 水质资料 水源的水质资料 浑浊度 含铁量 PH值 水温 供水情况等 4 地质资料 通常由土建专业提供 5 设计手册 制冷空调工程设计规范 制图标准图集等 6 设备样本资料 冷水机组 水泵 冷却塔 水处理器和水过滤器 管件 阀门等 7 主要材料资料等 保温材料 管材的技术性能规格等 8 发展规划资料 一 设计说明书 1 前言2 目录3 设计任务4 原始资料5 设计步骤6 机房布置7 设备及材料明细表8 参考文献 二 制图 1 制冷系统工艺流程图2 空调制冷站平面布置图 剖面图 安装图 三 编写设计说明书并制图 主要设备及材料明细表 四 实例 设计题目 西安市某商场空调用制冷机房设计已知 建筑面积为10000m2空调冷负荷1500kW冷冻水出水温度7 回水温度12 四 实例 原始资料 1 地点 西安市 北纬34 18 东经108 56 海拔396 9m 2 室外气象参数 夏季空调室外计算干球温度35 2 夏季空调室外计算湿球温度26 冬季空调室外计算干球温度 8 冬季空调室外计算相对湿度66 冬季大气压力978 7kPa夏季大气压力959 2kPa3 冷负荷空调冷负荷1500kW提供空调冷冻水 出水温度7 回水温度12 4 建筑资料制冷站为单层建筑 建筑平面图由土建专业提供 1 初选 螺杆式冷水机组 制冷剂R222 确定制冷量 四 实例 冷水机组 3 工况换算 间冷式蒸发器 t0 t水2 4 6 水冷式冷凝器 tk t平均水温 5 7 负荷换算 4 查样本 两台 LSBLG860 M螺杆式冷水机组 无备用 5 列出冷水机组主要技术参数 四 实例 冷水机组 四 实例 冷却水系统 1 冷却塔 冷水机组冷却水流量为179m3 h冷却塔设计处理水量为L 179 1 2 214 8m3 h样本选型 两台DBNL3 200型冷却塔 无备用 列出主要参数2 冷却水泵 水泵流量L 179 1 2 214 8m3 h水泵扬程P 1 1 1 2 Hmax 1 2 16 61 19 93mH2O样本选型 三台150RK180 25型水泵 两用一备 列出主要参数3 水处理设备 根据输水管径和处理水流量 179 2 378m3 h样本选型 一台YTD 250F型电子水处理仪列出主要参数 四 实例 冷冻水系统 1 集水器和分水器 根据冷冻水总流量 296m3 h 断面流速V 0 5m s集水器和分水器管径 查阅管子规格 选用DN500无缝钢管 若冷水机组供给两个空调分区 则d1 200mm d2 200mm d3 150mm确定管长 L l1 l2 l3 l4 1460mm 四 实例 冷冻水系统 2 冷冻水泵 冷水机组的冷冻水流量为148m3 h水泵流量L 1 2 148 177 6m3 h冷冻水系统扬程为30mH20样本选型 三台150RK180 32型水泵 两用一备 列出主要参数3 膨胀水箱 有效容积Vp t Vs 0 08m3样本选型 1号方形膨胀水箱列出主要参数4 水处理设备 根据输水管径和处理水流量 148 2 296m3 h样本选型 一台YTD 200F型电子水处理仪列出主要参数 四 实例 设备明细 四 实例 机房设计 1 技术要求 1 制冷机房应有良好的通风 2 机房应考虑噪声与振动的影响 3 机房应有排水措施2 建筑布局要求 1 机房面积应保证设备安装有足够的间距和维修空间 2 制冷机房的净高应比制冷机高出1 2m 3 大 中型机房内的主机宜与辅助设备及水泵等分间布置 3 设备安装设计 1 主要通道和操作走道宽度为1 5 2m 2 设备安装应预留拆装 检修空间 3 管路布置应便于装设支架 连接管道应留有安装管路附件的位置 4 仪表应安装在便于观察的地方 阀门高度离地1 2 1 5m便于操作 5 机房设备布置应与机房通风系统 消防系统和电气系统等统筹考虑 4 设备 管道和附件的防腐和保温 四 实例 制图 1 制冷系统工艺流程图 标注图例 管道管径和坡度坡向 2 设备布置平面图 标注二维定位尺寸 3 管道布置图 标注管件 管道管径和坡度坡向 4 设备布置剖面图 标注高度定位尺寸 习题 空调用户要求供给7 的冷冻水 回水平均温度为12 需要的总冷量为780kW 可利用河水作冷却水源 水温最高为32 试选择有关制冷设备 冷冻水及冷却水流量 解 采用