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地源热泵系统 同方人工环境有限公司 水系统培训教程 目录 一 水系统简介二 水系统选择与设备选型三 空调水系统常见问题分析 一 水系统简介 水系统的分区 水系统的分类 水系统 1 按系统定压方式划分 可分为开式系统 不常用 闭式系统 2 按冷热水管道的设置方式划分 可分为双管制 三管制 四管制系统 3 按水量特性划分 可分为定流量 变流量系统 4 按水的性质划分 可分为冷冻水 冷却水 热水系统 冷凝水系统 5 按各末端设备的水流程划分 可分为同程式 异程式系统 水系统分类 空调水系统的划分方式 水系统分类 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 a 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 冷水系统易采用闭式系统 b 高层建筑也宜采用闭式系统 c 热水系统一般为闭式系统 闭式循环和开式循环 水系统分类 a闭式循环的优点 由于管路不与大气接触 管道与设备不易腐蚀 不需为高处设备提供静水压力 循环水泵的压力低 从而水泵的功率相对较小 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 b闭式系统的缺点 蓄冷能力小 低负荷时 冷冻机也需要经常开动 膨胀水箱补水时需要另设加压水泵 水系统分类 闭式循环 开式循环 水系统分类 2 开式循环系统管路之间有储水箱 或水池 通大气 自流回水时 管路通大气系统 a开式循环的优点 冷水箱有一定的蓄冷能力 可减少冷冻机的开启时间 冷水箱可增加能量调节能力 b开始系统的缺点 1 冷水与大气接触 循环水中含氧量高 易腐蚀管道 2 末端设备与冷冻站高差较大时 水泵则需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 水系统分类 两管制 三管制 四管制 水系统分类 水系统分类 定水量和变水量系统 水系统分类 下面主要介绍同程式 异程式系统的原理及形式 水系统分类 同程及异程式系统的特点 水流通过各末端的路程相同的水管路系统 同程式系统 水流经每个末端的流程是不相同的 异程式系统 特点 各末端水阻力接近 有利于水力平衡 减少系统初调试工作量 但初投资高 特点 节省管道及其占用空间 对投资较为有利 水系统分类 同程式系统 水系统分类 水系统的分区 按使用性质分区各区域在使用时间 使用方式上有较大区别 这一点在综合建筑中较为明显 如酒店建筑中的客房与公共部分 办公建筑中的办公与公共部分等 公共部分本身象餐饮 商场 娱乐等在使用时间上也存在一定的区别 按负荷固有性质分区负荷的固有特性当然与房间使用性质有一定关系 但影响更多的则是朝向及内外区方面 从朝向上来说 南北朝向的房间由于日照不同 在过渡季节时的要求有可能不一致 东西朝向的房间由于出现负荷最大值的时间不一致 在同一时刻也会有不同的要求 从内外分区上看 外区负荷随室外气候的变化较为明显 而内区的负荷相对稳定 全年的供冷的时间较多 按负荷性质分区 二 水系统选择与设备选型 水系统选择 冷冻水系统选择 冷却水系统选择 冷凝水系统选择 水系统选择 冷冻水泵选择1 水泵流量计算L m h Q kw 1 15 1 2 5 1 163 式中 Q 制冷主机的制冷量 kwL 冷冻水泵流量 m h 水系统选择 2 水泵扬程简易估算法暖通水泵的选择 通常选用比转数ns在130 150的离心式清水泵 水泵的流量应为冷水机组额定流量的1 1 1 2倍 单台取1 1 两台并联取1 2 按估算可大致取每100米管长的沿程损失为5mH2O 水泵扬程 mH2O Hmax P1 P2 0 05L 1 K P1为冷水机组蒸发器的水压降 P2为该环中并联的各占空调未端装置的水压损失最大的一台的水压降 L为该最不利环路的管长K为最不利环路中局部阻力当量长度总和和与直管总长的比值 当最不利环路较长时K值取0 2 0 3 最不利环路较短时K值取0 4 0 6 水系统选择 3 冷冻水泵扬程实用估算方法注 这里所谈的是闭式空调冷水系统的阻力组成 因为这种系统是最常用的系统 1 冷水机组阻力 由机组制造厂提供 一般为60 100kPa 2 管路阻力 包括磨擦阻力 局部阻力 其中单位长度的磨擦阻力即比摩组取决于技术经济比较 若取值大则管径小 初投资省 但水泵运行能耗大 若取值小则反之目前设计中冷水管路的比摩组宜控制在150 200Pa m范围内 管径较大时 取值可小些 水系统选择 3 空调未端装置阻力 末端装置的类型有风机盘管机组 组合式空调器等 它们的阻力是根据设计提出的空气进出空调盘管的参数 冷量 水温差等由制造厂经过盘管配置计算后提供的 许多额定工况值在产品样本上能查到 此项阻力一般在20 50kPa范围内 4 调节阀的阻力 空调房间总是要求控制室温的 通过在空调末端装置的水路上设置电动二通调节阀是实现室温控制的一种手段 二通阀的规格由阀门全开时的流通能力与允许压力降来选择的 如果此允许压力降取值大 则阀门的控制性能好 若取值小 则控制性能差 水系统选择 根据以上所述 可以粗略估计出一幢约100m高的高层建筑空调水系统的压力损失 也即循环水泵所需的扬程 1 冷水机组阻力 取80kPa 8m水柱 设备阻力损失 水系统选择 2 管路阻力 取冷冻机房内的除污器 集水器 分水器及管路等的阻力为50kPa 取输配侧管路长度300m与比摩阻200Pa m 则磨擦阻力为300 200 60000Pa 60kPa 如考虑输配侧的局部阻力为磨擦阻力的50 则局部阻力为60kPa 0 5 30kPa 系统管路的总阻力为50kPa 60kPa 30kPa 140kPa 14m水柱 3 空调末端装置阻力 组合式空调器的阻力一般比风机盘管阻力大 故取前者的阻力为45kPa 4 5水柱 4 二通调节阀的阻力 取40kPa 0 4水柱 5 于是 水系统的各部分阻力之和为 80kPa 140kPa 45kPa 40kPa 305kPa 30 5m水柱 6 水泵扬程 取10 的安全系数 则扬程H 30 5m 1 1 33 55m 水系统选择 根据以上估算结果 可以基本掌握类同规模建筑物的空调水系统的压力损失值范围 尤其应防止因未经过计算 过于保守 而将系统压力损失估计过大 水泵扬程选得过大 导致能量浪费 冷冻水管管径计算由选取的各管段合适的水流速 并根据各管段水流量算出管径 并根据计算管径选取靠近的标准管径作为该段水管的管径 d 4L v L 水流量m3 sd 水管内径m 水流速m s 注 此管径计算方法只能粗略估算 管径的计算需要水力计算 摘自 民用建筑空调设计 冷却水泵选择1 水泵流量计算L m h Q kw 1 15 1 2 5 1 163 式中 Q 制冷主机的制冷量 kwL 冷却水泵流量 m h 水系统选择 水系统选择 冷却水泵扬程的确定扬程为冷却水系统阻力 冷却塔积水盘至布水器的高差 布水器所需压力 补水泵扬程的确定扬程为定压点与最高点距离 水泵吸水端和出水端阻力 3 5mH2O的富裕扬程 冷凝水水管径确定 水系统选择 冷凝水管路布置原则 1 空调冷凝水管应独立布置 不能与污水管相连 2 水平向冷凝水管的坡度应不小于0 01 并尽量缩短其长度 当长度较长时 根据实际情况设置悬挂结构 防止冷凝水管下垂 3 对于冷凝水盘位于空调机组内负压区时 在连冷凝水管时必须设置存水弯 4 采用集中排水方式时 应遵循 就近原则 并尽量减少同一冷凝水水管所连接的空调机组的数量 5 由于冷凝水管路太长无法实现坡度时 可引入下层冷凝水管中排水 但要注意 引入管要斜插入下层冷凝管中 冷凝水管保温所有冷凝水管都应保温 以防冷凝水管温度低于局部空气露点温度时 其表面结露滴水 采用带有网络线铝箔贴面的玻璃棉保温时 保温层厚度可取25mm 水系统选择 通常 可以根据机组的冷负荷Q kW 按下列数据近似选定冷凝水管的公称直径 连接空调末端的冷凝水水管径为末端自身的冷凝水水管径 汇流后的管径根据汇流管所连接的末端设备的总制冷量选择 汇流后冷凝水水管径可参考下表选择 摘 采暖通风与空气调节设计规范 例如 空调末端A机组冷负荷为75kw B机组冷负荷为55kw 试确定A B冷凝水汇总管管径 则 机组A和B的总负荷为130kw 根据以上的表格 可查得冷凝水水管径为DN40 水系统选择 注 1 DN 15mm的管道 不推荐使用 2 立管的公称直径 就与水平干管的直径相同 水系统选择 水管压力损失的计算管道的摩擦压力损失 沿程阻力 P Ld V2 2 摩擦系数d 管道直径V 水流速度 水的密度L 管道长度 2 局部压力损失 局部阻力 V2 2 P 管道局部阻力系数 3 水管压力损失 沿程压力损失 局部压力损失 集 分水器 对于小型风冷模块工程 水环路无需分区的工程 不用设置集分水器 对于中大型工程 水环路需要分区的工程 需要设置集分水缸 多于两路供应的空调水系统 宜设置集分水器 集 分水器的直径应按总流量通过的断面流速 0 5 1 0m s 初选 并应大于最大接管开口直径的2倍 水处理装置 Y 形过滤器 电子水处理仪 产品主要形式 电子水处理仪按实际计算流量选择 Y 形过滤器按其所在管段的管径选择 当工程所在地水质较硬或是系统较大的时候 系统的循环水和补水最好是软化水 该空调系统必须配置水软化装置 一般选用全自动软化水装置 全自动软化水装置的选用一般按照系统补水量进行选择 补水装置可以根据实际情况来选 装置小 系统补水时间长 装置大 系统补水时间短 软化水经处理后储存在软化水箱内 软化水箱的容积通常取补水泵0 5 1 0小时的水量 工程图片 全自动软化装置 水系统管路及其附件 空调水系统中 常用水管有焊接钢管 无缝钢管 镀锌钢管及PVC塑料管几种 焊接钢管与无缝钢管通常应用于空调冷 热水及冷却水管路 在使用之前 管道用进行除锈及刷防锈漆的处理 焊接钢管造价便宜 但其承压能力相对较低 一般常用于工作压力不大于1 6MPa的水系统中 无缝钢管价格略贵于焊接钢管 其承压较高 可采用不同的壁厚来满足水系统对工作压力的要求 镀锌钢管从使用功能上可以满足冷冻水与冷却水系统的压力要求 所以在这些系统中大量使用 空调冷凝水管也可采用近年新推出的PVC管材 其内表面光滑 流动阻力小 施工安装方便 也是一种值得推广的管材 常用钢管的规格按公称直径排列如下 DN15 DN20 DN25 DN32 DN40 DN50 DN65 DN80 DN100 DN125 DN150 DN200 DN250 DN300 DN350 DN400 DN450 DN500 DN550 DN600 DN650 DN700 注 冷媒 水 盐水 乙二醇水溶液 系统管道DN 50时采用焊接钢管或镀锌钢管 DN 50时采用无缝钢管 水系统的管路及其附件 空调水系统附件主要包括 1 阀门 蝶阀 截止阀 平衡阀 球阀 闸阀 起调节作用的有截止阀和平衡阀 起关断作用的起调节作用的球阀 闸阀和蝶阀 遥控浮球阀结构图 蝶阀 截止阀 平衡阀 闸阀 空调水系统附件 空调水系统附件 2 水过滤器 在水系统中的孔板 水泵 换热器等设备的入口管道上 均应安设过滤器 3 软接头 为了防止振动 在机组与进出口接管处和末端的进出水管处设置 通常采用金属软连接 4 补偿器 在水系统中 消除管道热胀冷缩产生的应力 通常为金属波纹管 5 自动排气阀 排除水管路系统中的空气 一般采用全铜的自动排气阀 且在其前面加球阀和闸阀 6 压力表 测试水系统压力 位于机组 水泵的进出水端和过滤器的进出水端 7 温度计 测试水系统温度 主机 换热器 末端 分集水器上 三 影响空调水系统的因素 1 空调水系统堵塞问题 2 空调水系统水泵工作点发生偏离问题 3 空调水系统运行中的大流量小温差问题4 冷冻水和冷却水流经不运行冷机的旁通问题 5 冷却水泵 冷冻水泵扬程选择过大问题 空调水系统常见问题分析 空调水系统常见问题分析 1 空调水系统堵塞问题空调水系统最常见的问题就是水管道堵塞 造成系统不能正常工作 案例1 在一次调试中发现 冷却水泵进水口处橡胶软接头有凹瘪开裂现象 施工单位认为是水泵扬程不够 泵前吸水管处的负压所致 但打开泵前Y型水过滤器 才发现是 Y 型过滤器堵塞严重 从而造成泵前负压 冷却水泵不能正常工作 堵塞物被清除后 冷却水泵不但能正常工作 而且扬程也满足了系统需要 案例2 某工厂装备车间空调效果很差 散流器处有风吹出却无法降温 检查发现空调机组冷水管上的阀门全开 但压力表上的读数几乎为零 由此可判断流过空调机组表冷器管束内的冷水流量极少 估计是空调机组附加管道内有堵塞物 拆开供水管压力表前的水过滤器 果然发现管道严重堵塞 堵塞物有小石子 施工用的麻丝 小螺栓等 堵塞物被清除后 车间空调效果很快就达到了设计的要求 从以上实例中可以看出管道堵塞对空调系统能否正常运行有很大影响 因此要做好以下工作 1 首先要在管网的最低处 安装一个比较大的排污阀 如阀门太小 排污效果差 清洗次数就要多 如不在最低处 则排污就不彻底 2 管网顶部设手动排气阀 注水时打开 注满水以后 迅速打开排污阀门 将管内水尽快排尽 清洗次数视管网大小和干净程度而定 多则十