中央空调工程设计氟系统及水系统.ppt

空调工程设计 空调系统工程的设计方法 产品 设计 优质空调系统 维护 安装施工 优质空调的四要素 设计和选型问题的来源 设计和选型 设计五要素 环境因素 费用 品牌因素 舒适度 建筑情况 设计五要素 一 建筑情况 建筑物的类型和规模 是新建筑还是现有建筑 可提供何种能源形式 是否有合适的空间 如管道井 吊顶空间 机房等 建筑物的围护结构的情况 如材料 结构类型等 设计五要素 二 环境因素 在建筑中 有何种环境要求 周边环境的空气是否存在影响 是否有大量的灰尘 空气是否是高盐含量的 周边环境允许的噪声标准或要求 机组可能安装场所附近 是否存在干扰源 热源 电磁源 强气流等 设计五要素 三 舒适度 房间的用途和结构 用于确定负荷计算的基本参数及选择适用的室内机组或末端装置 室内的温湿度基准和允许波动范围 室内空气洁净度要求和主要污染源 新风和换气的标准和基本要求 运行 监控和管理的要求 是否有特殊空调要求的房间 设计五要素 四 品牌因素 相关人员对空调系统形式和品牌的了解程度 品牌的交易流程 服务水平和技术支援力量 项目招标方或最终用户对品牌的要求或期望 设计五要素 五 费用 竞争对手的信息 产品情况 价格技术对应能力等 综合考虑设备 施工 运行和保养等各个方面的总体费用 空调项目设计流程 空调项目设计流程 初步接触和方案讨论 方案设计 施工设计 空调项目设计流程 初步接触和方案讨论 要充分把握客户的需求 获得建筑图纸等设计资料 如有可能进行实地勘察 应掌握建筑物的规模 内部配置等方面的信息 了解客户对空调环境的基本要求 确定是否对空调有特殊要求 确定方案 对各种系统方案进行简要对比 如有可能向客户展示其他施工实例 与用户探讨并初步确定空调系统的主体形式 空调项目设计流程 合理分区 负荷计算 如有条件应采用逐时计算的方法 根据室内状况进行机型选择 应利用各机型的特点并考虑建筑方面的限制 同时与设备供应商确认出货能力 基本方案和初步项目预算提出 并与客户商讨确认 方案设计 空调项目设计流程 施工图纸绘制 充分考虑施工可行性 施工条件 施工工期和供货周期 各种设备应在图上明确标识 有特殊设计时应注明 与关联工程方进行必要协调 施工设计 在进行空调系统的设计过程中 必须就各种基本事项和需要调查的事项与客户充分沟通后确定 特别对于一些客户难于理解的事项和设计时的假定事项必须让客户充分了解 否则容易造成在施工和验收时产生争议甚至是索赔 空调项目设计流程 要点 对于大型的建筑 如发现因建筑结构或房间用途不同导致各部分热负荷有明显差异 应先进行空调分区讨论以求达到最佳效果 建筑物内负荷特性相差较大的内区与周边区 以及在同一时段内分别进行加热和冷却的房间 一般宜分区设置空气调节系统 MDV多联机系统工程设计 系统选型步骤 了解客户意向完成负荷计算 机型初选 确定室内 室外机组合 计算室内机的实际能力 确定室内 室外机 Y N 负荷计算 对空调房间进行负荷计算时 应考虑以下因素 通过建筑围护结构传入的热量 包括朝向 墙体结构类型等 通过外窗进入的太阳辐射量 室内人员的散热量 各种室内热源的散热量 外部空气带来的热量 包括外气量和外气处理方式 各种散湿过程产生的潜热量 各种建筑内部的热湿干扰 包括吊顶 邻室 风管系统的回风区等 若在计算每个房间的空调冷负荷时 未列入新风冷负荷 则在计算空调系统冷负荷时应计入新风冷负荷 负荷计算 估算法 估算简易公式 总负荷 单位面积冷负荷 房间地面面积 修正系数 确定房间类型 计算房间面积 选取单位面积冷负荷估算指标 计算空调房间总负荷 估算法流程 负荷计算 估算法 单位面积冷负荷估算指标 新风量的确定 引入新风主要是为了改善空调房间内空气质量 降低有害物质的含量和浓度 确保室内的人员的舒适度和生理健康 一般来说 新风量应保证每人每小时30m3 对普通场所 可根据每人占用面积来计算新风量 计算公式 新风量 m3 h A 面积 人均占有面积上式中 A表示人均新风量 m3 h 通常进行估算时 可取30m3 h 当人均占有面积超过10m2时 按10m2来计算 室内人员占有面积表 新风量的确定 新风量的确定 对于一些废气量大的场合或者一些工艺型场合 一般应根据换气次数来计算新风量 计算公式 新风量 m3 h 换气次数 房间容积 对于一般性场合 如无特殊要求且室温波动范围在 1 则可选用换气次数为5次 小时 新风量的确定 换气次数推荐值 新风量的确定 换气次数推荐值 新风量的确定 换气次数推荐值 机型选择 根据负荷计算结果和室内的条件 如负荷的分布特点 房间的内部结构 理想的气流形式和使用特点等 选择合适的室内机组 并酌情合理分组 配置相应的室外机组 机型选择流程 选择室内机组 对室内机进行合理分组 选择室外机 选择室内机组时 首先应根据负荷计算的结果 其次需要考虑房间的使用特点 天花造型 家具布置情况和室内机组工作的特点 尤其是气流组织形式和具体操作控制方式 要点 所选择的室内机能力一般应不小于所计算出来的房间负荷 选择室内机时应综合考虑室内的噪声标准 空气质量要求 并结合房间特点 内部装修等因素进行分析 对于四面出风嵌入式室内机一般不宜用在天花高 3m以下 的场合 对于天花高的场合可采用风管型室内机 第一步 选择室内机组 机型选择 机型选择 室内机形式 第二步 对室内机进行合理分组 机型选择 对于大型的项目或因建筑结构和房间用途不同导致使用特点存在差异 应对空调面积进行合理分区 将建筑物平面分为直接受外界条件影响的周边区域 外区 和不直接受影响的内部区域 内区 在大型项目中 对于其周边区域可根据方位进行分区 如果室内的人员密度和室内设备密度有较大差异时 应根据不同密度进行划分 在系统设计中 一般分区方法为按建筑的负荷特性分区 第三步 选择室外机 机型选择 根据室内机选择结果和分区情况分别选择对应合适的室外机 对于多联机系统应注意以下几点 冷媒管长度的限制 室内外机组的配置比例的要求室内机的总名义能力必须在其对应的室外机名义能力的110 范围内 否则会因回油问题导致压缩机的寿命降低和故障 各室外机可连接的最大室内机台数 各室外机可连接的最大室内机台数 V系列 机型选择 对于同一型号的系统室内机 尽管在技术资料中标定了其制冷 暖 能力 但是由于各种实际使用状况会对其最终能力产生影响 如 由于使用工况导致机组处于重载或轻载运转状态 室内外机组的配置比例不同等原因 故必须在初步选定室内外机组的条件下进行能力校验 室内机能力校验 计算公式 室内机实际能力 选用的室外机能力 室内机能力 系统室内机总能力 配管修正系数 室外机必要能力 计算公式 室外机必要能力 整个系统的总负荷 配管修正系数 室内机能力校验 校核 室外机选型习题 机型选择 某空调系统其机型和配管参数如下 求1 该系统室外机的必要能力是多少 2 该选用多大型号的室外机 3 各室内机的实际能力是多少 解答 室内机总容量为 2 8 4 4 5 2 5 6 2 31 4kW由配管高落差和配管最大长度查能力修正表得 配管修正系数 0 933室外机的必要能力 31 4 0 933 33 6kW选用室外机型号为 MDV 335 12 W DSN1 830i 其制冷能力为33 5kW 查设备型录选用室外机为 MDV 335 12 W S 830i 其连最大连接室内机数量为11台 8台 机型选择 解答 总结 若室内外机配置比例大于100 则室内机实际能力将发生变化 配管设计 MDV 配管设计 MDV 室外侧分歧管选型规则 配管设计 R410A系列 配管设计 R410A冷媒系列 支配管尺寸和连接方法 配管设计 R410A冷媒系列 说明 A表示 配管下游内机 从该段配管的至最后一台内机之间所有内机 的马力数之和 当室外侧主管管径与室内测最大配管管径有差异时 按照取最大值原则选取 主配管尺寸选定 配管设计 R410A冷媒系列 冷媒设计 冷媒管落差 配管设计 R410A冷媒系列 气侧或液测全部配管长度之和 冷媒配管长度和落差 R410a MDV水机系统工程设计 水系统的分类 空调水系统的分类方法很多 按照管道的布置形式和工作原理 一般可归纳为以下几种主要类型 按原理可分为 闭式和开式 按供 回水管道数量分为 双管制 三管制和四管制 按供 回水在管道内的流动关系分为 同程式和异程式 按供 回水干管的布置形式分为 水平式和垂直式 按调节方式可分为 定水量和变水量 闭式系统的定义 闭式系统定义 闭式系统示意图 管路不与大气相接触 在系统最高点设膨胀水箱并有排气和泄水装置的系统 闭式系统的优缺点 闭式系统的优点 由于管路不与大气相接触 管道与设备不宜腐蚀 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 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 闭式系统的缺点 蓄冷能力小 低负荷时 冷冻机也需经常开动 膨胀水箱的补水有时需要另设加压水泵 开式系统的定义 开式系统定义 开式系统示意图 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 开式系统的优缺点 开式系统的优点 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 冷水与大气接触 循环水中含氧量高 宜腐蚀管路 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 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 如果采用自流回水 回水的管径较大 会增加投资 两管制水系统 定义 优点 缺点 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 不能用于同时需要供冷和供热的场所 三管制水系统 定义 优点 缺点 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管共用 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 比两管制复杂 投资也比较高 且存在冷 热回水的混合损失 四管制水系统 定义 优点 缺点 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 定水量系统 定水量系统中的水量是不变的 它通过改变供回水温差来适应房间负荷的变化 这种系统各空调末端装置 采用受设在空调房间内的温控器控制的电动三通调节阀调节 负荷增加时 供回水温差会适当增大 负荷减小时 供回水温差会适当减小 变水量系统 变水量系统是通过改变空调负荷侧的水流量来适应房间负荷的变化 这种系统各空调末端装置 采用受设在空调房间内的温控器控制的电动二通调节阀调节 风机盘管一般采用双位调节 即通或断 的电动二通阀 新风机和风柜一般采用比例调节 开启度变化 的电动二通阀 在负荷减小时 为使供回水能平衡 必须在供回水集管间装旁通管 且应在旁通管上设置压差旁通阀 同程式系统 定义 优点 缺点 经过每一并联环路的管长基本相等 阻力相近 若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 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 异程式系统 定义 优点 缺点 经过各并联环路的管长不等 管路的阻力不等 需在各并联管网上增加相应的调节阀来调节水网平衡 异程式系统简单 耗用管材少 施工难度小 各并联环路管路长度不等 阻力不等 流量分配难以平衡 水系统的组成 冷却水系统原理图 水系统的组成 冷冻水系统原理图 水系统的组成 水系统阀门 闸阀 截止阀 蝶阀 蝶阀 水系统中设置的阀一般有两个作用 一是起调节用 调节管网中的水量 另外是起关断作用 如变换季节时的冷 热源转换 或设备检修时 用阀门关断 水系统的组成 闸阀 截止阀和蝶阀的特性与选用 闸阀 阀体长度适中 转盘式调节杆 调节性能好 在较大管径管道中被广泛使用 截止阀 阀体长 转盘式调节杆 调节性能良好 适用于场地宽敞 小管径的场合 一般DN小于等于150mm 蝶阀 阀体短 手柄式调节杆 调节性能稍差 价格较高 但调节操作容易 适用于场地小 大管径的场合 一般DN 150mm 水系统的组成 水系统阀门选择 冷水机组 热交换器进出口 主管道调节 均可根据情况选用闸阀 截止阀或蝶阀 分 集水器上 由于主要功能是调节 一般选截止阀或闸阀 水泵入口装设阀门一只 出口装设阀门两只 其中出口端靠近水泵一侧阀门为止回阀 另两只阀门可选择闸阀 截止阀或蝶阀 空调末端设备出入口小口径管道可选用闸阀或截止阀 多层 高层建筑各层水平管上可装设平衡阀 用以平衡各层流量 水箱及管道 设备最低点装设排污阀 由于不用于调节 宜选用能严密关断的阀门如闸阀 截止阀等 水系统的组成 放气阀 将水循环中的空气集中在或在局部位置自动排出 它是空调系统中不可缺少的阀类 一般安装在闭式水路系统的最高点和局部最高点 水系统的组成 止回阀 主要用于阻止介质倒流 主要安装在水泵的出水段 水系统的组成 平衡阀是一种具有特殊功能的阀门 具有良好的流量特性 能够合理分配流量 实现流量定量 可以有效地解决供热 空调 系统中存在的室温冷热不匀问题 由于该阀上设有开启度指示 开度锁定装置及用于流量测定的测压小阀 所以只要在各支路及用户入口装上适当规格的平衡阀 并用专用智能仪表进行一次性调试后锁定 将系统的总水量控制在合理范围内 从而克服了 大流量 小温差 的不合理现象 但由于价格较贵 一般用于末端装置很多的大型系统和精度要求较高的情况 水系统的组成 平衡阀的安装位置 平衡阀既可以装在供水管上 也可以装在回水管上 一般我们建议装在回水管上 安装了平衡阀的供 回 水管就不必再设截止阀 水系统的组成 过滤器 空调系统安装过程中 水管内会流下一些泥砂之类的脏物 水系统在长期运行中 会不断产生一些锈之类的污物 为了防止空调设备传热管污染及系统局部发生堵塞 要求在冷水机组热源等重要设备水流入口处 设置水质处理装置 水系统的组成 电子水处理仪 用于处理水质 除去长时间循环的冷水 冷却水的重碳酸盐 细菌 藻类等 目前用得最多的是高频电子水垢处理仪 传统的是定期向系统中投入一定量的药物清洗剂 水系统的组成 水流开关 当水流开关感应到通过热交换器的水流量过低时 该装置会使机器停止运行 安装时尽量安装在水泵的出口管段 水系统的组成 温控电动二通阀或三通阀 根据负荷控制温度 如果夏季室温低于整定值时 通过电动阀调节或关断来调节水量 另外 电动阀与风机盘管的风机电源连锁 当风机盘管停止使用时 电动阀随之关闭停止供水 水系统的组成 当系统阻力增大 水泵扬程增高 a b两点的压差增大 水流量减少 为保持系统内压力稳定 在供 回水总管之间设置带压差控制阀的旁通管 当a b两点间压差超过压差控制阀的整定值时 阀门开启 部分水量返回至冷水机组循环流动 冷水机组定流量运行 另外 对于间断使用的空调系统 循环水量也可通过压差旁通阀回流 压差控制阀 水系统的组成 一是收集因水加热体积膨胀而增加的水容积 防止系统损坏 另外 还起定压作用 膨胀水箱的连接处为定压点 因此 膨胀水箱接于系统内不同的位置 可以改变水系统内的压力分布 这对高层建筑水系统的压力分布分析十分重要 膨胀水箱 水系统的组成 主要设备进 出口 一般需要设置测压装置 以便了解水系统中的压力分布情况及设备的阻力 水系统仪表 为了空调系统调试和运行管理方便 水系中要求设置一些必要的仪表 如 水温发生变化的地点 应设置测温装置 如冷 热源设备进 出口 水系统工程设计流程 了解客户意向完成负荷计算 系统划分 室内末端选型 室外主机选型 冷冻水系统设计 冷却水系统设计 系统划分 空调水系统划分 一个大型建筑 一般具有许多种功能 不同功能的房间 对空调的要求和使用制度不同 为了便于运行管理及节约能量 可以将庞大的水系统 根据房间的性质划分成若干个供水系统 在空调制冷机房集中控制 空调水系统竖向分区 空调水系统竖向分区的目的 主要是解决设备和构件的承压问题 空调冷水机组的蒸发器 冷凝器的承压能力有一定要求 提高耐压等级 设备价格有所增加 水泵壳体的耐压取决于壳体的强度和轴封形式 上述设备往往是布置在建筑物的最低层承受静水压力最大的位置 除此之外 还要考虑空气处理设备 阀门 连接管件的耐压能力和施工质量等因素 高层建筑水系统内所承受的水压比较大 通过系统水压分布分析 考虑到各种综合因素影响 当所选用设备和构件不能承受系统水压时 水系统竖向应该进行分区 水系统竖向分区方法可归纳中间设置二次换热装置和分别设置冷源两种主要形式 系统划分 室内末端选型 风机盘管有两个主要参数 制冷 热 量和送风量 故有风机盘管的选择有如下两种方法 根据房间循环风量选 房间面积 层高 吊顶后 和房间换气次数三者的乘积即为房间的循环风量 利用循环风量对应风机盘管高速风量 即可确定风机盘管型号 风机盘管的选型 根据房间所需的冷负荷选择 根据单位面积负荷和房间面积 可得到房间所需的冷负荷值 利用房间冷负荷对应风机盘管的高速风量时的制冷量即可确定风机盘管型号 确定型号以后 还需确定风机盘管的安装方式 明装或暗装 送回风方式 下送下回 侧送下回等 以及水管连接位置 左或右 等条件 要点 房间面积较大时应考虑使用多个风机盘管 房间单位面积负荷较大 对噪音要求不高时可考虑使用风量和制冷量较大的风机盘管 室内末端选型 室外主机选型 统计建筑空调总冷负荷 大部分建筑需要考虑房间的同时使用率 一般建筑的同时使用率为70 80 特殊情况需根据建筑功能和使用情况确定 制冷机冷负荷为建筑空调总冷负荷与同时使用率的乘积 根据计算的制冷机冷负荷便可选择制冷主机 制冷主机台数可根据建筑业主和建筑所备机房情况进行确定 冷冻水系统设计 水管管径的确定 连接各空调末端装置的供回水支管的管径 宜与设备的进出水管接管管径一致 可查产品样本获知 管径计算公式如下 Q 3 14 d2 v 4000Q L s 管段内流经的水流量d mm 管道内径v m s 假定的水流速 管内水流速推荐值 m s 冷冻水系统设计 水系统的流量和单位长度阻力损失表 冷冻水系统设计 水系统的流量和单位长度阻力损失表 冷冻水系统设计 水配管设计练习 解答 求 A B C D E F G H和I各段管径 已知 冷冻水系统设计 膨胀水箱选型 对于中小型系统 膨胀水箱水箱一般取0 5 1 0m3 冷冻水系统设计 膨胀水箱设计安装要点 膨胀水箱安装位置 应考虑防止水箱内水的冻结 若水箱安装在温度较低的室外时 应考虑保温 膨胀水箱最低水位应高于系统最高点1 0m以上 膨胀管在重力循环系统时接在供水总立管的顶端 在机械循环系统时接至系统定压点 一般接至水泵入口前 循环管接至系统定压点前的水平回水干管上 该点与定压点之间 应保持不小于1 5 3m的距离 膨胀管管径规格表如下 冷冻水系统设计 冷冻水泵选型 水泵的流量应为机组额定冷冻水量的1 1 1 2倍 单台工作时取1 1 两台并联工作时取1 2 水泵的扬程应为它承担的供回水管网最不利环路的总水压降1 1 1 2倍 冷冻水流量L 在没有考虑同时使用率的情况下选定的机组 可根据产品样本提供的数值乘以1 1 1 2倍的系数选用 如果考虑了同时使用率 建议用如下公式进行计算 公式中的Q为没有考虑同时使用率情况下的总冷负荷 L m3 h Q kW 4 5 5 x1 163 最不利环路阻力计算经验公式如下 Hmax p1 p2 0 05L 1 K P1 机组蒸发器的水压降 P2 最不利环路中并联的各台空调末端装置的水压损失最大一台的水压降0 05L 沿程损失取每100m管长约5mH2O 式中K为最不利环路中局部阻力当量长度总和与直管总长的比值 当最不利环路较长时K取0 2 0 3 最不利环路较短时K取0 4 0 6 冷冻水泵扬程 mH2O 1 1 1 2Hmax 冷冻水系统设计 冷冻水泵选型设计练习 解答 求 所需冷冻水泵的水流量和扬程 已知 冷却水系统设计 冷却水泵选型 水泵的流量应为机组额定冷却水量的1 1倍 冷却水最不利环路计算公式如下 H p1 Z 5 0 05L P1 机组冷凝器的水压降Z 冷却塔开式段高度5 估算时 管路中管件局部损失取5mH2O0 05L 沿程损失取每100m管长约5mH2O 冷却水泵扬程 mH2O 1 1 1 2H 冷却水系统设计 冷却塔的选型 冷却水的冷却效果主要取决于空气湿球温度 冷却塔产品的技术资料都是在既定的空气湿球温度下的数据 冷却塔的性能与冷却水的进 出口温度关系很大 如果设计条件与产品技术要求不符 则需要对产品的技术数据进行修正 根据冷却水量和冷却水供 回水温度及温差可以选择冷却塔 冷却水系统设计 冷却塔选择应考虑的因素 周围环境对噪声的要求 如果要求噪声严格时 可选用超低噪声冷却塔 冷却塔夜间也需要运行时 也可选择变转速风机冷却塔 在夜间 风机低转速运行 对美观要求较高时 宜选用方形塔 方形塔可组合使用 调节方便 有利节能运行 但投资较高 颜色应与主体建筑协调 保证良好的通风条件 合理组织冷却塔的气流 防止飘水对周围环境影响 考虑有 无防火要求 冷却水系统设计 冷却水系统的补水量与以下水量损失有关 蒸发损失 一般认为 冷却水补水量约为冷却水循环水量的1 1 6 飘水损失 排污损失 泄漏损失 水系统设计应注意的问题 放气排污 在水系统的顶点要设排气阀或排气管 防止形成气塞 在主立管的最下端 根部 要有排除污物的支管并带阀门 在所有的低点应设泄水管 在重要设备与重要的控制阀前应装水过滤器 对于并联工作的冷却塔 一定要安装平衡管 注意管网的布局 尽量使系统先天平衡 实在从计算上 设计上都平衡不了的 适当采用平衡阀 所有的控制阀门均应装在风机盘管冷冻水的回水管上 MDV风管设计 风管内的空气压力 静态压力和动态压力 全压 静压 动压 动压 v2 2 空气的密度 一般取1 2 103kg m3 静态压力和动态压力之间的关系 风管内的空气压力 如上图所示 截面从A1增大到A2时 相对的气流速度会从V1减少到V2 则动压会变小 静压会增大 所以将这种静态压力增加和动态压力减少的现象称