空调水系统的设计讲

第六章空调水系统的设计 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 空调水系统的设计 空调水系统包括冷却水系统 冷却水管 泵 冷却塔 冷凝器 阀门等 冷冻水系统 冷冻水管 泵 末端 阀门 保温 膨胀水箱等 和冷凝水系统 空调水系统设计主要包括以下内容 水系统方案的总体构思 水系统形式的选择与分区 水系统管网布置及走向 水系统水管的选择与管径的确定 水系统的辅助设备和配件的配置与选择 水系统的防腐 保温和保护 水系统的调节与控制 水系统设计是商用空调工程设计的主要内容之一 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 空调水系统的设计 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 空调水系统的设计 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 水系统的分类 一 系统管制 两管制 三管制 四管制 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 水系统的分类 二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 优点 两管制系统简单 施工方便 缺点 但是不能用于同时需要供冷和供热的场所 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 水系统的分类 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 优点 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 缺点 比两管制复杂 投资也比较高 且存在冷 热回水的混合损失 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 水系统的分类 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 水系统的分类 在选择以上四种系统时 应综合比较 四管制系统初投资高 但若采用利用建筑物内部热源的热泵提供热量时 运行很经济 并且容易满足不同房间的空调要求 如有些房间要求供冷 而有些房间要供热 目前 在我国宾馆等空调工程中多采用双水管系统供水 对舒适性要求很高的建筑物 在有可靠的自控元件的前提下 也可采用四水管系统供水 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 水系统的分类 二 开式与闭式循环 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 水系统的分类 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 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 水系统的分类 开式循环的优点 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 开式循环的缺点是 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 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 水系统的分类 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 水系统的分类 三 同程式和异程式 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 水系统的分类 同程式和异程式 优缺点比较 同程式 各并联环路管长相等 阻力大致相同 流量分配较平衡 可减少初次调整的困难 但初投相对较大 异程式 管路配置简单 管材省 但各并联环路管长不相等 因而阻力不等 流量分配不平衡 增加了初次调整的困难 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 水系统的分类 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 水系统的分类 四 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 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 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 水系统的分类 五 单式泵和复式泵 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 水系统的分类 五 单式泵和复式泵 冷 热 源侧与负荷侧合用一组循环水泵特点 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 单式泵 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 水系统的分类 五 单式泵和复式泵 冷 热 源测与负荷侧分别配备循环水泵特点 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 复式泵 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 水系统的分类 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 水系统的分类 大型空调工程流程图 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷冻水系统的设计 管道材料镀锌钢管和无缝钢管镀锌钢管分普通管 1MPa 和加厚管 1 6MPa 用DN表示 最大DN150 无缝钢管用热扎 外径 57mm 或冷拔法制成 一般电焊接 用外径D 壁厚表示 管径DN125 镀锌钢管无缝钢管 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷冻水系统的设计 二 管件 一 螺纹连接配件用于螺纹连接的管件 按用途可分以下几种 1 管路延连接用配件 外丝 内接头 等 2 管路分支连接用配件 三通 丁字管 四通 十字管 3 管路转弯用配件 90度弯头 45度弯头 4 管子变径用配件 补心 内外丝 异管管箍 大小头 5 管子堵口用配件 丝堵 管堵头 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷冻水系统的设计 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷冻水系统的设计 二 阀类1 关断阀 闸阀 关断主要 球形阀 球阀 截止阀 蝶阀 用于DN100以上 球形阀 控制流量为主 球形阀 球形阀 球形阀 闸阀 截止阀 截止阀 蝶阀 蝶阀 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷冻水系统的设计 阀门自动放气阀 安装位置 闭式水路最高点或局部最高点 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷冻水系统的设计 阀门止回阀 单向阀 安装位置 循环水泵出水段 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷冻水系统的设计 阀门浮球阀 膨胀水箱和冷却塔 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷冻水系统的设计 阀门平衡阀 流量调节和平衡管路阻力 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷冻水系统的设计 管道配件除污器或过滤器Y型过滤器 一般滤网孔径18目 局部系数2 2 安装位置 水泵或热交换设备的入口段 除污器 局部系数4 6 周边应设置闸阀 为什么 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷冻水系统的设计 管道配件电子水处理装置用于处理水质 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 四 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷冻水系统的设计 管道配件阀门关断阀 闸板阀 关断主要 球形阀 控制流量为主 蝶阀 用于DN100以上 自动放气阀 安装位置 闭式水路最高点或局部最高点 浮球阀 膨胀水箱和冷却塔 止回阀 单向阀 安装位置 循环水泵出水段 平衡阀 流量调节和平衡管路阻力 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 水系统的分类 不同水系统在具体工程设计中的选择就是对优缺点的取舍问题 但有很多因素会影响到对各项优缺点的评估 其中有技术性的 也有商业性的因素 甚至有业主方面的咨询专家的习惯等因素 在不同的时期这种评估还会受能源价格 设备价格 技术人员工资等相应关系的变化而改变 所以从技术角度提出究竞哪种建筑应采用哪种系统方式也是不容易的 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 水系统的分区 冷 热水系统的分区一般与空调系统的分区 风系统的分区是结合考虑的 一般是一致的 可从负荷特性 使用功能 空调房间的平面布置 建筑层数 空调基数和空调精度方面考虑 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 水系统的设计内容 主要内容有以下几点 a 水系统形式的选择与分区 b 水系统管网布置及走向 c 水系统水管的选择与管径的确定 d 水系统的辅助设备和配件的配置与选择 E 水系统的防腐 保温和保护 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 水系统的设计原则 空调水系统设计应坚持的原则是 1 在我国宾馆等空调工程中多采用双水管系统供水 对舒适性要求很高的建筑物 在有可靠的自控元件的前提下 也可采用四水管系统供水 由于系统规模小 水管路大多采用异程式 2 空调水管的水流速主要与经济和噪声两因素有关 管内流速按推荐表选用 3 应对水管进行阻力计算 校核主机所选配的水泵扬程是否满足要求 4 为避免空气滞留管内 水管的最高处应设自动排气阀 5 机组与水管连接处应配软管 以减少机体的振动对室内管道的影响 6 机组与空调水管的连接处 应装设温度计和压力表 以便于日常运转时检查 7 机组进水口应设Y形水过滤器 以防堵塞机组内的换热器 8 为便于水流量调节 空调箱和风机盘管的支管切断阀宜选用有一定调节作用的截止阀或球阀 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 水系统的设计原则 空调水系统设计应坚持的原则是 9 选用的管材 配件要符合规范的要求 10 便于维修管理 操作 调节方便 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷冻水系统的设计 冷冻水系统设计建议1 力求水力平衡空调供冷 供暖水系统的设计 应符合各个环路之间的水力平衡要求 对压差悬殊的高阻力环路 应设置二次循环泵 各环路应设置平衡阀或分流三通等平衡装置 如管道竖井面积允许时 应尽量多采用管道竖向同程式 2 防止大流量小温差大流量小温差一是因为设计水流量是按最大冷负荷确定的 而系统绝大部分时间是在部分负荷下运行 二是水泵是根据最远环路 最大阻力且考虑一定安全系数确定的 为了防止这种情况 一般在各环路装平衡阀等平衡装置 环路压力差过大 如10Kpa以上 则应设二次泵 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷冻水系统的设计 空调冷 热 水系统水管管径的确定1 各空调末端装置的供回水支管的管径 宜与设备的进出水接管管径一致 可查产品样本获知 2 供回管干管的内径di 单位为mm 可根据各管段中水的体积流量qv L s 和选定的流速v m s 通过计算确定 L m3 h 0 785x3600 xV m s D m 公式中 L 所求管段的水流量V 所求管段允许的水流速 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷冻水系统的设计 空调冷 热 水系统水管管径的确定 L m3 h 0 785x3600 xV m s D m 公式中 L 所求管段的水流量V 所求管段允许的水流速 冷水流量Q cp L tL m3 h 0 172Q KW L m3 h 0 605Q USRT 冷却水流量L m3 h 0 172Q KW x 1 19 1 25 L m3 h 0 605Q USRT x 1 19 1 25 或者看产品手册 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷冻水系统的设计 空调冷 热 水系统水管管径的确定 10qv L s 3 14xV m s di mm 20 公式中 L 所求管段的水流量V 所求管段允许的水流速 冷水流量Q cp L tL m3 h 0 172Q KW L m3 h 0 605Q USRT 冷却水流量L m3 h 0 172Q KW x 1 19 1 25 L m3 h 0 605Q USRT x 1 19 1 25 或者看产品手册 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷冻水系统的设计 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷冻水系统的设计 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷冻水系统的设计 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷冻水系统的设计 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷冻水系统的设计 集水器和分水器一段水平安装的大管径无缝钢管 水的流速大致控制在0 5 0 8m s 管径应大于最大接管开口直径的2倍 管长由所需连接的管接头个数 管径及间距确定 供回水集管底部应设排污管接头 一般选用DN40 冷水机组的选择1 计算制冷系统负荷 2 选择品牌 形式 台数 3 根据制冷系统负荷确定型号 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷冻水系统的设计 冷水泵的配置和选择 卧式离心泵 立式离心泵 1 水泵的主要形式 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷冻水系统的设计 冷水泵的配置和选择2 配置每台冷水机组应各配置一台冷水泵 考虑维修需要 宜有备用水泵并有一台备用泵 即 n 1 台 n为冷水机组台数 思考 两台冷水机组配几台水泵 蒸发器设置在水泵的压出段上 这样有利于安全运行和维护保养 若蒸发器或热水器承压能力较小 则应设在水泵的吸入段上 冷水泵的吸入段上应设过滤器 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷冻水系统的设计 冷水泵的配置和选择2 选择结论空调水系统设计中应考虑到部分负荷运行的特点 管道流速可在允许范围内取较大值 2 设备的阻力值应从产品样本获得 切忌凭经验估计 3 选择水泵既不能小 也不能过大 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷冻水系统的设计 冷水泵的配置和选择3 经验选择水泵的流量应为冷水机组额定流量的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的1 1 1 2倍 Hmax p1 p2 0 05L 1 K m 冷冻水系统的设计 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷冻水系统的设计 冷水泵的配置和选择4 经验值1 制冷机组蒸发器水阻力 一般为5 7mH2O 具体值可参看产品样本 2 末端设备 空气处理机组 风机盘管等 表冷器或蒸发器水阻力 一般为5 7mH2O 据体值可参看产品样本 3 回水过滤器阻力 一般为3 5mH2O 4 分水器 集水器水阻力 一般一个为3mH2O 5 制冷系统水管路沿程阻力和局部阻力损失 一般为7 10mH2O 综上所述 冷冻水泵扬程为26 35mH2O 一般为32 36mH2O 注意 扬程的计算要根据制冷系统的具体情况而定 不可照搬经验值 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷冻水系统的设计 热水泵的配置与选择流量相同或相差不大 不另行设置 只注意能承受600C热水的温度 流量相差较大 增设与热水系统相匹配的热水泵 另外 还有一种方法就是采用双速水泵 夏季高速OR低速 冬季高速OR低速 但这种方法受到水泵型号的限制 系统容量较小或冬季送暖的时间不长 允许使用同一套循环水泵 对系统管路作适当调整 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷冻水系统的设计 膨胀水箱的配置与选择膨胀水箱设置的理由 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷冻水系统的设计 膨胀水箱的配置与选择膨胀水箱设置的理由 应在水管路最高点1 2m处设膨胀水箱 且应连接在水泵的吸入侧 尽量靠近 视空调系统规模大小 膨胀水箱的容积一般可选0 5 1m3 怎么计算 通常按系统水容量的0 5 1 考虑注意膨胀水箱应加盖和保温 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 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷冻水系统的设计 管道防腐与保温供水管还是回水管 刷红丹防锈漆两道贴保温棉用网络线铝箔贴面 加保护层 油毡玻璃丝布或涂抹石棉水泥 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷冻水系统的设计 保温材料 保温管套保温管套的功能 良好的隔热保温性能 良好的防潮抗水性能 防火性能 目前常用的保温材料 聚苯乙烯 自熄型 即PE保温板 玻璃棉 岩棉 发泡橡胶保温材料等 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷冻水系统的设计 保温厚度 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷却水系统的设计 冷却水泵和冷却塔的配置通常一台冷水机组配置一台冷却水泵 并且应有备用的冷却水泵 例如两台冷水机组常设三台冷却水泵 其中一台为备用泵 并预先连接在冷却水管路系统中 可切换使用 为利于安全运行和维护保养 冷水机组的冷凝器宜设置在冷却水泵的压出段上 冷却水泵吸入段应设过滤器 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷却水系统的设计 以便于调节和控制冷水机组运行为原则 冷却塔 冷却水泵和机组可有如下配置形式 1 冷水机组 水泵 冷却塔分类并联然后连接组成的系统 简称群机群泵对群塔系统 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷却水系统的设计 2 冷水机组与水泵一一对应与并联的冷却塔连接组成的系统 简称一机一泵对群塔系统 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷却水系统的设计 3 冷水机组 水泵 冷却塔一一对应分别连接组成的系统 简称一机一泵一塔系统 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷却水系统的设计 冷却水系统管径的确定一台冷水机组配置一台冷却塔和一台冷却水泵时 冷却水系统管路的管径可按冷却塔的进出水接管管径确定 一座冷却塔与几台冷水机组对应时 各台冷水机组的冷却水进出水管管径与该冷水机组冷凝器冷却水接管管径相同 冷却塔的进出水管管径与冷却塔的进出水接管管径相同 多座冷却塔并联运行时 应设进水干管和出水干管 进水干管的流量为各冷却塔的流量之和 流速约取0 8m s 然后可算出进水干管所需内径 为了使各冷却塔出水量均衡 一是应用连通管 又称均压管或平衡管 将各冷却塔的接水盘连接起来 并使连通管的管径与进水干管的管径相同 二是冷却塔出水干管宜采用比进水干管大两号的集管 并用45 弯管与各冷却塔的出水管连接 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷却水系统的设计 冷却水泵的选择1 冷却水泵流量应为冷水机组冷却水量的1 1 1 2倍 2 冷却水泵的扬程 H 1 1 1 2 p1 Z 5 0 05L 3 参考冷却水泵的流量和扬程 水泵性能参数表选用冷却水泵 水系统的分类水系统的分区设计内容设计原则冷冻水系统冷却水系统冷凝水系统 冷却水系统的设计 冷却塔的选择1 选择冷却塔的主要依据是冷却循环水量 初选的冷却塔的名义流量应满足冷水机组要求的冷却水量 同时塔的进水 出水温度应分别与冷水机组冷凝器的出水和进水温度相一致 2 根据冷却塔安装位置的高度和周围环境对噪声的要求 进一步确定是选用普通型 低噪音型还是超低噪音型 以