中央空调水系统

1、 中央空调水系统 空调水系统是指由中央设备供应的冷（热）水为介质并送至空调末端空气处理设备的水路系统。水系统投资比较大，水泵能耗较大，而且水系统对整个空调系统的使用效果影响也大，因此，空调水系统设计是这次设计中的一个重要组成部分。 7.1空调水系统的分类 空调水系统的形式多种多样，根据管道的布置形式和工作原理，通常有以下几种划分方式。 开式系统和闭式系统 按冷冻水是否与空气接触，空调水系统可分为开式系统和闭式系统，如表7-1所示。 表7-1开式系统和闭式系统比较 类型 闭式系统 开式系统 特征 管路系统不与大气相接仅在系统最高点设置膨胀。 管路系统与大气相通 适用范围 风机盘管、诱导器和水冷式

2、表冷器的系统，多用于高层建筑。 有喷水室的系统，高层建筑很少用。 优点 管道与设备不易腐蚀；不需克服静水压力，水泵压力、功率均低； 系统简单。 与蓄热水池连接比较简单，冷水箱有一定蓄冷能力，可以减少开启冷冻机的时间，增加能量调节能力，且冷水温度波动可以小一些。 缺点 蓄冷能力小，低负荷时冷冻机也需要经常开动；膨胀水箱的补水有时需要加加压水泵。 冷水与大气接触；易腐蚀管道；水泵要克服静水压力，耗电大，采用自流回水时回水管径大因而投资较高些。 办公室空调水系统设计中，为了解决水力平衡，同时考虑到建筑内用风机盘管加新风系统和空调机组内用水冷式表冷器，且闭式水系统水泵的扬程仅需考虑最不利环路的沿程阻力

3、和局部阻力，不需考虑提升高度。所以选用闭式系统。 （1） 同程系统和异程系统 同程系统中各并联环路中水的流量基本相同，即各环路的管路总长基本相等。反之即为异程系统，如表7-2所示。 表7-2 同程和异程系统比较表 类型 同程系统 异程系统 特征 供回水干管水流方向相同，经过每一环路的管路长度相等 供回水干管水流方向相反，经过每一环路的管路长度不等 优点 水量分配、调节方便。便于水力平衡。 不需回程管，管道长度较短，管路简单，投资较低。 缺点 需回程管，管道长度较长，投资较高。 水量分配、调节难。不便于水力平衡。 通过上表7-2本设计中采用异程式系统。 （2） 定流量系统和变流量系统 查实用供热

4、空调设计手册P798表11.81 表7-3定流量系统和变流量系统比较 类型 定流量系统 变流量系统 特征 系统中的水量保持定值，负荷变化时改变供回水温度来匹配 供回水温度保持定值，负荷变化时改变系统中的水量来匹配 优点 系统简单，操作方便。不需复杂的的自控系统 输送能耗随流量的减少而减低，配管设计可考虑同时使用系数，管径相应减小 缺点 配管设计不能考虑同时使用系数，输送能耗始终处于最大值 系统复杂。必须配自控系统 通过上表7-3综合考虑，确定采用定水量。 （3） 两管制、三管制和四管制 对于风机盘管、诱导器、冷热共用表冷器的热水和冷水供应可分为两管制、三管制和四管制。 表7-4水系统管制比较

5、水系统 二管制 三管制 四管制 特点 供回水管各一根，夏季供冷水，冬季供热水，简便；投资省；冷热水两相差较大 盘管进口处设有三通阀，由室内温度控制装置控制按需要供应冷水或热水；使用同一根回水管，存在冷热量混合损失；初投资较高 供冷、供热的供回水管均风开设置，灵活实现同时供冷供热。管路复杂，投资高，占空间 见上表7-4根据实用供热空调设计手册P783风机盘管水系统表 11.6 4的分析，再考虑系统简单性，管理方便，投资最少，效果理想等因素；还有三管制、四管制虽有很多优点，诸如节能，易调节等，但经济上分析却不合适，系统复杂，不便于管理，投资大，故选用两管制系统。 （4） 一次泵系统和二次泵系统 一

6、次泵系统中只用一组循环泵，即冷热源侧合用一组循环泵。其具有系统简单和投资少的优点，但不能调节水泵流量，不能节约水泵能耗。 二次泵系统中冷热源侧与负荷侧分别设循环泵，即采用二次泵系统。其系统较一次泵系统复杂且初投资较高，但可以有效降低水泵能耗。 中小型工程宜采用一次泵系统。当系统阻力较大，且各环路特性或阻力相差悬殊时，宜采用二次泵系统。 7.2空调水系统的分区 空调水系统有按空调负荷特性或使用性质进行分区和按压力竖向分区（主要指高层建筑）两种方式。 为减少投资及减少对建筑物本身的影响，空调系统通常以1.6MPa作为压力划分的界限。即在设计时，使水系统内所有设备和附件的工作压力都处于1.6MPa以

7、下。考虑到水泵扬程大约40m左右，因此水系统的静压应在120m以下。对于目前的建筑来说，这相当于室外高度100m左右的建筑（地下室10m）。当建筑高度较高，使得水静压大于1.2MPa时，水系统宜按竖向进行分区，以减少系统内的设备承压。 7.3水系统附件 （1）旁通管与压差旁通阀 在变流量水系统中，为了保证流经冷水机组中蒸发器的冷冻水流量恒定，在多台冷冻水机组的供水总管上设一条旁通管。旁通管上安装有压差控制的旁通调节阀。庞统关的最大设计流量按一台冷水机组的冷冻水流量确定。旁通管管径直接按冷冻水管最大允许流速选择，不应未经计算就选择与旁通阀相同规格的管径。 （2）放气与泄水 闭式系统热水管和冷水管

8、均应有0.003的坡度,最小坡度不应小于0.002。闭式系统在热水和冷水管路的每个最高点设排气装置（集气罐或自动排气阀）。 系统最低点和需要单独放水的设备（如表冷器、加热器等）下部应设置带阀门的放水管，并接入地漏。作为系统刚运行时冲刷管路和管路检修时放水之用。 7.4空气处理设备的凝结水排放系统 空气处理过程中会产生凝结水，因此，凝结水的排放时这次设计中的重要组成部分。工程实践中往往由于凝结水排放系统考虑不周造成漏水而损坏建筑装修。 凝结水排放系统设计要点如下所述。 （1）凝结水排放一般为开式、非满流自流系统。 （2）为了保证自流系统的水头，凝结水管敷设时应有一定的坡度。 （3）当空气调节设备

9、的凝结水盘位于机组内的正压段时，凝结水盘的出口宜设置水封；位于负压段时，凝结水盘的出水口处必须设置水封。 （4）排放方式可分为集中排放和就近排放，有条件的地方应优先考虑就地排放。 凝水管的直径根据机组冷负荷Q（kW）按下列数值选用： 表7-5 凝水管管径的确定 机组的冷负荷 凝结水管径 Q7kW DN20 Q=7.117.6kW DN25 Q=17.7100kW DN32 Q=101176kW DN40 Q=177598kW DN50 Q=5991055kW DN80 Q=10561512kW DN100 Q=151312462kW DN125 Q12462kW DN150 凝水管的管径和布置

10、位置见图纸。 7.5水系统管路 7.5.1水的流速 压力水管的水流速主要取决于经济和噪声两个因素。在满足输送设计流量的前提下，应尽量使得阻力损失和水流噪声小，以获得经济合理的效果。另外，管路的水速太大，对环路的平衡不利，故总管流速可以取得大一些，分支管流速可以小一些。管内水流速的推荐值如表7-6所示。 表7-6 管内水流速推荐值（m/s） 管径 15 20 25 32 40 50 65 80 闭式系统 0. 40.5 0.50.6 0.60.7 0.70.9 0.81.0 0.91.2 1.11.4 1.21.6 开式系统 0.30.4 0.40.5 0.50.6 0.60.8 0.70.9

11、0.81.0 0.91.2 1.11.4 管径 100 125 150 200 250 300 350 400 闭式系统 1.31.8 1.52.0 1.62.2 1.82.5 1.82.6 1.92.9 1.62.5 1.82.6 开式系统 1.21.6 1.41.8 1.52.0 1.62.3 1.72.4 1.72.4 1.62.1 1.82.3 7.5.2管材 空调水系统常用水管有焊接钢管、无缝钢管、镀锌钢管及PVC塑料管等。低压系统，DN50的可用焊接钢管，DN50的用无缝钢管，高压系统一律用无缝钢管。 冷凝水管可采用镀锌钢管或塑料管，不宜采用焊接钢管。 7.5.3水系统管路的阻力计

12、算 空调水系统阻力一般由设备阻力、附件阻力和管道阻力构成。设备阻力可参照设备厂商提供的技术资料。附件和管件阻力又称为局部阻力，管道阻力称为沿程阻力。 （1）管径的确定水管管径d由下式确定： 公式（7-1） 式中：流量，m3； 水流速，m/s。 （2）沿程阻力计算水在管道内的沿程阻力： 公式（7-2） 式中：摩擦阻力系数； 管段长度，m； 管道内径，m； 水的密度，取1000kg/m3； 管内水流速，m/s； 单位管长摩擦阻力，即比摩阻，Pa/m，在空气调节设计手册表13-13中查得。 冷水管采用钢管或镀锌管时，比摩阻R一般为100400Pa/m，最常用的为250Pa/m。 （3）局部阻力计算水

13、流动时遇到弯头、三通及其他配件时因摩擦和涡流耗能而产生的局部阻力计算公式为： 公式（7-3） 式中：局部阻力系数，具体可查阅相关的设计手册。 （4）总阻力计算总阻力为沿程阻力和局部阻力之和，计算公式为： 公式（7-4） 式中：单位管长沿程阻力损失，Pa/m； 水管长度，m。 7.5.4环路的水力平衡 当系统有多个环路并联时，各并联环路的阻力损失应该平衡。在进行空调水系统设计时，应通过系统布置和水力计算选定管径，设法减少各并联环路之间压力损失的相对差额。当设计计算达不到要求时，应在各并联环路设置调节装置（如采用调节性能好的调节阀、平衡阀或压差控制阀）。 7.6各层空调水系统水力计算 7.6.1三

14、层空调水系统水力计算 设计中三层空调水系统管网管段编号如图7-1所示。 图7-1三层空调水系统水力计算图 表7-7 三层空调水系统水力计算表 序号 负荷（W） 流量(L/h) 管径 管长(m) (m/s) R(Pa/m) Py(Pa) Pj(Pa) Py+Pj(Pa) E17 15031 2585.33 32 2.67 0.75 282.31 754 2.6 50725 51479 FG16 18831 3238.93 40 3.72 0.68 193 719 1 232 951 FG15 23519 4045.27 40 1.29 0.85 294.95 380 1 362 742 FG14

15、 27456 4722.43 40 4.02 0.99 396.97 1597 1 494 2091 FG13 29984 5157.25 50 2.58 0.65 126.15 325 1 211 536 FG12 34864 5996.61 50 3.01 0.76 168.09 507 1 285 792 FG11 37955 6528.26 50 2.28 0.82 197.72 451 1 338 788 FG10 41405 7121.66 50 2.52 0.9 233.58 588 1 402 991 FG9 44855 7715.06 50 3.54 0.97 272.4 9

16、65 1 472 1437 FG8 48305 8308.46 50 2.63 1.05 314.16 827 1 547 1375 FG7 51755 8901.86 50 0.39 1.12 358.88 139 3 1885 2024 FG1 83708 14397.78 65 1.8 1.1 251.72 454 0 0 454 FH16 18831 3238.93 40 4.32 0.68 193 834 1 232 1067 FH15 23519 4045.27 40 0.69 0.85 294.95 203 1 362 565 FH14 27456 4722.43 40 4.62

17、 0.99 396.97 1835 1 494 2329 FH13 29984 5157.25 50 1.98 0.65 126.15 249 1 211 460 FH12 34864 5996.61 50 3.61 0.76 168.09 608 1 285 893 FH11 37955 6528.26 50 1.68 0.82 197.72 332 1 338 670 FH10 41405 7121.66 50 2.52 0.9 233.58 588 1 402 991 FH9 44855 7715.06 50 3.54 0.97 272.4 965 1 472 1437 FH8 4830

18、5 8308.46 50 2.63 1.05 314.16 827 1 547 1375 FH7 51755 8901.86 50 0.29 1.12 358.88 105 3 1885 1990 FH1 83708 14397.78 65 1.65 1.1 251.72 416 0 0 416 由上表可知最不利环路1-7-8-9-10-11-12-13-14-15-16的总阻力=80.189KPa。 检查并联管路的阻力平衡： 管段2-3-4-5-6-（记总阻力为）与管段7-8-9-10-11-12-13-14-15-16（记总阻力为）并联，则不平衡率为 所以阻力不平衡，加阀门调节，增大支管阻

19、力，消除不平衡。 7.6.2四层空调水系统水力计算 设计中四层空调水系统管网管段编号如图7-2所示。 图7-2 四层空调水系统水力计算图 表7-8 四层空调水系统水力计算表 序号 负荷（W） 流量(L/h) 管径 管长(m) (m/s) R(Pa/m) Py(Pa) Pj(Pa) Py+Pj(Pa) VG1 89562 15404.66 65 5 1.18 286.84 1434 1.5 1042 2476 VH1 89562 15404.66 65 5 1.18 286.84 1434 1.5 1042 2476 E17 16301 2803.77 32 2.67 0.81 329.57 8

20、80 2.6 50852 51732 FG16 19970 3434.84 40 3.72 0.72 215.82 804 1 261 1065 FG15 25150 4325.8 40 1.29 0.91 335.4 432 1 414 847 FG14 29871 5137.81 50 4.02 0.65 125.25 504 1 209 713 FG13 32769 5636.27 50 2.58 0.71 149.36 385 1 252 637 FG12 39092 6723.82 50 3.01 0.85 209.21 631 1 358 989 FG11 42314 7278.0

21、1 50 2.28 0.92 243.52 555 1 420 975 FG10 45926 7899.27 50 2.52 0.99 285.05 718 1 495 1213 FG9 49538 8520.54 50 3.54 1.07 329.81 1169 1 576 1745 FG8 53150 9141.8 50 2.63 1.15 377.8 995 1 663 1658 FG7 56762 9763.06 50 0.39 1.23 429.02 166 3 2267 2433 FG1 89562 15404.66 65 1.8 1.18 286.84 517 0 0 517 F

22、H16 19970 3434.84 40 4.32 0.72 215.82 933 1 261 1194 FH15 25150 4325.8 40 0.69 0.91 335.4 231 1 414 645 FH14 29871 5137.81 50 4.62 0.65 125.25 579 1 209 788 FH13 32769 5636.27 50 1.98 0.71 149.36 295 1 252 547 FH12 39092 6723.82 50 3.61 0.85 209.21 756 1 358 1115 FH11 42314 7278.01 50 1.68 0.92 243.

23、52 409 1 420 829 FH10 45926 7899.27 50 2.52 0.99 285.05 718 1 495 1213 FH9 49538 8520.54 50 3.54 1.07 329.81 1169 1 576 1745 FH8 53150 9141.8 50 2.63 1.15 377.8 995 1 663 1658 FH7 56762 9763.06 50 0.29 1.23 429.02 126 3 2267 2393 FH1 89562 15404.66 65 1.65 1.18 286.84 474 0 0 474 由上表可知最不利环路1-2-3-4-5

24、-6-7-8-9-10-11-12-13-14-15-16的总阻力=82.075KPa。 检查并联管路的阻力平衡： 管段2-3-4-5-6-7-8（记总阻力为）与管段2-9（记总阻力为）并联，则不平衡率为 所以并联干管阻力平衡满足设计要求。 管段5-6-7-8（记总阻力为）与管段5-12-13（记总阻力为）并联，则不平衡率为 所以阻力不平衡，加阀门调节，增大支管阻力，消除不平衡。 7.6.3五层空调水系统水力计算 设计中五层空调水系统管网管段编号如图7-3所示。 图7-3 五层空调水系统水力计算图 表7-9 五层空调水系统水力计算表 序号 负荷（W） 流量(L/h) 管径 管长(m) (m/s

25、) R(Pa/m) Py(Pa) Pj(Pa) Py+Pj(Pa) VG1 87497 15049.48 65 5 1.15 274.19 1371 1.5 994 2365 VH1 87497 15049.48 65 5 1.15 274.19 1371 1.5 994 2365 E15 15455 2658.26 32 2.67 0.77 297.69 795 2.6 50766 51561 FG14 20040 3446.88 40 3.72 0.73 217.26 809 1 263 1072 FG13 25483 4383.08 40 1.29 0.92 343.97 443 1 4

26、25 869 FG12 30204 5195.09 50 4.02 0.65 127.91 515 1 214 729 FG11 33384 5742.05 50 2.58 0.72 154.75 399 1 261 660 FG10 39707 6829.6 50 5.29 0.86 215.56 1141 1 370 1511 FG9 44428 7641.62 50 6.06 0.96 267.43 1621 1 463 2084 FG8 49149 8453.63 50 2.63 1.06 324.83 855 1 567 1422 FG7 52602 9047.54 50 0.39

27、1.14 370.31 143 3 1947 2090 FG1 87497 15049.48 65 1.8 1.15 274.19 494 1.5 994 1488 FH9 20040 3446.88 40 4.32 0.73 217.26 939 1 263 1202 FH8 25483 4383.08 40 0.69 0.92 343.97 237 1 425 662 FH7 30204 5195.09 50 4.62 0.65 127.91 591 1 214 805 FH6 33384 5742.05 50 1.98 0.72 154.75 306 1 261 567 FH5 3970

28、7 6829.6 50 5.29 0.86 215.56 1141 1 370 1511 FH4 44428 7641.62 50 6.06 0.96 267.43 1621 1 463 2084 FH3 49149 8453.63 50 2.63 1.06 324.83 855 1 567 1422 FH2 52602 9047.54 50 0.29 1.14 370.31 109 3 1947 2056 FH1 87497 15049.48 65 1.65 1.15 274.19 453 1.5 994 1447 由上表可知最不利环路1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-1

29、3-14的总阻力=26.2682=52.5KPa。 检查并联管路的阻力平衡： 管段2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13-14（记总阻力为）与管段2-15-16-17-18-19-20-21-22-23（记总阻力为）并联， 则不平衡率为 所以并联干管阻力平衡满足设计要求。 7.6.4六层空调水系统水力计算 设计中五/六层空调水系统管网管段编号如图7-4所示。 图7-4 六层空调水系统水力计算图 表7-10 六层空调水系统水力计算表 序号 负荷（W） 流量(L/h) 管径 管长(m) (m/s) R(Pa/m) Py(Pa) Pj(Pa) Py+Pj(Pa) VG1 60699

30、10440.23 65 5 0.8 135.73 679 1.5 478 1157 VH1 60699 10440.23 65 5 0.8 135.73 679 1.5 478 1157 E13 10797 1857.08 32 7.17 0.54 150.81 1081 2.6 50374 51455 FG12 13645 2346.94 32 1.49 0.68 234.84 349 1 230 578 FG11 16976 2919.87 40 1.91 0.61 158.53 302 1 189 491 FG10 19783 3402.68 40 2.26 0.72 211.98 47

31、9 1 256 736 FG9 24082 4142.1 40 1.44 0.87 308.62 443 1 380 823 FG8 27000 4644 40 3.42 0.98 384.38 1313 1 477 1791 FG7 31299 5383.43 50 2.17 0.68 136.87 298 1 230 527 FG6 34267 5893.92 50 2.28 0.74 162.64 371 1 275 646 FG5 36876 6342.67 50 6.06 0.8 187.11 1134 1 319 1453 FG4 42622 7330.98 50 3.02 0.9

32、2 246.94 746 3 1278 2024 FG1 60699 10440.23 65 1.8 0.8 135.73 245 1.5 478 723 FH12 13645 2346.94 32 0.89 0.68 234.84 208 1 230 437 FH11 16976 2919.87 40 2.51 0.61 158.53 397 1 189 586 FH10 19783 3402.68 40 1.66 0.72 211.98 352 1 256 609 FH9 24082 4142.1 40 2.04 0.87 308.62 628 1 380 1008 FH8 27000 4644 40 2.82 0.98 384.38 1083 1 477 1560 FH7 31299 5383.43 50 2.77 0.68 136.87 380 1 230 610 FH6 34267 5893.92 50 1.68 0.74 162.64 273 1 275 548 FH5 36876 6342.67 50 6.06 0.8 187.11 1134 1 319 1453 FH4 42622 7330.98 50 2.93 0.92 246.94 723 3