中央空调水系统水力平衡与水泵扬程设计计算书

中央空调水系统水力平衡与水泵扬程设计计算书暖通空调设计室工程名称：某大型商业综合体中央空调系统工程设计阶段：施工图设计编制单位：暖通空调设计室编制日期：2026年9月版本号：V1.0

目录TOC\o"1-2"\h\z\u第一章概述 第一章概述1.1编制目的本计算书针对某大型商业综合体中央空调水系统，进行全面、系统的水力平衡计算与水泵扬程设计计算。编制目的如下：（1）确定空调水系统各环路管径、流速及阻力损失，保证系统水力工况合理；（2）通过水力平衡计算，消除系统水力失调，确保各末端设备流量满足设计要求；（3）准确计算水泵扬程，合理选型，避免水泵选型过大造成能耗浪费或选型过小导致系统不满足使用要求；（4）校核系统运行压力、设备承压能力及安全性，防止因设计缺陷导致安全事故；（5）为系统安装、调试及运行管理提供理论依据和技术指导。1.2编制依据本计算书严格遵循以下国家及行业标准规范：《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012《建筑给水排水设计标准》GB50015-2019《工业循环水冷却设计规范》GB/T50102-2014《泵站设计标准》GB50265-2022《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243-2016《建筑机电工程抗震设计规范》GB50981-2014《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ26-2018《水泵综合性能试验方法》GB/T3216-2016《离心式水泵》GB/T13006-2015《流体输送用无缝钢管》GB/T8163-2018《低压流体输送用焊接钢管》GB/T3091-2015《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-20021.3工程概况本工程为某大型商业综合体，地下3层，地上6层，建筑高度35.5m，总建筑面积80,000m²，其中空调面积约60,000m²。建筑功能包括商业零售、餐饮、影院、娱乐及配套用房。空调冷源采用3台离心式冷水机组（2用1备），单台制冷量2,400kW；热源采用2台燃气真空热水锅炉，单台供热量2,400kW。空调水系统采用一次泵变流量系统，末端为风机盘管加新风系统。1.4设计范围本计算书设计范围包括：（1）空调冷冻水系统（含一次泵、二次泵如有）的水力计算与水泵扬程设计；（2）空调冷却水系统的水力计算与水泵扬程设计；（3）空调热水（采暖）系统的水力计算与水泵扬程设计；（4）各系统管路管径确定、阻力计算及水力平衡计算；（5）膨胀水箱、定压补水系统设计计算；（6）系统安全校核与验证。

第二章设计基础参数与负荷计算2.1室外气象参数本工程所在地夏季和冬季室外气象参数如下表所示：表2-1室外气象设计参数参数夏季空调夏季通风冬季空调冬季通风大气压力(hPa)959.2961.8973.1971.5室外计算干球温度(°C)35.232.5-8.5-3.0室外计算湿球温度(°C)26.8———室外相对湿度(%)62655855平均风速(m/s)2.22.52.02.3最多风向NENENNWNNW2.2室内设计参数表2-2室内空调设计参数房间功能夏季温度(°C)夏季相对湿度(%)冬季温度(°C)冬季相对湿度(%)新风量(m³/h·人)噪声标准dB(A)商业营业厅2655~652040~5020≤55餐饮2655~652040~5030≤55影院2655~652040~5020≤45办公2655~652040~5030≤45大堂2755~651840~5010≤55卫生间2660~7018——≤552.3空调冷负荷计算2.3.1冷负荷计算方法空调冷负荷采用谐波反应法（冷负荷系数法）进行计算，逐时计算建筑各朝向围护结构传热、太阳辐射热、人员散热散湿、照明散热、设备散热及新风负荷，取各时刻总和的最大值作为设计冷负荷。2.3.2冷负荷指标法估算在方案设计阶段，采用冷负荷指标法进行估算：Q式中：-Qc—空调总冷负荷，kW；-qc—空调冷负荷指标，W/m²，根据建筑功能及节能标准取120W/m²；-Ac—空调面积，m²代入计算：Q2.3.3分项冷负荷明细表2-3空调冷负荷分项明细表负荷项目负荷(kW)占比(%)围护结构传热1,15216.0透过玻璃太阳辐射1,00814.0人员散热1,80025.0照明散热1,08015.0设备散热1,29618.0新风负荷86412.0合计7,2001002.4空调热负荷计算2.4.1热负荷计算方法冬季空调热负荷按稳态传热法计算，包括围护结构基本耗热量、附加耗热量（朝向、风力、高度、外门开启等）及新风加热负荷。2.4.2热负荷指标法估算Q式中：-Qh—空调总热负荷，kW；-qh—空调热负荷指标，W/m²，取80W/m²；-Ac—代入计算：Q2.5水系统流量确定2.5.1冷冻水流量冷冻水供回水温度采用7°C/12°C，供回水温差Δt=5G式中：-Gchw—冷冻水系统总流量，m³/h；-Qc—总冷负荷，kW，取7,200kW；-c—水的比热，kJ/(kg·°C)，取4.187kJ/(kg·°C)；-ρ—水的密度，kg/m³，7°C时取999.9kg/m³；-Δtchw—冷冻水供回水温差，代入计算：G考虑10%的安全裕量及管道漏损：G取设计流量Gchw单台冷水机组冷冻水流量（2用1备，每台承担50%）：G2.5.2冷却水流量冷却水供回水温度采用32°C/37°C，温差Δt=5冷水机组COP取5.5，则压缩机功率：P冷却水总排热量：Q冷却水流量：G式中Δtcw=5°C，G考虑10%裕量：G取设计流量Gcw单台冷却塔冷却水流量：G2.5.3空调热水流量热水供回水温度采用60°C/50°C，温差Δt=10G式中60°C时水密度取983.2kg/m³，ΔthwG考虑10%裕量：G取设计流量Ghw

第三章水系统方案设计3.1水系统形式选择3.1.1系统形式比较空调水系统按不同分类方式有多种形式，各有优缺点及适用条件。表3-1水系统形式比较表分类方式系统形式优点缺点适用条件水量调节定流量系统系统简单，初投资低，运行稳定部分负荷时水泵能耗大，不节能小型系统、负荷稳定水量调节变流量系统部分负荷时节能效果显著系统较复杂，需配置自控设备大、中型系统，负荷变化大管路制式两管制系统简单，初投资低不能同时供冷供热，过渡季不灵活一般舒适性空调管路制式四管制可同时供冷供热，调节灵活系统复杂，初投资高，占用空间大高标准建筑、内外区差异大环路布置同程式水力稳定性好，易平衡管路较长，初投资略高大、中型系统环路布置异程式管路短，初投资低水力失调严重，平衡困难小型系统、支路少水泵设置一次泵系统系统简单，初投资低水泵扬程叠加，调节灵活性差中小型系统水泵设置一、二次泵系统调节灵活，节能效果好系统复杂，初投资高大型系统、环路阻力差异大3.1.2本工程系统形式确定根据本工程规模（空调面积60,000m²，总冷负荷7,200kW）、建筑功能及节能要求，确定水系统形式如下：（1）冷冻水系统：采用一次泵变流量两管制同程式系统。冷水机组侧定流量，用户侧变流量，通过分集水器之间的压差旁通阀实现流量匹配。（2）冷却水系统：采用一次泵定流量系统，每台冷水机组对应一台冷却水泵和一台冷却塔，一一对应设置。（3）空调热水系统：采用一次泵变流量两管制同程式系统，锅炉侧定流量，用户侧变流量。（4）系统竖向不分区，最大工作压力小于1.6MPa，设备及管材均按1.6MPa等级选用。3.2变流量系统工作原理一次泵变流量系统通过在末端设备设置电动两通调节阀，根据室内负荷变化调节水流量。系统总水量随负荷变化而变化，水泵采用变频控制，根据分集水器间压差变化调节水泵转速，实现节能运行。系统设置旁通管，当用户侧总流量小于冷水机组最小允许流量（通常为额定流量的50%~70%）时，旁通阀开启，保证冷水机组蒸发器流量稳定。旁通管管径按一台冷水机组额定流量的50%~100%确定：d式中：-dbp—旁通管管径，m；-Gbp—旁通管设计流量，m³/h，取单台机组流量的70%；-vbp—旁通管内流速，m/s单台机组冷冻水流量Gchw,Gd取旁通管管径DN350。3.3同程式系统设计同程式系统通过使各并联环路的管路总长度基本相等，实现各环路阻力的自然平衡。本工程冷冻水系统采用垂直同程布置，供水干管和回水干管分别敷设在设备层和顶层，各楼层支管从同一点接出，保证各楼层环路长度相等。同程式系统各环路阻力不平衡率应控制在15%以内，对于不能满足要求的环路，设置静态平衡阀进行调节。3.4系统分区与承压分析3.4.1系统静压计算系统最低点静压由系统水柱高度和定压点压力决定。P式中：-Pst—系统最低点静压，Pa；-ρ—水的密度，kg/m³，取1,000kg/m³；-g—重力加速度，m/s²，取9.81m/s²；-H—系统最高点与最低点的垂直高度差，m，本工程取38m（含地下3层至屋顶设备高度）；-Pdp—定压点压力，Pa，取P3.4.2系统最大工作压力系统最大工作压力出现在水泵出口处，为静压与水泵扬程之和：P式中Hpump为水泵扬程，初步估算为32mH₂O（0.314MPaP系统最大工作压力0.717MPa<1.6MPa，因此系统不分区，所有设备、阀门、管材均按1.6MPa压力等级选用，满足安全要求。

第四章管路水力计算4.1管径确定原则与方法4.1.1管径确定原则空调水系统管径确定应遵循以下原则：（1）管内流速应在经济流速范围内，避免流速过高导致阻力损失过大、噪声超标及管道冲蚀，或流速过低导致管径过大、初投资增加及水中杂质沉积；（2）各并联环路阻力应尽量平衡，不平衡率不超过15%；（3）管道比摩阻（单位长度沿程阻力）宜控制在100~400Pa/m范围内，最不利环路比摩阻宜控制在200~300Pa/m；（4）管径应符合国家标准公称直径系列。4.1.2推荐流速范围表4-1空调水系统管道推荐流速管道类型公称直径DN(mm)推荐流速(m/s)最大允许流速(m/s)水泵吸水管≤2501.0~1.52.0水泵吸水管>2501.2~2.02.5水泵压水管≤2501.5~2.53.0水泵压水管>2502.0~3.03.5供水干管≤2501.0~2.02.5供水干管>2501.5~2.53.0回水干管≤2501.0~2.02.5回水干管>2501.5~2.53.0支管≤1000.5~1.01.5支管100~2500.8~1.52.0风机盘管连接管≤500.3~0.81.04.1.3管径计算公式管径根据流量和推荐流速确定：d式中：-d—管道内径，m；-G—管内水流量，m³/h；-v—管内设计流速，m/s。4.2沿程阻力计算4.2.1沿程阻力计算公式管道沿程阻力（摩擦阻力）采用达西-魏斯巴赫（Darcy-Weisbach）公式计算：h式中：-hf—沿程阻力损失，mH₂O；-λ—沿程阻力系数（摩阻系数），无量纲；-l—管道长度，m；-d—管道内径，m；-v—管内平均流速，m/s；-g—重力加速度，m/s²，取9.81m/s²4.2.2沿程阻力系数计算沿程阻力系数λ与管内流动状态（雷诺数Re）和管壁相对粗糙度有关。对于空调水系统，流动通常处于湍流过渡区或粗糙区，采用科尔布鲁克（Colebrook）公式计算：1式中：-ε—管壁绝对粗糙度，mm；-Re—雷诺数，无量纲。雷诺数计算公式：Re式中ν—水的运动粘度，m²/s。7°C时ν=1.50×10-6m²/s，32°C时ν=对于焊接钢管，管壁绝对粗糙度取ε=0.2mm（使用中），新钢管取ε=0.05mm4.2.3比摩阻计算单位长度沿程阻力（比摩阻）：R单位为mH₂O/m，换算为Pa/m乘以ρg。4.2.4冷冻水干管管径与沿程阻力计算以冷冻水系统最不利环路为例进行详细计算。（1）冷冻水总供水干管（冷水机组出口至分水器）流量G=1,361m³/h，选取流速d选取公称直径DN450，实际内径d=450mm（焊接钢管，外径480mm，壁厚6mm，内径468mm，按内径实际流速：v雷诺数（7°C水，ν=1.50Re相对粗糙度：ε由科尔布鲁克公式迭代求解得λ=比摩阻：R管段长度l=15h（2）冷冻水各楼层支管管径计算各楼层空调面积及负荷分配如下表，按负荷比例分配流量。表4-2各楼层冷冻水流量及管径计算表楼层空调面积(m²)负荷占比(%)流量(m³/h)设计流速(m/s)计算管径(mm)选用管径DN实际流速(m/s)比摩阻(Pa/m)1层12,00020272.21.82312501.57110.52层12,00020272.21.82312501.57110.53层10,00016.7227.31.72182001.95220.34层10,00016.7227.31.72182001.95220.35层8,00013.3181.01.62002001.55139.26层8,00013.3181.01.62002001.55139.2合计60,0001001,361—————4.3局部阻力计算4.3.1局部阻力计算公式管道局部阻力损失采用局部阻力系数法计算：h式中：-hj—局部阻力损失，mH₂O；-ξ—4.3.2常用管件局部阻力系数表4-3常用管件及阀门局部阻力系数表管件/阀门名称局部阻力系数ξ备注90°弯头（R/d=1.5）0.30标准弯头90°弯头（R/d=1.0）0.80急弯弯头45°弯头0.15—三通（直流）0.10—三通（支流）1.50—异径管（渐缩）0.10—异径管（渐扩）0.30—闸阀（全开）0.17—截止阀（全开）6.0—蝶阀（全开）0.30—止回阀（旋启式）2.0—止回阀（升降式）4.0—过滤器（Y型）1.5~2.0视孔径静态平衡阀（全开）3.0~5.0视型号电动两通阀（全开）2.0~4.0视型号水表2.0~4.0—入口（从水箱流入管）0.50—出口（从管流入水箱）1.00—4.3.3局部阻力当量长度法在工程计算中，也常采用当量长度法将局部阻力换算为沿程阻力：h式中ld为局部阻力当量长度，ml4.3.4最不利环路局部阻力计算以冷冻水系统最不利环路（6层最远末端）为例，计算局部阻力损失。环路流程：冷水机组蒸发器→供水总管→分水器→6层供水支管→风机盘管→6层回水支管→集水器→回水总管→冷水机组蒸发器。表4-4最不利环路局部阻力计算表序号管件/阀门名称规格数量局部阻力系数ξ流速(m/s)动压v2局部阻力(mH₂O)1冷水机组蒸发器—1设备阻力另计———290°弯头DN45040.302.200.2470.2963蝶阀（全开）DN45020.302.200.2470.1484止回阀DN45012.02.200.2470.4945软接头DN45020.202.200.2470.0996分水器入口/出口—20.502.200.2470.2477三通（支流）DN20011.501.550.1220.183890°弯头DN20060.301.550.1220.2209闸阀（全开）DN20020.171.550.1220.04210静态平衡阀DN20014.01.550.1220.48911Y型过滤器DN20012.01.550.1220.24412电动两通阀DN5013.00.800.0330.09813风机盘管—1设备阻力另计———14集水器入口/出口—20.502.200.2470.24715回水干管管件DN450综合1.502.200.2470.370合计——————3.177最不利环路局部阻力损失合计：hj=4.4最不利环路总阻力计算4.4.1最不利环路沿程阻力汇总表4-5最不利环路沿程阻力计算汇总表管段管径DN流量(m³/h)流速(m/s)比摩阻(Pa/m)管长(m)沿程阻力(kPa)机组出口至分水器4501,3612.2087.1151.31分水器至6层支管250→2001811.55139.2456.266层支管至末端508.50.80180.0305.40末端至6层回水支管50→2001811.55139.2304.186层回水支管至集水器200→2501811.55139.2456.26集水器至机组入口4501,3612.2087.1201.74合计————18525.15最不利环路沿程阻力合计：hf=4.4.2最不利环路管路总阻力管路总阻力（不含设备阻力）为沿程阻力与局部阻力之和：hh4.4.3管路阻力占比分析在空调水系统总阻力中，设备阻力通常占60%75%，管路阻力占25%40%。本工程管路阻力5.74mH₂O，加上设备阻力后总阻力约25~30mH₂O，管路阻力占比约20%~23%，处于合理范围。4.5各并联环路阻力平衡计算4.5.1水力平衡要求根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012第8.5.13条，空调水系统各并联环路之间的压力损失差值，不应大于15%。当超过15%时，应设置静态平衡阀或采取其他调节措施。不平衡率计算公式：δ式中：-δ—环路不平衡率，%；-ΔPmax—各并联环路中最大阻力，kPa；-ΔPmin4.5.2各楼层环路阻力计算表4-6各楼层并联环路阻力计算表楼层支管管径DN流量(m³/h)支管长度(m)沿程阻力(kPa)局部阻力(kPa)支管总阻力(kPa)与最不利环路差值(kPa)不平衡率(%)1层250272.2353.875.209.070.636.52层250272.2404.425.209.620.080.83层200227.3459.916.8516.76-7.06-73.34层200227.3459.916.8516.76-7.06-73.35层200181.0456.266.8513.11-3.41-35.46层（最不利）200181.0506.966.8513.8100由计算结果可见，3层、4层环路阻力明显大于其他楼层，不平衡率超过15%的规范要求。这是因为3层、4层流量较大（227.3m³/h）而管径仅为DN200，导致流速偏高、阻力增大。4.5.3水力平衡调整措施针对不平衡率超标的问题，采取以下调整措施：措施一：调整管径将3层、4层支管管径由DN200调整为DN250，降低流速和阻力。调整后3层支管：流量227.3m³/h，DN250，实际流速：v比摩阻约65Pa/m，沿程阻力=65×45=2.93kPa，局部阻力约4.10kPa，支管总阻力约7.03kPa。调整后不平衡率：δ仍超过15%，需进一步采取措施。措施二：设置静态平衡阀在各楼层支管回水处设置静态平衡阀，通过调节平衡阀开度增加阻力较小环路的阻力，实现各环路阻力平衡。静态平衡阀的设计压降取5~10kPa（约0.5~1.0mH₂O），保证有足够的调节裕量。调整后各环路通过平衡阀调节，阻力不平衡率控制在5%以内，满足规范要求。

第五章水力平衡设计5.1水力失调分析5.1.1水力失调的类型空调水系统水力失调分为静态水力失调和动态水力失调两类。（1）静态水力失调静态水力失调是指系统在设计、施工过程中，由于各环路管道长度、管径、局部构件数量不同，导致各环路实际阻力与设计值存在偏差，在系统初运行时各末端流量分配不均的现象。静态失调是稳态的、不随时间变化的。（2）动态水力失调动态水力失调是指系统在运行过程中，当某些末端的电动调节阀开度变化（负荷变化）时，引起系统总流量和压差变化，进而导致其他末端流量发生非期望变化的现象。动态失调是随时间变化的。5.1.2水力失调的危害水力失调会导致以下严重问题：（1）部分末端流量不足，室内温度达不到设计要求，影响空调效果；（2）部分末端流量过大，造成能源浪费，且可能产生噪声；（3）水泵运行偏离高效区，效率降低，能耗增加；（4）系统总流量偏大，供回水温差减小，冷水机组COP下降；（5）严重时可能导致水泵过载、电机烧毁等安全事故。5.2静态水力平衡设计5.2.1静态平衡阀工作原理静态平衡阀是一种具有特殊调节功能的阀门，通过改变阀芯与阀座的间隙（开度），改变阀门的阻力系数，从而调节通过阀门的流量。静态平衡阀还具有流量测量功能，可通过仪表测量阀门前后压差，根据阀门的流量特性曲线计算实际流量。静态平衡阀的流量计算公式：Q式中：-Q—通过阀门的流量，m³/h；-Kv—阀门的流量系数，m³/h，与阀门开度有关；-ΔP—阀门前后压差，kPa；-ρ—水的密度，kg/m³5.2.2静态平衡阀选型计算静态平衡阀的选型应遵循以下原则：（1）阀门公称直径应与管道直径一致或略小，避免阀门缩径过大导致阻力增加；（2）阀门全开时的阻力（设计压降）应占该环路总阻力的10%~20%，且不小于3kPa，以保证有足够的调节精度；（3）阀门的最大允许流量应大于设计流量的1.2倍。以6层支管静态平衡阀为例进行选型计算：设计流量Q=181.0m³/h，设计压降取ΔP所需流量系数：K查静态平衡阀选型表，DN200静态平衡阀在开度80%时Kv=650m³/h，满足要求。选用DN200静态平衡阀，设计开度80%5.2.3各环路静态平衡阀选型汇总表5-1各环路静态平衡阀选型表环路设计流量(m³/h)设计压降(kPa)所需Kv(m³/h)选用规格设计开度(%)全开Kv(m³/h)1层支管272.28962.0DN250751,2802层支管272.28962.0DN250751,2803层支管227.38803.0DN250651,2804层支管227.38803.0DN250651,2805层支管181.08639.6DN200808006层支管181.08639.6DN20080800冷冻水总管1,361104,304.0DN450706,1505.3动态水力平衡设计5.3.1动态水力平衡设备类型动态水力平衡设备主要有以下几种：表5-2动态水力平衡设备比较表设备类型工作原理优点缺点适用条件压差控制阀维持被控环路两端压差恒定结构简单，可靠性高不能精确控制流量支路、楼层环路动态流量平衡阀自动维持通过阀门的流量恒定流量控制精确初投资较高，有最小工作压差要求末端设备、重要支路动态平衡电动调节阀集动态平衡与电动调节于一体调节精度高，抗干扰能力强初投资高，结构复杂重要末端、AHU自力式压差控制阀利用介质自身压力驱动，无需外动力节能，无需电源调节精度有限，有最小压差要求支路、楼层环路5.3.2压差控制阀选型计算在各楼层回水支管设置自力式压差控制阀，维持该楼层供回水支管之间的压差恒定，保证该楼层内各末端电动调节阀工作在正常压差范围内。压差控制阀的设定压差为该楼层最不利末端环路的阻力损失：Δ式中：-ΔPcoil—末端盘管阻力，kPa，风机盘管取30kPa；-ΔPvalve—电动两通阀阻力，kPa，取15kPa；-ΔPpipeΔ压差控制阀的工作压差范围应包含设定压差，且阀门的最大允许流量应大于设计流量。选用DN200自力式压差控制阀，工作压差范围30~100kPa，最大流量250m³/h，满足要求。5.3.3分集水器压差控制系统总供回水压差（分集水器之间）采用压差传感器测量，信号送至水泵变频控制柜，控制水泵转速，维持分集水器间压差恒定。设定压差值为最不利环路从分水器到集水器的阻力损失（不含冷水机组和水泵）：Δ式中：-hpipe,user—用户侧管路阻力，kPa，取25.15kPa；-ΔPterminal—Δ取设定压差ΔPdh压差传感器量程选取0~100kPa，精度0.5级。5.4水力平衡调试方案5.4.1调试前准备（1）系统安装完毕，管道冲洗合格，水质符合要求；（2）水泵单机试运转合格，转向正确，运行平稳；（3）所有阀门处于全开状态（平衡阀除外），确认系统充满水，排尽空气；（4）准备好流量测量仪表（超声波流量计、平衡阀专用仪表）、压差计、温度计等；（5）编制调试方案，确定调试顺序和人员分工。5.4.2调试步骤第一步：总流量调试启动全部水泵（设计台数），测量系统总流量，通过调节水泵出口阀门或变频器，使总流量达到设计流量的100%~110%。第二步：支路流量平衡调试从最不利环路开始，依次调节各支路静态平衡阀开度，使各支路流量达到设计流量。采用比例调节法，每次调节后重新测量所有已调环路流量，反复迭代，直至所有环路流量偏差在±10%以内。第三步：末端流量调试调节各末端设备支管阀门，使各末端流量达到设计值。第四步：动态平衡调试模拟部分负荷工况（关闭部分末端电动阀），测量其他末端流量变化，验证动态平衡效果。各末端流量变化率应小于15%。5.4.3调试合格标准（1）各支路流量与设计流量偏差不超过±10%；（2）各末端流量与设计流量偏差不超过±15%；（3）系统总流量与设计流量偏差不超过+10%、-5%；（4）供回水温差达到设计温差的90%以上；（5）系统运行无异常噪声和振动。

第六章水泵选型与扬程计算6.1水泵流量确定6.1.1冷冻水泵流量冷冻水泵采用一次泵变流量系统，每台冷水机组对应一台冷冻水泵，一一对应设置。水泵流量按单台冷水机组额定流量的1.1倍确定：GG取冷冻水泵设计流量Gp水泵配置：3台（2用1备），单台流量750m³/h。6.1.2冷却水泵流量冷却水泵与冷水机组一一对应，单台流量：GG取冷却水泵设计流量Gp水泵配置：3台（2用1备），单台流量890m³/h。6.1.3热水泵流量热水泵采用一次泵变流量系统，2台（1用1备），单台流量：GG取热水泵设计流量Gp6.2水泵扬程计算6.2.1水泵扬程组成空调冷水系统水泵扬程由以下几部分组成：H式中：-H—水泵总扬程，mH₂O；-H1—冷水机组蒸发器（或换热器）水侧阻力，mH₂O；-H2—管路沿程阻力损失，mH₂O；-H3—管路局部阻力损失，mH₂O；-H4—末端设备（空调机组、风机盘管等）水侧阻力，mH₂O；-H5—6.2.2冷冻水泵扬程计算（1）冷水机组蒸发器阻力H根据冷水机组样本，单台制冷量2,400kW离心式冷水机组蒸发器水侧阻力为：H（注：实际取值应以机组样本为准，通常蒸发器阻力为5~10mH₂O）（2）管路沿程阻力H由第四章计算，最不利环路沿程阻力：H（3）管路局部阻力H由第四章计算，最不利环路局部阻力（不含设备）：H（4）末端设备阻力H最不利环路末端为风机盘管，其水侧阻力：H（注：风机盘管水侧阻力通常为2~5mH₂O，空调机组表冷器阻力通常为5~15mH₂O，本工程最不利环路为风机盘管，取3mH₂O）（5）安全裕量HHH（6）冷冻水泵总扬程H考虑到系统为变流量系统，且最不利环路可能存在施工偏差，取一定的附加裕量，最终确定冷冻水泵扬程：H6.2.3冷却水泵扬程计算冷却水系统流程：冷却水泵→冷水机组冷凝器→冷却水供水总管→冷却塔→冷却水回水总管→冷却水泵。（1）冷水机组冷凝器阻力HH（2）管路沿程阻力H冷却水系统管路较短（制冷机房至屋顶冷却塔），总长度约80m，比摩阻约200Pa/m：H（3）管路局部阻力H包括弯头、阀门、止回阀、软接头等，综合局部阻力系数约6.0，流速2.5m/s：H（4）冷却塔阻力及提升高度H冷却塔布水器阻力约2mH₂O，冷却塔进水口与水泵中心线的几何高度差约35m（冷却塔在屋顶，水泵在地下机房），但冷却水系统为开式系统，水泵扬程需克服几何提升高度：H（5）安全裕量HH（6）冷却水泵总扬程H取冷却水泵设计扬程：H6.2.4热水泵扬程计算热水系统流程：热水泵→板式换热器（或锅炉）→分水器→用户末端→集水器→热水泵。（1）换热器阻力H板式换热器水侧阻力：H（2）管路沿程阻力H热水系统管路与冷冻水系统共用管路（两管制），沿程阻力相同：H（3）管路局部阻力HH（4）末端设备阻力H风机盘管热水侧阻力（与冷水侧相同）：H（5）安全裕量HH（6）热水泵总扬程H取热水泵设计扬程：H6.3水泵工作点校核6.3.1管路特性曲线管路系统的阻力特性曲线方程为：H式中：-Hst—系统静扬程（几何提升高度），mH₂O，闭式系统Hst=0，开式系统为几何高度；-S—管路阻抗，mH₂O/(m³/h)²；-Q对于闭式冷冻水系统，HstS以冷冻水系统为例，设计流量Qdes=1,361m³/h（S6.3.2水泵并联工作点2台同型号水泵并联运行时，并联特性曲线为同一扬程下流量相加。单台水泵流量750m³/h、扬程20mH₂O，2台并联后在扬程20mH₂O时总流量1,500m³/h。管路特性曲线与水泵并联特性曲线的交点即为系统工作点。当Q=1H与水泵扬程一致，工作点匹配良好。单台水泵运行时（另一台备用），流量为设计流量的50%，此时管路所需扬程：H单台水泵在流量680.5m³/h时的扬程远大于5mH₂O，水泵将工作在大流量、低扬程区域，可能导致电机过载。因此，单台泵运行时应通过出口阀门节流或变频控制，使水泵工作在合理范围内。6.3.3水泵高效区校核水泵应工作在高效区内，即工作点流量不小于最佳效率点流量的70%，不大于120%。冷冻水泵最佳效率点（BEP）通常在额定流量的80%~100%处。本工程水泵额定流量750m³/h，设计工况下单台泵流量680.5m³/h（2台并联，总流量1,361m³/h），为额定流量的90.7%，处于高效区内。变流量运行时，当系统负荷降至50%，总流量降至680.5m³/h，单台泵运行流量680.5m³/h，仍为额定流量的90.7%，处于高效区。当负荷低于50%时，应变频降速运行，避免水泵工作在低效区。6.4水泵电机功率计算6.4.1水泵轴功率水泵轴功率计算公式：P式中：-Pshaft—水泵轴功率，kW；-ρ—水的密度，kg/m³；-g—重力加速度，m/s²，取9.81；-Q—水泵流量，m³/s；-H—水泵扬程，m；-η—水泵效率，%6.4.2冷冻水泵电机功率流量Q=750m³/h=0.2083m³/s，扬程H=20mP电机功率储备系数取1.15：P选用电机功率Pmotor=75kW（标准电机系列），电压380V，防护等级IP556.4.3冷却水泵电机功率流量Q=890m³/h=0.2472m³/s，扬程H=55mP电机功率储备系数取1.15：P选用电机功率Pmotor=220kW，电压380V，防护等级IP556.4.4热水泵电机功率流量Q=510m³/h=0.1417m³/s，扬程H=25mP电机功率储备系数取1.15：P选用电机功率Pmotor=55kW，电压380V，防护等级IP556.5水泵选型汇总表6-1水泵选型汇总表水泵类型数量(台)单台流量(m³/h)扬程(mH₂O)转速(r/min)电机功率(kW)效率(%)汽蚀余量NPSHr(m)控制方式冷冻水泵3(2用1备)750201,45075≥783.5变频冷却水泵3(2用1备)890551,450220≥764.0变频热水泵2(1用1备)510251,45055≥753.0变频6.6水泵汽蚀校核（NPSH）6.6.1有效汽蚀余量计算水泵入口处的有效汽蚀余量（NPSHa）计算公式：NPSHa式中：-NPSHa—有效汽蚀余量，m；-Pin—水泵入口处压力，Pa（绝对压力）；-vin—水泵吸入口流速，m/s；-Pv—6.6.2冷冻水泵汽蚀校核冷冻水泵入口压力由定压系统保证，定压点设在水泵吸入口处，定压压力为0.35MPa（表压），绝对压力：P吸入口流速vin=2.0m/s，7°C水的饱和蒸汽压NPSHaNPSHa水泵必需汽蚀余量NPSHr=3.5安全裕量：NPSHa满足汽蚀安全要求，且裕量充足。6.6.3冷却水泵汽蚀校核冷却水泵为开式系统，水泵从冷却塔集水盘吸水。集水盘水位与水泵中心线的几何高度差为35m（水泵在地下，冷却塔在屋顶），水泵为倒灌吸水。水泵入口压力（表压）：P式中Hgeo=35m，吸水管路损失P绝对压力：P32°C水的饱和蒸汽压Pv=4.76×NPSHaNPSHaNPSHr=4.0m，安全裕量43.79

第七章设备阻力计算7.1冷水机组阻力计算7.1.1蒸发器水侧阻力冷水机组蒸发器水侧阻力与蒸发器型式、管束排列、水流量及污垢系数有关。对于离心式冷水机组，蒸发器通常为满液式壳管换热器，水在管内流动，制冷剂在壳侧蒸发。蒸发器阻力计算公式：Δ式中：-ΔPf,evap—蒸发器管束沿程阻力，Pa；-Δ工程设计中，蒸发器阻力通常由设备样本提供。本工程选用单台制冷量2,400kW离心式冷水机组，蒸发器水侧阻力：Δ蒸发器水流量680.5m³/h，水侧进出水管径DN250，管内流速：v该流速在蒸发器管束允许范围内（3~4m/s）。7.1.2冷凝器水侧阻力冷凝器同样为壳管换热器，冷却水在管内流动，制冷剂在壳侧冷凝。冷凝器阻力：Δ冷凝器水流量807m³/h，进出水管径DN300，管内流速：v7.1.3冷水机组阻力对系统的影响冷水机组蒸发器和冷凝器阻力在系统总阻力中占比较大（冷冻水系统约占40%~45%），因此在水泵扬程计算中必须准确取值。若取值偏小，将导致水泵扬程不足，系统流量达不到设计值；若取值偏大，将导致水泵扬程过剩，能耗增加，且可能使机组承压过高。本工程冷水机组蒸发器和冷凝器水侧工作压力均为1.0MPa，系统最大工作压力0.717MPa，满足机组承压要求。7.2锅炉及换热器阻力计算7.2.1真空热水锅炉阻力本工程选用燃气真空热水锅炉，单台供热量2,400kW，出水温度60°C，回水温度50°C。锅炉内部换热器为铜管翅片式，水侧阻力：Δ锅炉水流量420.5m³/h（单台），进出水管径DN200。7.2.2板式换热器阻力（如有）若系统采用水-水板式换热器进行间接连接，板式换热器阻力计算公式：Δ板式换热器的阻力与板片型式、流道宽度、流量及介质粘度有关。通常板式换热器水侧阻力为30~80kPa。本工程热水系统采用锅炉直接供水，不设板式换热器。若后续改造为间接连接，板式换热器阻力取50kPa，需相应增加水泵扬程。7.3末端设备阻力计算7.3.1风机盘管阻力风机盘管是空调水系统中数量最多的末端设备，其水侧阻力对系统水力平衡影响较大。风机盘管表冷器通常为铜管铝翅片式，水在管内流动。风机盘管水侧阻力与排数、管程数、水流量有关。常用风机盘管阻力如下：表7-1风机盘管水侧阻力参考表风机盘管规格额定水量(m³/h)水侧阻力(kPa)水侧阻力(mH₂O)FP-340.32151.53FP-510.48181.83FP-680.64202.04FP-850.80222.24FP-1020.96252.55FP-1361.28282.85FP-1701.60303.06FP-2041.92323.26FP-2382.24353.57本工程最不利环路末端选用FP-170风机盘管，水侧阻力：Δ7.3.2空气处理机组（AHU）阻力空气处理机组表冷器水侧阻力通常大于风机盘管，因为表冷器排数更多（通常为4~8排），管程数也更多。表7-2AHU表冷器水侧阻力参考表表冷器排数迎面风速(m/s)水侧阻力(kPa)水侧阻力(mH₂O)4排2.0404.086排2.0606.128排2.0808.15本工程新风机组选用6排管表冷器，水侧阻力：Δ在水力计算中，若最不利环路经过AHU，则末端阻力应取AHU的阻力值。本工程最不利环路为风机盘管，取30kPa。7.3.3末端设备阻力的一致性要求同一并联环路中，各末端设备的阻力应尽量接近，否则会导致流量分配不均。若同一环路中既有风机盘管（阻力30kPa）又有AHU（阻力60kPa），应在阻力较小的末端支管设置平衡阀或调节阀，增加其阻力，实现环路平衡。7.4水处理设备阻力计算7.4.1水过滤器阻力空调水系统通常在水泵吸入口设置Y型过滤器或反冲洗过滤器，用于过滤水中杂质，保护水泵和设备。Y型过滤器阻力：ΔY型过滤器局部阻力系数ξ=1.5∼DN450Y型过滤器，流速2.2m/s，ξ=Δ考虑堵塞裕量，设计取值：Δ7.4.2电子水处理器阻力电子水处理器（高频电子除垢仪）阻力较小，通常为5~15kPa。本工程选用DN450电子水处理器，阻力：Δ7.4.3软化水设备阻力补水系统中的软化水设备（钠离子交换器）阻力为30~50kPa。本工程补水量较小，选用DN50软化水设备，阻力：Δ7.5分集水器阻力计算7.5.1分集水器设计要求分水器和集水器用于分配和汇集各支路水流，其设计应满足以下要求：（1）分集水器筒体直径应按最大流量时筒内流速不大于1.0m/s确定，通常按各支管截面积之和的1.5~2.0倍选取；（2）分集水器筒体长度按支管数量、间距及两端裕量确定，支管间距通常为150~300mm；（3）分集水器上应设置压力表、温度计、排气阀、排污阀；（4）分集水器之间设置旁通管及旁通阀（变流量系统）。7.5.2分水器直径计算分水器最大流量为总流量1,361m³/h，筒内流速取0.8m/s：D选用分水器筒体直径D=800mm，长度L实际筒内流速：v满足要求。7.5.3分集水器阻力由于分集水器筒内流速较低，其阻力主要为进出口局部阻力，通常较小：Δ本工程取分集水器阻力：Δ该阻力已包含在第四章局部阻力计算中。7.6设备阻力汇总表7-3冷冻水系统设备阻力汇总表设备名称数量单台阻力(kPa)单台阻力(mH₂O)备注冷水机组蒸发器2台运行808.15最不利环路经过1台风机盘管—303.06最不利环路末端Y型过滤器1121.22含堵塞裕量电子水处理器1101.02—分集水器1组80.82—静态平衡阀180.82设计开度电动两通阀1151.53全开设备阻力合计—16316.62—设备阻力在冷冻水系统总阻力中占比：16.62处于合理范围（60%~80%）。

第八章膨胀水箱与定压补水设计8.1系统水容量计算8.1.1管道水容量空调水系统的水容量包括管道内水容量和设备内水容量两部分。管道水容量按各管径管道长度和截面积计算：V式中：-Vpipe—管道总水容量，m³；-di—第i种管径管道内径，m；-li—第i表8-1冷冻水系统管道水容量计算表管径DN内径(mm)长度(m)单位长度水容量(L/m)水容量(m³)45046835172.06.0235036620105.22.1025026312054.36.5220021120035.07.0015015915019.92.981001063008.822.6580842005.541.1150535002.211.10合计—1,525—29.488.1.2设备水容量表8-2设备水容量计算表设备名称数量单台水容量(m³)总水容量(m³)冷水机组蒸发器32.57.5分集水器1组1.81.8风机盘管800台0.0032.4空气处理机组20台0.051.0膨胀水箱连接管——0.5合计——13.28.1.3系统总水容量V单位空调面积水容量：v该值在合理范围内（通常0.5~1.5L/m²）。8.2膨胀水量计算8.2.1膨胀水量计算公式系统内水的体积随温度变化而膨胀或收缩，膨胀水量为系统从最低温度到最高温度的体积变化量：V式中：-Vexp—膨胀水量，m³；-Vtotal—系统总水容量，m³；-ρmin—最低水温时水的密度，kg/m³；-ρmax对于冷冻水系统，水温变化范围为5°C（冬季停机时）12°C（夏季回水），密度变化较小；对于热水系统，水温变化范围为5°C60°C，密度变化较大。本工程为两管制系统，冬季供热水、夏季供冷水，系统水温变化范围为5°C~60°C。5°C时水密度ρ5=1,000.0kg/m³；60°CV8.2.2考虑管道膨胀的修正实际上，管道和设备也会随温度变化产生热膨胀，其容积增大会部分抵消水的膨胀。管道材料为钢，线膨胀系数α=1.2×10-管道容积膨胀量：V净膨胀水量：V工程设计中通常忽略管道膨胀，偏于安全，取膨胀水量Vexp=8.3膨胀水箱容积计算8.3.1膨胀水箱容积组成膨胀水箱的有效容积由膨胀容积、调节容积和安全容积三部分组成：V式中：-Vtank—膨胀水箱有效容积，m³；-Vexp—膨胀容积，m³，即膨胀水量；-Vreg—调节容积，m³，用于容纳系统水位波动，通常取Vexp的20%~30%；-Vsafe—8.3.2膨胀水箱容积计算VVV选用有效容积为1.5m³的膨胀水箱，尺寸为1,200×18.3.3膨胀水箱各管管径确定表8-3膨胀水箱连接管管径表管名称作用管径备注膨胀管连接系统与水箱，传递膨胀水量DN50不允许装阀门循环管防止冬季水箱内水冻结DN32与膨胀管间距大于1.5m溢流管水箱水位过高时溢流DN50不允许装阀门，间接排水排污管水箱排污清洗DN32设阀门补水管向系统补水DN32设浮球阀或电磁阀信号管水位信号报警DN20接至控制室8.4定压点压力计算8.4.1定压点位置选择定压点（膨胀管与系统的连接点）应设置在水泵吸入口处（回水干管上），这样可以保证水泵入口始终为正压，避免水泵入口汽化，同时使整个系统在运行时均为正压。定压点压力应保证系统最高点在任何工况下都不出现负压（即不低于大气压），且有一定的裕量。8.4.2定压点静压计算定压点静压（系统不运行时的压力）应满足：P式中：-Pdp,st—定压点静压，Pa（表压）；-Hsys—系统最高点与定压点的垂直高度差，m，本工程取38m；-Psafe—安全裕量，PaP取定压点静压Pdp,系统最高点压力（静压）：P大于0，且有27kPa裕量，满足不汽化要求。8.4.3定压点运行压力系统运行时，水泵吸入口处的压力为定压点压力（因为定压点设在水泵吸入口），基本保持不变。水泵出口压力为定压点压力与水泵扬程之和：PP系统最低点（水泵出口）最大工作压力0.596MPa<1.6MPa，满足设备和管道承压要求。8.5补水泵选型计算8.5.1补水量计算系统补水量包括正常泄漏量和初次充水量。正常泄漏量按系统水容量的0.5%~1.0%/天计算：G初次充水量按系统总水容量的1.2倍（含冲洗用水），要求在2~4小时内充满：G补水泵流量应满足初次充水要求，取补水泵流量：G8.5.2补水泵扬程计算补水泵扬程需克服补水管路阻力、软化水设备阻力，并将水送至定压点压力：H式中：-Pdp/ρg—定压点压力对应的水柱高度，m，0.40×106/1,000×9.81=40.8m；-Hpipe,makeup—补水管路阻力，m，取5mH取补水泵扬程Hmakeup=8.5.3补水泵电机功率流量Q=18m³/h=0.005m³/s，扬程H=55mP电机功率储备系数1.2：P选用电机功率Pmotor=补水泵配置：2台（1用1备），单台流量18m³/h，扬程55m，电机功率7.5kW。补水泵采用变频控制，根据定压点压力信号自动启停和调节转速，维持系统压力稳定。

第九章水质处理与防腐防垢设计9.1水质要求9.1.1空调循环水水质标准根据《工业循环冷却水处理设计规范》GB/T50050-2017及《采暖空调系统水质标准》GB/T29044-2012，空调水系统水质应满足以下要求：表9-1空调水系统水质标准项目冷冻水/热水冷却水检测频率pH值7.0~10.07.0~9.0每周1次电导率(μS/cm)≤1,500≤3,000每周1次总硬度(mg/L，以CaCO₃计)≤400≤600每月1次总碱度(mg/L，以CaCO₃计)≤500≤500每月1次氯离子(mg/L)≤300≤500每月1次硫酸根(mg/L)≤300≤500每月1次总铁(mg/L)≤0.5≤1.0每月1次总铜(mg/L)≤0.1≤0.1每月1次悬浮物(mg/L)≤10≤20每月1次油含量(mg/L)≤5≤5每月1次异养菌总数(CFU/mL)≤1×10⁴≤1×10⁵每月1次生物黏泥量(mL/m³)—≤3每月1次9.1.2补水水质要求系统补水应采用软化水或除盐水，水质要求：总硬度pH悬浮物9.2水处理设备选型9.2.1软化水设备软化水设备（钠离子交换器）的产水量应满足系统补水要求。补水量最大为18m³/h（初次充水），正常补水量为0.018m³/h。软化水设备产水量按正常补水量的5~10倍选取，留有余量：G考虑到初次充水时可提前制备软化水储存在软水箱中，软化水设备选用产水量2m³/h的全自动钠离子交换器，配2m³软水箱。软化水设备工作交换容量按900mol/m³树脂计算，树脂装填量：V式中：-Hin—进水总硬度，mmol/L，取3.0mmol/L（约150mg/LCaCO₃）；-t—再生周期，h，取8h；-Ec—工作交换容量，mol/m³，取V选用树脂装填量0.1m³的软化水设备，满足要求。9.2.2电子水处理器在冷冻水和热水系统回水总管上设置高频电子水处理器，利用高频电磁场改变水的物理性质，达到防垢、除垢、杀菌、灭藻的目的。电子水处理器管径与管道一致，处理流量应大于系统最大流量。冷冻水系统选用DN450电子水处理器，处理流量1,500m³/h；冷却水系统选用DN500电子水处理器，处理流量2,000m³/h。9.2.3加药装置冷却水系统应设置自动加药装置，投加缓蚀阻垢剂和杀菌灭藻剂。加药装置包括计量泵、药箱、搅拌器、控制柜等。缓蚀阻垢剂投加量：D式中：-Ccorr—药剂浓度，mg/L，取100mg/L；-Gcw—冷却水系统总水量，m³，估算为D选用计量泵流量6L/h，扬程0.3MPa，药箱容积200L。9.2.4旁滤装置冷却水系统宜设置旁流过滤装置，过滤水量为循环水量的2%~5%：G选用处理水量50m³/h的旁滤装置，采用石英砂过滤器，过滤精度20~50μm。9.3管道防腐设计9.3.1管道材质选择空调水系统管道材质应根据系统工作压力、温度、水质及经济性综合确定。表9-2空调水系统管道材质选用表系统类型管径范围推荐材质连接方式工作压力冷冻水/热水DN≤100焊接钢管（镀锌）螺纹/沟槽≤1.6MPa冷冻水/热水DN125~300无缝钢管焊接/沟槽≤1.6MPa冷冻水/热水DN≥350螺旋缝焊接钢管焊接≤1.6MPa冷却水全部焊接钢管/无缝钢管焊接/沟槽≤1.0MPa补水全部镀锌钢管/PPR管螺纹/热熔≤1.0MPa本工程冷冻水和热水系统：DN≤100采用镀锌焊接钢管，DN125~300采用无缝钢管，DN≥350采用螺旋缝焊接钢管。冷却水系统全部采用焊接钢管。9.3.2管道防腐措施（1）除锈：管道安装前应进行喷砂或手工除锈，达到Sa2.5级或St3级标准；（2）刷漆：除锈后立即涂刷防锈漆两道，面漆两道。明装管道面漆颜色：冷冻供水管—蓝色，冷冻回水管—浅蓝色，热水供水管—红色，热水回水管—橘红色，冷却水管—绿色；（3）保温：冷冻水和热水管道应进行保温，保温材料采用难燃B1级橡塑海绵，厚度按防结露和节能要求确定：表9-3管道保温厚度表管径DN冷冻水管保温厚度(mm)热水管保温厚度(mm)冷却水管保温厚度(mm)≤5025301570~100303515125~200354020250~350404520≥400455025（4）防腐涂层：埋地管道采用加强级环氧煤沥青防腐，结构为”底漆-面漆-玻璃布-面漆-玻璃布-面漆”，总厚度≥0.6mm；（5）阴极保护：对于大型埋地管道，可采用牺牲阳极法进行阴极保护。9.3.3管道坡度与排气空调水系统管道应有不小于0.003的坡度，坡向排水点。系统最高点设置自动排气阀，最低点设置排污阀。自动排气阀管径：d且不小于DN15。DN450干管最高点设DN50自动排气阀。

第十章系统调试与运行参数10.1系统冲洗10.1.1冲洗要求管道安装完毕后，应进行水冲洗，清除管道内的焊渣、铁锈、泥沙等杂物。冲洗应符合以下要求：（1）冲洗前应将系统内的仪表、过滤器滤芯、止回阀阀芯等拆除或采取保护措施，冲洗后复位；（2）冲洗水流速应不小于1.5m/s，或冲洗流量不小于设计流量的70%；（3）冲洗应按主干管、支干管、支管的顺序分段进行；（4）冲洗水应从系统最低点排出，排至排水系统，不得在室内排放；（5）冲洗直至排出水色和透明度与入口水目测一致为合格。10.1.2冲洗流量计算以DN450主干管为例，冲洗流速1.5m/s：G冲洗时可利用系统水泵进行，2台冷冻水泵并联流量1,500m³/h>928.5m³/h，满足冲洗要求。10.1.3化学清洗对于运行多年的旧系统或污染严重的系统，应进行化学清洗。化学清洗包括碱洗、酸洗、钝化三个步骤：（1）碱洗：用0.5%1.0%的NaOH或Na₃PO₄溶液循环清洗68小时，去除油污；（2）酸洗：用3%5%的盐酸（加缓蚀剂）溶液循环清洗46小时，去除水垢和铁锈；（3）钝化：用0.5%1.0%的NaNO₂或Na₃PO₄溶液循环24小时，在金属表面形成钝化膜。化学清洗废液应处理达标后排放，不得直接排入市政管网。10.2水力平衡调试10.2.1调试仪表表10-1水力平衡调试主要仪表仪表名称规格/精度数量用途超声波流量计DN50~600，±1%2台管道流量测量平衡阀专用仪表配套2套平衡阀流量测量数字压差计0~100kPa，±0.5%2台压差测量数字压力表0~1.6MPa，±0.5%4块压力测量数字温度计-20~100°C，±0.2°C4支温度测量手持转速表0~3,000r/min1台水泵转速测量钳形功率表0~500kW，±1%1台电机功率测量10.2.2调试步骤详解第一步：系统充水与排气（1）关闭所有末端设备进出口阀门，打开各立管最高点排气阀；（2）启动补水泵，向系统充水，直至最高点排气阀连续出水后关闭；（3）逐个打开末端设备排气阀，排尽空气；（4）系统充水至定压压力0.40MPa，静置2小时，检查压力下降情况，确认无泄漏。第二步：水泵单机试运转（1）手动盘车，确认水泵转子转动灵活，无卡阻；（2）点动电机，确认转向正确；（3）启动水泵，运行30分钟，检查轴承温度（≤75°C）、振动（≤0.08mm）、噪声、电流、电压；（4）测量水泵进出口压力，计算实际扬程，与设计值比较。第三步：总流量调试（1）启动2台冷冻水泵，缓慢打开水泵出口阀门；（2）用超声波流量计测量总供水干管流量，调节水泵出口阀门或变频器，使总流量达到设计值1,361m³/h；（3）记录此时水泵进出口压力、扬程、电机电流和功率。第四步：支路流量平衡调试（比例法）（1）从最不利环路（6层）开始，调节6层静态平衡阀开度，使流量达到设计值181m³/h；（2）调节5层平衡阀，使5层流量达到设计值181m³/h，此时6层流量可能变化，重新微调6层；（3）依次调节4层、3层、2层、1层，每调节一层后，重新测量所有已调环路流量，反复迭代；（4）最终所有环路流量偏差在±10%以内，记录各平衡阀开度。第五步：末端流量调试（1）逐层调节各末端支管阀门，使每个末端流量达到设计值；（2）风机盘管流量可通过测量供回水温差间接验证，温差应接近设计温差5°C。第六步：动态平衡验证（1）模拟部分负荷：关闭50%的末端电动阀，测量剩余末端流量变化；（2）各末端流量变化率应小于15%；（3）观察水泵变频调节情况，分集水器压差应维持在设定值55kPa。10.2.3调试记录调试过程中应填写以下记录表格：（1）系统充水排气记录表；（2）水泵单机试运转记录表；（3）支路流量平衡调试记录表；（4）末端流量调试记录表；（5）动态平衡验证记录表；（6）系统运行参数记录表。所有记录应由调试人员和监理工程师签字确认，作为竣工验收资料。10.3系统运行参数10.3.1设计工况运行参数表10-2冷冻水系统设计工况运行参数参数数值单位备注系统总流量1,361m³/h2台泵运行单台水泵流量680.5m³/h—水泵扬程20mH₂O—供水温度7°C—回水温度12°C—供回水温差5°C—定压点压力0.40MPa表压水泵出口压力0.60MPa表压分集水器压差55kPa—水泵电机功率75kW单台系统运行压力≤0.72MPa最大表10-3冷却水系统设计工况运行参数参数数值单位系统总流量1,614m³/h单台水泵流量807m³/h水泵扬程55mH₂O供水温度32°C回水温度37°C冷却塔进水温度37°C冷却塔出水温度32°C水泵电机功率220kW10.3.2部分负荷运行参数变流量系统在部分负荷时，水泵变频运行，流量随负荷减小而降低。表10-4冷冻水系统部分负荷运行参数负荷率(%)系统流量(m³/h)水泵频率(Hz)水泵扬程(mH₂O)供回水温差(°C)单台泵功率(kW)节能率(%)1001,36150205.052.40901,2254717.75.041.221.4801,0894415.55.031.839.3709534113.45.023.954.4608173811.65.017.566.650681359.85.012.476.3注：水泵功率按相似定律P∝n由表可见，变流量系统在部分负荷时节能效果显著，50%负荷时节能率达76.3%。这也是本工程采用一次泵变流量系统的主要原因。

第十一章结果验证与安全校核11.1流速校核11.1.1管道流速校核所有管道流速应在推荐范围内，且不超过最大允许流速。表11-1管道流速校核表管段管径DN流量(m³/h)实际流速(m/s)推荐流速(m/s)最大允许(m/s)校核结果冷冻水总干管4501,3612.201.5~2.53.0合格冷冻水楼层支管2502721.571.0~2.02.5合格冷冻水楼层支管2002271.951.0~2.02.5合格冷冻水末端支管508.50.800.3~0.81.0合格冷却水总干管5001,6142.291.5~2.53.0合格热水总干管3504631.491.0~2.02.5合格水泵吸水管4507501.211.0~1.52.0合格水泵压水管4007501.531.5~2.53.0合格所有管道流速均在推荐范围内，满足要求。11.1.2流速噪声校核管道内水流速度过高会产生水流噪声，影响室内环境。根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012，空调水系统管道内水流速度应满足噪声要求：（1）干管内流速不宜大于3.0m/s；（2）支管内流速不宜大于2.0m/s；（3）末端连接管内流速不宜大于1.0m/s。本工程所有管道流速均满足上述噪声控制要求。11.2压力校核11.2.1系统工作压力校核系统各点工作压力应不超过设备和管道的额定工作压力。表11-2系统各点工作压力表位置静压(MPa)运行压力(MPa)额定压力(MPa)校核结果水泵出口（最低点）0.400.601.6合格冷水机组蒸发器入口0.400.521.0合格冷水机组蒸发器出口0.400.441.0合格分集水器0.400.42~0.471.6合格系统最高点0.0270.051.6合格风机盘管0.05~0.300.08~0.331.0合格所有设备和管道的工作压力均小于额定压力，满足要求。11.2.2系统最低点压力校核系统最低点为地下3层水泵出口处，运行压力0.60MPa，加上水锤压力（停泵水锤），最大瞬时压力：P停泵水锤压力估算：Δ式中：-a—水锤波传播速度，m/s，钢管中约1,000~1,200m/s；-Δv—流速变化量，m/s，停泵时流速从2.2m/s降至0。Δ直接水锤压力很大，但实际上由于水泵惯性、阀门关闭时间等因素，间接水锤压力远小于直接水锤。实际停泵水锤压力约为工作压力的1.3~1.5倍：P满足要求。为进一步降低水锤危害，系统采取以下措施：（1）水泵出口设置缓闭止回阀，关闭时间10~30秒可调；（2）水泵采用软启动器或变频器，启停时逐渐加减速；（3）系统设置水锤消除器（在水泵出口附近）。11.2.3系统最高点负压校核系统最高点在运行时可能因水泵抽吸产生负压，导致空气进入或水汽化。最高点运行压力：P式中hloss,topP最高点压力为正压22kPa，不会产生负压，满足要求。11.3水泵气蚀校核已在第六章6.6节进行了详细的汽蚀校核，冷冻水泵NPSHa=46.11m，NPSHr=3.5m，安全裕量42.61m；冷却水泵NPSHa=43.79m，NPSHr=4.0m，安全裕量39.79m。均远大于要求的0.5m安全裕量，不会发生汽蚀。11.4安全阀整定11.4.1安全阀设置位置空调水系统应在以下位置设置安全阀：（1）冷水机组蒸发器和冷凝器水侧进出口（或按机组要求）；（2）热水锅炉出口；（3）分集水器上；（4）水泵出口（如系统压力可能超过设备额定压力）。11.4.2安全阀整定压力安全阀整定压力应不超过设备额定工作压力，且不低于系统最高工作压力的1.05倍。表11-3安全阀整定压力表设置位置设备额定压力(MPa)系统最高工作压力(MPa)整定压力(MPa)排放压力(MPa)回座压力(MPa)冷水机组蒸发器1.00.520.800.880.72冷水机组冷凝器1.00.600.800.880.72热水锅炉1.00.450.700.770.63分集水器1.60.470.800.880.72安全阀排放管应接至安全地点，不得朝向人行通道。安全阀排放量应满足系统超压时能及时泄压，安全阀喉径：d式中Grel为安全阀排放量，取系统流量的20%；vrel为排放流速，取d选用DN100安全阀。11.5管道应力与支吊架校核11.5.1管道热伸长量计算空调水系统管道在运行时与安装时存在温度差，会产生热伸长。热伸长量计算公式：ΔL式中：-ΔL—管道热伸长量，mm；-α—管材线膨胀系数，mm/(m·°C)，钢管取1.2×10-2mm/(m·°C)；-L—管道计算长度，m；-Δt—计算温差，°C，热水系统取60-5=55以热水系统最长直管段100m为例：ΔL66mm的热伸长量必须通过补偿装置吸收，否则会产生巨大的热应力，导致管道或支吊架破坏。11.5.2热应力计算如果管道完全约束（无补偿），热应力为：σ式中E为钢材弹性模量，取2.06×10σQ235钢的许用应力为113MPa（100°C以下），136MPa>113MPa，不满足要求。因此必须设置补偿装置。11.5.3补偿装置设置管道补偿方式有自然补偿和补偿器补偿两种。（1）自然补偿：利用管道自身的L形、Z形弯管进行补偿，适用于管径较小、位移不大的场合。本工程支管尽量利用自然补偿。（2）波纹补偿器：对于长距离直管段，设置轴向型波纹补偿器。补偿器的补偿量应大于管道热伸长量。以100m直管段为例，热伸长量66mm，选用补偿量100mm的波纹补偿器，设置在直管段中间，每侧补偿50mm，满足要求。波纹补偿器处应设置主固定支架和导向支架，主固定支架承受的推力：F式中：-K—补偿器刚度，N/mm，取300N/mm；-ΔL—补偿量，mm，取50mm；-Pe—设计压力，Pa，取0.6MPa；-Ae—补偿器有效面积，m²，DN450约F主固定支架应能承受135kN的推力，支架设计应按此荷载校核。11.5.4支吊架间距管道支吊架最大间距应满足管道强度和刚度要求，间距过大将导致管道挠度过大，产生应力集中和排水不畅。表11-4空调水管道支吊架最大间距表管径DN保温管最大间距(m)不保温管最大间距(m)备注503.03.5—703.54.0—804.04.5—1004.55.5—1255.06.0—1505.56.5—2006.57.5—2507.08.5—3007.59.0—3508.09.5—4008.510.0—4509.010.5—5009.511.0—本工程所有管道支吊架间距按上表执行，确保管道安全运行。11.6