空調水系統設計理論

1、1空調水系統設計空調水系統設計2課程內容 冷凍水系統的設計 冷卻水系統的設計 冷凝水系統的設計 管道的安裝3我們的目標 初步掌握冷凍水系統的設計 學會冷卻水系統的設計 全面掌握冷凝水系統的設計 了解管道的安裝概要4空調水系統 冷凍水系統 風冷冷水機組 冷卻水系統 水冷柜機，水冷冷水機組 冷凝水系統 空調器的蒸發(fā)器,空調箱,風機盤管等表冷器5水的參數 溫度 oc 速度 m/s 密度 kg/m3 壓力 Pa , kgf/cm2 流量 m3/h 運動粘性系數 m2/s 比熱容 kcal/kg* oc 熱導率 kcal/m*h* oc溫度 oc密度 kg/m30999.810999.7320998.2

2、330995.6740992.2450988.076 閉式循環(huán)和開式循環(huán) 1. 閉式循環(huán)系統，管路系統不與大氣接觸，在系統 最高點設膨脹水箱并有排氣和泄水裝置的系統。 2. 開式循環(huán)系統，管路之間有貯水箱(或水池)通大氣空調冷凍水系統的分類蓄冷水池7空調冷凍水系統 兩管制，三管制，四管制 兩管制：供冷和供熱采用同一管路 三管制：分別設置供冷和供熱管路到換熱器，共用回水管 四管制：供冷和供熱的供回水管各自有獨立的管路系統RMMMP C8空調冷凍水系統 定水量和變水量 定水量系統：系統中循環(huán)水量為定值，負荷變化時，減少制冷量或 制熱量，改變供回水溫度的系統。 變水量系統：保持供水溫度在一定范圍內，

3、當負荷變化時，改變供水量的系統。 風機盤管M7 C7 C12 C風機盤管M7 C12 C溫控器二通閥溫控器三通閥9空調冷凍水系統 同程式 供回水干管中的水流方向相同，經過每一環(huán)路的管路長度相等。 異程式 供回水干管中的水流方向相反，經過每一環(huán)路的管路長度不等。10空調冷凍水系統11空調冷凍水系統二通閥三通閥水系統中風機盤管進口不能全部安裝二通閥，當所有房間溫度低于溫控器設定值時二通閥關斷，整個水路就不循環(huán)，造成機組損壞。建議全部采用三通閥有利于系統的節(jié)能?；?/3采用三通閥和1/3二通閥混合安裝。12 Y Y 型過濾器型過濾器 - - 隨機附件隨機附件 水壓力表水壓力表 溫度計溫度計 防震軟管

4、防震軟管 流量開關流量開關水管路水管路 (I) (I)13 膨脹水箱膨脹水箱- - 補充水補充水 - - 冷熱水的膨脹冷熱水的膨脹- - 建立回水壓力建立回水壓力 自動放氣閥自動放氣閥 - -自動排除水系統中的空氣自動排除水系統中的空氣 平衡閥平衡閥 ( (球閥或蝶閥球閥或蝶閥) )- - 調整水流量調整水流量 截止閥或閘閥截止閥或閘閥- - 用于維修用于維修/ /保養(yǎng)保養(yǎng)水管路水管路 (II) (II)14CHILLER機組1CHILLER機組2單向閥出水進水多臺機組并聯的水管連接示意圖機組內置水泵必須在機組出水管至總管之間加裝單向閥，避免只有一臺機組運轉時進回水短路15CHILLER機組1

5、CHILLER機組2出水進水多臺機組并聯的水管連接示意圖機組無內置水泵必須在機組出水總管上安裝水泵，減小機組的承壓單靠機組內置水泵不能滿足整個水系統的要求壓頭、水流量等CHILLER機組3CHILLER機組4外置水泵16空調水系統的分區(qū) 系統的承壓 1. 系統的最高壓力：在系統的最低處或水泵的出口處，設計時應對系統各點的壓力進行分析，選擇合適的構件和設備。 A.系統停止運行，A點承壓最大 PA=9.81h B.系統正常運行時 PA=9.81h+Pg-HCB-HBA PB=9.81h1+Pg-HCB c.系統開始運行時,閥還未打開 PB=9.81h1+P PA,PB- A點和B點的靜壓。 HCB

6、，HBA摩擦和局部阻力之和。 Pg，P水泵的靜壓和全壓BAhCh117空調水系統的分區(qū)2.設備的承壓(1) 管道，水煤氣管1 Mpa(2) 閥門，1.0, 1.6, 2.5 - 100MPa均有產品(3) 風機盤管，冷水表冷器，冷水機組等，一般按1 Mpa出廠3. 合理布置管路系統和設備的位置，有助于減少冷水機組設備及其部件的承壓。(1) 將循環(huán)水泵設置在蒸發(fā)器或冷凝器的出水端(2) 水泵供水管引向最高點的同程式布置。18水系統的分區(qū) 水系統的分區(qū) 1. 如層高不高，可僅有一個區(qū) 2. 按承壓需2個區(qū) 3. 按承壓需3個區(qū)冷水機組泵高層塔樓裙房冷水機組泵冷水機組19水管路設計 冷凍水或冷卻水流

7、速1. 壓力水管的水流速太大，對環(huán)路的平衡不利，且噪音增加。流速太小材料成本及安裝費用增加?？偣芰魉倏扇〈笠恍?，支管可取小一些。GBJ13-86推薦的流速(m/s) 管道公稱直徑(mm)管道種類水泵吸水管水泵出水管 1.5-2.0 2.0-2.5 2.0-3.0 1600 1.0-1.2 1.2-1.6 1.5-2.0設計手冊推薦的流速(m/s) 管 道加壓送水 主管 水泵 出口 水泵 入口 立管 支管 接自 來水自然送水2.4- 1.2-1.2- 0.9- 1.5- 0.9- 0.6-3.6 2.1 4.5 3.0 3.0 2.1 1.5 20水管路設計2.管材：低壓系統，DN50的可用焊接

8、鋼管，DN50的用無縫鋼管，高壓系統一律采用無縫鋼管。管道作保溫處理前要刷兩道防銹底漆。3.定水量系統的總水流量按最大負荷計算： 4.變水量系統的總水流量按下式計算 W=Qc ( t h-t j )W=n1n2Qc ( t h-t j )式中：W-冷水總水量 (m3/s)Q -各空調房間設計工況時 的負荷總和 ( kW )c -水的比熱容 ，取 4.19kJ/(kg. C) -水的密度，取1000kg/m3t h -回水的平均溫度( C )t j -供水溫度( C )n1-同時使用系數，例如賓館， 可取n1=0.7-0.8n2-負荷系數，如不仔細計算,以圍護結構負荷為主的，取0.7-0.821

9、水管路設計 管道的公稱直徑 由選取的各管段合適水流速，并根據各管段水流量算出管徑，并根據計算管徑選取靠近的標準管徑作為該段水管的管徑。W= (d/2)2 W- 水流量m3/sd - 水管內徑 m - 水流速 m/s22水管路設計 水管壓力損失1. 管道的摩擦壓力損失(沿程阻力)由流量和管徑查水管的水力計算圖，得出每米水管的壓力降(及流速)。23水管路設計2. 局部壓力損失(局部阻力) 由閥門，彎頭，三通等管路部件查表得出其等效長度。(局部阻力還有另外的計算方法)3. 水管壓力損失=(水管長度+管路部件等效長度)x壓力降/米24水泵所需揚程 開式水系統 閉式水系統 Hp=hf+hd+hm+hsH

10、p=hf+hd+hm式中：hf, hd-水系統總的沿程阻力和 局部阻力損失(pa)hm-設備阻力損失(pa)hs -開式水系統的靜水壓力(pa)設備阻力損失設備名稱 阻力(kpa)備注離心式冷凍機蒸 發(fā) 器 3 - 8 依不同產品定冷 凝 器 5 - 8 “吸收式冷凍機蒸 發(fā) 器 4 - 10 ”冷 凝 器 5 - 14 “設備名稱 阻力(kpa)備注冷 卻 塔 2 - 8 不同噴霧壓力冷熱水盤管 2 - 5 水流速度在0.8- 1.5m/s左右熱交換器 2 - 5 風機盤管機組 1 - 2 風機盤管容量愈大，阻自動控制閥 3 - 5 力愈大，最小3 kpa左右 25水泵軸功率 水泵的功率根據

11、全系統流量和水泵揚程確定。 計算公式為：水泵軸功率 (kW) = 揚程(m) 流量(L/S) (kg/L)102 水泵效率 -水的密度，kg/L26 膨脹水箱容量 采用閉式水系統時，為容納水系統內水的膨脹采用閉式水系統時，為容納水系統內水的膨脹量，應設置膨脹水箱量，應設置膨脹水箱 膨脹水量膨脹水量 V = (V = ( 1 1/ / 2 2 -1)V -1)V 水在水在4 4度時的密度最大度時的密度最大, , 1 1 =1, =1,膨脹量最膨脹量最大大, , V Vmaxmax = (1/ = (1/ 2 2 -1)V=v -1)V=v 1 , 1 , 2 2 為系統運行前后水的密度為系統運行

12、前后水的密度 可查有關手冊可查有關手冊 為水箱系數為水箱系數V V 為水系統的總容水量為水系統的總容水量 27膨脹水箱設計安裝要點 膨脹水箱安裝位置，應考慮防止水箱內水的凍結，若水箱安裝在非供暖房間內時，應考慮保溫。 膨脹管在重力循環(huán)系統時接在供水總立管的頂端；在機械循環(huán)系統時接至系統定壓點，一般接至水泵入口前，循環(huán)管接至系統定壓點前的水平回水干管上，該點與定壓點之間，應保持不小于1.5-3m的距離。 膨脹管、溢水管和循環(huán)管上嚴禁安裝閥門，而排水管和信號管上應設置閥門。 設在非供暖房間內的膨脹管，循環(huán)管理體制、信號管均應保溫。 一般開式膨脹水箱內的水溫不應超過95C。 28冷卻水系統 冷卻水系

13、統的分類 1。直流供水系統 2。循環(huán)冷卻水系統 冷卻塔的種類機械通風式冷卻塔一般有開放式和密閉式兩種。1。開放式冷卻塔冷卻塔的循環(huán)水量，由主機的制冷能力，冷卻水進出口溫度和成績系數確定。 冷卻塔的水量和風量W = 3600QcCW (tS1 - tS2)G = 3600Qc is2 - is1W - 水量(kg/h)G - 風量(kg/h)Qc-冷卻塔冷卻熱量(kW)，對壓縮式制冷 機取制冷機負荷的1.3倍左右，吸收式 為2.5倍左右。is1,is2-對應于ts1,ts2之飽和空氣焓值(kJ/kg)ts1,ts2-為室外空氣的進，出口濕球溫度CW-水的比熱(kJ/kgK)29冷卻水系統2. 密

14、閉式冷卻塔：一般用于大氣污染嚴重的地區(qū)或水源熱泵機組。30冷卻水系統 冷卻塔設置 空氣暢通 噪音及水流飛濺 校核結構承壓強度 補水量為冷卻塔循環(huán)水量的1-3%，補水水質 冷卻水箱的設置 冷卻水箱的功能，是增加系統水容量，使冷卻水循環(huán)泵能穩(wěn)定的工作，保證水泵入口不發(fā)生空蝕現象。冷卻塔水盤及冷卻水箱的有效容積應能滿足冷卻塔部件由基本干燥到濕潤成正常運轉情況所附著的全部水量。 浮球閥自動補水 加藥裝置 31冷卻水系統 冷卻水泵所需揚程 Hp = hf+hd+hm+hs+ho式中：hf,hd - 冷卻水管路系統總的沿程阻 力和局部阻力(mH2O) hm-冷凝器阻力( mH2O ) hs - 冷卻塔中水的提升高度(從冷 卻塔盛水池到噴嘴的高差)(mH2O) ho- 冷卻塔噴嘴噴霧壓力( mH2O )，