中央空调水系统设计.docx
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中央空调水系统设计.docx
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中央空调水系统设计
中央空调水系统:
(1)开式和闭式
开式系统:
设有一个蓄水池,当水池容量较大时,具有一定的蓄冷能力。
缺点是当末段设备与水池的高差较大时,要求水泵具有较大的扬程;在水泵停用后,管内直接与大气相通,加剧了管道内表面腐蚀,使管道的寿命缩短;系统末端设备的水利平衡较难实现。
闭式系统:
系统中介质不与空气接触,对管路、设备的腐蚀性小。
必须设置一定的定压设备,以保持建筑高端水管充满水,如采用膨胀水箱,水箱的水位应高出最高的系统水管1.5M以上,如采用气体定压罐,定压罐压力应高出系统内最低的静水压力点15kPa以上。
(2)同程和异程:
同程系统:
各并联环路中水的流程基本相同,系统水路容易实现平衡,流量分配均匀。
缺点是管路布置复杂,管路长,初投资费用大。
异程系统:
管路布置简单,节省管路及其占用空间,初投资比同程系统低。
缺点是水流量分配不均,系统很难实现平衡。
(3)水路计算:
在已知水流量和推荐流速下,确定水管管径及水流动阻力。
水系统水管管径的简易计算公式:
在空调系统中所有水管管径一般按照下述公式进行计算:
L(m3/h)
D(m)=
0.785x3600xV(m/s)
公式中:
L----所求管段的水流量
V----所求管段允许的水流速
根据计算结果,可选取和公称直径数值最为接近的管径来确定所求管段的管径。
一般,当管径在DN100到DN250之间时,流速推荐值为1.5m/s左右,当管径小于DN100时,推荐流速应小于1.0m/s,管径大于DN250时,流速可再加大。
进行计算是应该注意管径和推荐流速的对应。
(4)冷冻水系统设计:
a:
冷冻水泵扬程的组成
.制冷机组蒸发器水阻力:
一般为5~7mH2O;(具体可参看产品样本)
.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;(具体值可参看产品样本)
.回水过滤器阻力,一般为3~5mH2O;
.分水器、集水器水阻力:
一般一个为3mH2O;
.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!
b.冷冻水流量:
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选用或根据如下公式进行计算。
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为建筑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
C:
冷水机组和水泵的联接方式:
设计中常用的两种方式:
水泵、机组一对一设置水泵互为备用
高层建筑空调分区:
1、在高层建筑中,冷水泵谊设在冷水机组的蒸发器出口,以降低蒸发器工作压力。
2、高层建筑的冷水系统的竖向分区原则是取决于制冷、空调设备及配件的工作压力。
设计时应根据工程具体情况通过技术经济比较确定。
2.1、对于标准型冷水机组,蒸发器的工作压力为1.0MPa,其他末端设备及阀部件也在允许范围之内,冷水系统静压不大于1.0MPa时可不分区(水泵吸入式)。
系统静压大于1.0MPa时,应有竖向分区。
2.2、高、低区冷热源分开设置-------冷热源都集中设置在地下室时,冷水系统静压>1.0MPa的高区系统,应选择承压较高的设备(1.6MPa或2.0MPa);高区冷热源设备布置在中间设备层或顶层时,应妥善处理设备噪声及振动问题。
2.3、在中间设备层内面置水-水热交换器--------制冷机集中设置不分区,冷水系统静压不大于1.0MPa的低区直接供冷,超过1.0MPa的高区采用板式换热器换热供冷,冷水换热温差取0.5~1.5℃,热水换热温差取2~3℃。
高区空调末端设备出力应按二次水水温进行校核。
2.4、当高区部分负荷量不大或低与低区的使用性质和时间不同,可单独设置冷热源设备,例如采用自带冷热源的空调机组或风冷热泵等。
中小型工程一般采用一次泵系统。
系统较大,阻力较高,各环路阻力相差悬殊(100Pa以上)或环路之间使用功能有重大区别应分别设置冷,热水循环泵。
循环泵台数确定。
小型工程的两管制系统,可用冷水泵兼做热水泵使用,但应较合冬季使用的的水泵的流量,扬程及台数是否吻合。
大,中型工程应分别设置冷,热水循环泵。
一次泵的台数,应按冷水机组的台数一对一设置。
二次泵台数应根据冷水泵大小,各并联环路压力损失的差异程度,使用条件和调节要求,通过技术经济比较确定。
热水泵应根据供热系统规模和调节方式确定,不应少于两台,宜设备用泵,采用变频控制。
•水泵选择主要根据扬程和流量,以及水泵进出口接管管径
循环水泵的流量:
一次冷水泵的流量应对应冷水机组的冷水流量。
二次水泵的流量,应为按该区最大冷负荷综合最大值计算出来的流量。
计算水泵流量应附加5%-10%的裕量。
(5)冷热水系统的补水:
a:
空调冷、热水系统为闭式系统,通常取循环水量的1%作为正常补给水量。
补给水泵的流量通常不小于正常补水量的1-3倍(空调系统的补水应进行软化水处理,仅夏季供冷的系统可采用静电除垢的水处理装置)。
b:
补水水泵扬程的计算:
1)补水水泵扬程为系统最高点距补水泵接管处的垂直距离和
补水管路的沿程阻力损失和局部阻力损失。
2)力损失和局部阻力损失一般为3~5mH2O。
3)扬程应附加3-5m.
附:
水泵选型时应注意要使泵处于高效率区运行,选型时参考样册的流量扬程曲线及效率曲线。
冷水泵宜采用低比转数的单级离心泵,一般采用端吸泵,流量大于500m³/h宜采用双吸泵。
在高层建筑的空调系统设计中,应明确提出对水泵的承压要求。
c:
补给水箱的有效容积按1—1.5h的正常补水量。
根据前面所求得的扬程、流量以及水泵所在管段的管径,便可以在水泵样本中进行水泵的选择。
一般,冷冻水泵和冷水水泵的台数应和制冷主机一一对应,并考虑一台备用。
补水泵一般按照一用一备的原则选取。
选择水泵时需要把计算流量及扬程写清楚,按照样册的高频段选取。
一般,选择水泵时,水泵的进出口管径应比水泵所在管段的管径小一个型号或相同。
例如:
水泵所在管段的管径为DN125,那么所选水泵的进出口管径应为DN100或DN125。
(6)冷却水系统设计:
a:
冷却水泵扬程的组成:
.制冷机组冷凝器水阻力:
一般为5~7mH2O;(具体值可参看产品样本)
.冷却塔喷头喷水压力:
一般为2~3mH2O
.冷却塔(开式冷却塔)接水盘到喷嘴的高差:
一般为2~3mH2O
.回水过滤器阻力,一般为3~5mH2O;
.制冷系统水管路沿程阻力和局部阻力损失:
一般为5~8mH2O;
综上所述,冷却水泵扬程为17~26mH2O,
一般为21~25mH2O。
b:
冷却水流量:
一般按照产品样本提供数值选取,或按照如下公式进行计算,公式中的Q为制冷主机制冷量
X(1.15~1.2)
L(m3/h)=
Q(kW)
(4.5~5)℃x1.163
c:
冷却水塔选取:
选取冷却塔时,要根据当地的气象条件、进出口水温差,冷幅高(或进水温度)及处理水量,按冷却塔选用曲线或冷却塔选用水量表来选用。
d:
冷却水补水量:
冷却水补水量一般为冷却水循环水量的1~2%.
(7)冷却塔的选择
(6)
空调水系统中的冷却塔一般按照系统冷却水量进行选冷却塔的台数应和制冷主机一一对应,可不考虑备用
i.冷却塔的位置应通风良好,避免气流短路及建筑物高温高湿排气及非洁净气体的影响。
ii.多台冷却塔组合在一起,使用同以积水盘时,各并联塔之间风室应做隔断措施。
iii.多台冷却塔并联使用时,积水盘下应设连通管,或进出水管上均设电动两通阀。
(8)水质处理:
a:
水过滤:
无论开式和闭式系统,水过滤器都是系统设计中必须考虑的。
目前常用的水过滤器装置有金属网状、Y型管道式过滤器,直通式除污器等。
一般设置在冷水机组、水泵、换热器、电动调节阀等设备的入口管道上
b:
闭式水系统:
冷、热水系统中必须设置软化水处理设备及相应的补水系统。
(9)水系统的定压:
系统定压点:
选择在循环水泵的吸入口处。
空调水系统中常用的定压方式有三种:
膨胀水箱定压,补给水泵定压和气压定压罐定压。
1.当采用开式膨胀水箱定压方式,膨胀水箱的有效容积为膨胀水量Vp与调节水量Vt之和。
1)膨胀水量:
Vp=ąVc*△T
ą------水的膨胀系数,取0.0005
Vc――系统水容量
△T-水的平均温差(冷水取15°C,热水取45°C)
估算膨胀水量时:
冷水约0.1L/KW,热水0.3L/KW。
2)调节水量为补水泵三分钟的流量,且保持水箱调节水位不不小于200mm.
3)最低水位应高于系统最高点0.5m以上。
4)膨胀水箱可接膨胀管(靠压差产生微循环)进行保温,其应接在水泵的吸入端,膨胀管上不应有任何截断装置,管径按下表确定
系统冷负荷(KW)
小于350
350-1800
1801-3500
3501-7000
大于7000
膨胀管(DN)
20
25
40
50
70
一般,一万平方米左右建筑空调水系统膨胀水箱的容积为2~4立方
2.当采用开式膨胀水箱有困难时,可闭式隔膜膨胀水罐(又名落地膨胀水箱,定压补水罐)或补水泵变频定压方式。
目前此类定压方式在工程中普遍应用,但初投资较高。
选择时应权衡。
(10)水系统的泄水与排气:
a:
在水系统的最低点,应设置排水管和排水阀门,放水时间为2-3h。
b:
在水系统的最高点,应设计集气罐,在每个最高点(当无坡度敷设时,在水平管水流的终点)设置放空器。
(11)集水器、分水器、压力表、温度计、压差旁通阀:
a:
集分水器:
多于两路供应的空调水系统,宜设置集分水器。
集分水器的直径应按总流量通过时的断面流速(0.5-1.0m/s)初选,并应大于最大接管开口直径的2倍;
b:
压力表:
冷水机组、进出水管、水泵进出口及集分水器各分路阀门外的管道上,应设压力表;
c:
温度计:
冷水机组和热交换器的进出水管、集分水器上、集水器各支路阀门后、新风机组供回水支管,应设温度计
d:
压差旁通阀的选择:
在变水量水系统中,为保证流经冷水机组中蒸发器的冷冻水流量恒定,在多台冷水机组的供回水总管上设一条旁通管。
旁通管上安有压差控制的旁通调节阀。
最大的设计流量按一台冷水机组的冷冻水水量确定,管径直接按冷冻水管最大允许流速选择。
八、锅炉:
锅炉是民用建筑中作为暖通空调系统热源的主要设备之一。
按提供的热媒不同,分为:
热水锅炉和蒸汽锅炉。
按使用的燃料种类不同,分为:
燃煤锅炉、燃油锅炉和电加热锅炉。
蒸汽锅炉单位:
吨/h;热水锅炉单位:
Kal/h
换算关系:
1吨=60*104KcaL/h
九、换热设备:
常采用管壳式换热器和板式换热器,按照热媒形式不同,分为蒸汽-水换热器和水-水换热器。
简单计算公式计算换热器的换热面积:
Q=kmΔt
其中:
t=(t1+t2)/2-(t3+t4)/2国产换热器取k=3000-4000W/m2进口换热器取k=6000-7000W/m2
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