《暖通空調(diào)工程設(shè)計(jì)》課件 第七章 空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（暖通空調(diào)工程設(shè)計(jì)）EngineeringDesignforHVAC

1第七章

空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)2空調(diào)工程常采用冷（熱）水作介質(zhì)，通過水系統(tǒng)將冷熱源產(chǎn)生的冷（熱）量輸送給換熱器、空氣處理設(shè)備等，并最終將這些冷（熱）量供應(yīng)至用戶。空調(diào)水系統(tǒng)主要由三部分組成：冷熱源：主要有冷（熱）水機(jī)組、熱水鍋爐和熱交換器等；輸配系統(tǒng)：水泵、供回水管道及附件；3）末端設(shè)備：如換熱器（包括表冷器、空氣加熱器、風(fēng)機(jī)盤管等）以及噴水室等熱濕交換設(shè)備和裝置。按使用對(duì)象不同，空調(diào)水系統(tǒng)可分為：熱水系統(tǒng)、冷凍水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)和冷凝水系統(tǒng)。37.1空調(diào)冷熱水系統(tǒng)的類型及參數(shù)7.2空調(diào)冷熱水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)7.3空調(diào)冷卻水系統(tǒng)7.4空調(diào)冷凝水系統(tǒng)7.5其他附件7.6空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟及案例第七章

空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)鍋爐《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50736-2012），對(duì)空調(diào)冷熱水的參數(shù)作如下規(guī)定：空調(diào)冷凍水系統(tǒng)供水溫度5～9℃，供回水溫差5～10℃；一般供水溫度7℃，回水溫度12℃，供回水溫差5℃。采用市政熱力或鍋爐供應(yīng)的一次熱源通過換熱器加熱二次空調(diào)熱水時(shí)，其空調(diào)熱水供水溫度宜根據(jù)系統(tǒng)需求和末端能力確定。對(duì)于嚴(yán)寒地區(qū)的預(yù)熱時(shí)，不宜低于70℃；對(duì)于一般的非預(yù)熱盤管，宜采用50~65℃。嚴(yán)寒地區(qū)空調(diào)熱水的供回水溫差不應(yīng)小于15℃，寒冷地區(qū)空調(diào)熱水的供回水溫差不應(yīng)小于10℃采用直燃式冷（溫）水機(jī)組、空氣源熱泵、地源熱泵等作為熱源，空調(diào)熱水供回水溫度和溫差應(yīng)按設(shè)備要求確定7.1空調(diào)冷熱水系統(tǒng)的類型及參數(shù)類型按用戶側(cè)水與冷熱源側(cè)是否通連：直接連接、間接連接；按與大氣接觸情況循環(huán)方式：開式循環(huán)、閉式循環(huán)；按水流路徑：同程系統(tǒng)和異程系統(tǒng)；按運(yùn)行調(diào)節(jié)的方法：定流量和變流量；按系統(tǒng)中循環(huán)泵的配置方式：一次泵、二次泵；按供回水制數(shù)（管數(shù)）：兩管制、四管制、分區(qū)兩管制。1.直接連接、間接連接直接連接水系統(tǒng)特點(diǎn)：負(fù)荷側(cè)管路中的水與冷熱源中的水是連通的系統(tǒng)稱為直連系統(tǒng)。直連系統(tǒng)中各設(shè)備的水力工況和熱力工況是相互影響的。效率較高，但適于中小系統(tǒng)。系統(tǒng)較大時(shí)，低區(qū)設(shè)備的承壓要注意；各支路的阻力與流量平衡比較困難1.直接連接、間接連接間接連接水系統(tǒng)特點(diǎn)系統(tǒng)管路中的水與冷熱源中的水是不連通的系統(tǒng)稱為間連系統(tǒng)，通常采用板式換熱器隔開。間連系統(tǒng)間各設(shè)備的水力工況是各自獨(dú)立的。換熱器會(huì)產(chǎn)生熱損失，效率較低，適合于大型系統(tǒng)或不宜直接連接的系統(tǒng)（如腐蝕、不同介質(zhì)等）。如高層建筑的高區(qū)與低區(qū)，供熱干網(wǎng)與各用戶，冰蓄冷系統(tǒng)。間接連接示意圖2.開式系統(tǒng)、閉式系統(tǒng)開式系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)蓄水箱有蓄水能力，與蓄冷水池配合簡(jiǎn)單室內(nèi)溫度波動(dòng)小開式系統(tǒng)缺點(diǎn)開式易腐蝕水泵要克服的靜壓大回水池開式水系統(tǒng)圖開式水系統(tǒng)圖2.開式系統(tǒng)、閉式系統(tǒng)開式適用場(chǎng)合冷凍機(jī)的調(diào)節(jié)不能滿足空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷變化蓄冷、蓄熱以削減高峰負(fù)荷末端采用噴水室2.開式系統(tǒng)、閉式系統(tǒng)閉式優(yōu)點(diǎn)腐蝕小水泵耗功小閉式缺點(diǎn)蓄冷能力弱，低負(fù)荷時(shí)，冷水機(jī)組頻繁開停適用場(chǎng)合末端采用表冷器高層建筑熱水開式、閉式系統(tǒng)除設(shè)蓄冷蓄熱水池等直接供冷供熱的蓄能系統(tǒng)及用噴水室處理空氣的系統(tǒng)外，空調(diào)水系統(tǒng)應(yīng)采用閉式循環(huán)系統(tǒng)3.同程、異程式優(yōu)缺點(diǎn)初投資水阻力，水泵功耗系統(tǒng)初調(diào)節(jié)的難易程度用水點(diǎn)的分布、阻力均勻狀況若末端設(shè)備支環(huán)路阻力較小，而負(fù)荷側(cè)干管環(huán)路較長且阻力比例較大時(shí)——同程若管路系統(tǒng)小，支管環(huán)路上末端設(shè)備的阻力大，其阻力占負(fù)荷側(cè)干管環(huán)路阻力的比例較大——異程垂直（豎向）同程的管路布置

冷熱損失設(shè)備承壓排氣裝置水平同程的管路布置對(duì)比？垂直同程和水平同程的管路布置4.兩管制、四管制、分區(qū)兩管制(1)兩管制在同一時(shí)間水管中僅送熱水或冷水，因此只需一根送水管和一根回水管的系統(tǒng)稱為兩管制系統(tǒng)。如風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)，普通的全空氣系統(tǒng)：夏天時(shí)管內(nèi)為冷水，冬天時(shí)管內(nèi)為熱水。是最常見的系統(tǒng)形式，投資較少，通常適于舒適性空調(diào)；兩管制水系統(tǒng)

僅有一套供水管路和一套回水管路，機(jī)房進(jìn)行冷熱切換優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單、布置方便、少占空間及投資缺點(diǎn)：不能同時(shí)供冷、供熱《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50736-2012）指出：“全年運(yùn)行的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，僅要求按季節(jié)進(jìn)行供冷與供熱轉(zhuǎn)換時(shí)，應(yīng)采用兩管制水系統(tǒng)”。我國高層建筑特別是高層旅館建筑大量建設(shè)的實(shí)踐表明，從我國的國情出發(fā)，兩管制系統(tǒng)能滿足絕大部分旅館的空調(diào)要求，同時(shí)也是多層或高層民用建筑廣泛采用的空調(diào)水系統(tǒng)方式。（2）四管制水系統(tǒng)系統(tǒng)中全年任何時(shí)候均供送熱水和冷水，因此可進(jìn)行各種加熱和冷卻處理的系統(tǒng)形式。熱水管路和冷水管路分別包括各自的供水管和回水管，總共四根管而得名。通常用于全年參數(shù)保證率高的場(chǎng)合，如賓館的總統(tǒng)套房，工藝性空調(diào)等，初投資高，占用面積多，運(yùn)行費(fèi)用高。四管制出現(xiàn)背景建筑面積大、進(jìn)深深，內(nèi)外區(qū)空調(diào)負(fù)荷矛盾計(jì)算機(jī)和信息產(chǎn)業(yè)建筑標(biāo)準(zhǔn)提高四管制水系統(tǒng)

優(yōu)點(diǎn)：自由選擇供熱或供冷的運(yùn)行模式精度控制缺點(diǎn)：①投資較大②管路較多《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50189—2005）規(guī)定：全年運(yùn)行過程中，供冷和供熱工況頻繁交替轉(zhuǎn)換或需同時(shí)使用的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，宜采用四管制水系統(tǒng)。因此，它較適合于內(nèi)區(qū)較大，或建筑空調(diào)使用標(biāo)準(zhǔn)較高且投資允許的建筑中

（3）三管制水系統(tǒng)將四管制中的熱水和冷水的回水管合并成一根管就變成三管制系統(tǒng)，具有四管制系統(tǒng)的所有功能，初投資減少，但效率降低（冷熱混合浪費(fèi)能量）三管制冷水熱水分別供給，回水管共用末端設(shè)備處冷熱切換，獨(dú)立供冷或供熱缺點(diǎn)：冷熱抵消末端控制和水量控制復(fù)雜回水溫度過高(4)分區(qū)兩管制水系統(tǒng)背景：兩管制功能不足、四管制投資高Zoningtwo-pipewatersystem定義：按建筑物的負(fù)荷特性將空氣調(diào)節(jié)分為冷水和冷熱水合用的兩個(gè)兩管制系統(tǒng)分區(qū)兩管制水系統(tǒng)

《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50189—2005）規(guī)定：當(dāng)建筑物內(nèi)有些空氣調(diào)節(jié)區(qū)需全年供冷水，有些空氣調(diào)節(jié)區(qū)則冷、熱水定期交替供應(yīng)時(shí)，宜采用分區(qū)兩管制水系統(tǒng)。4.定流量、變流量定流量（CWV）輸配管路流量保持恒定，房間溫度靠末端風(fēng)量、三通閥控制水泵功耗大二通閥調(diào)節(jié)水量三通閥調(diào)節(jié)水量適用場(chǎng)合間歇使用小系統(tǒng)（一機(jī)一泵）《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50019-2003），指出“設(shè)置2臺(tái)或2臺(tái)以上冷水機(jī)組和循環(huán)泵的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，應(yīng)能適應(yīng)負(fù)荷變化改變系統(tǒng)流量”。4.定流量、變流量變流量：輸配管路的水流量隨著末端裝置的調(diào)節(jié)而實(shí)時(shí)變化一級(jí)泵變流量若采用定速水泵，則水泵的運(yùn)行能量不節(jié)省末端流量由二通調(diào)節(jié)閥控制一級(jí)泵變水量系統(tǒng)的控制策略壓差旁通控制法一級(jí)泵的適用場(chǎng)合系統(tǒng)較小、各環(huán)路負(fù)荷特性或壓力損失相差不大的中、小型工程，宜采用一次泵系統(tǒng)。系統(tǒng)較大、當(dāng)各環(huán)路揚(yáng)程相差較大時(shí)不宜設(shè)置一次泵系統(tǒng)。二級(jí)泵二次泵分區(qū)供水213二級(jí)泵二次泵并聯(lián)運(yùn)行阻力相差不大二次泵控制策略二次泵采用壓差控制、一次泵采用流量盈虧控制變流量7.2冷熱水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)完成功能：用戶的水量需求得到滿足安全、穩(wěn)定：不超壓、不汽化、不漏氣節(jié)能一.完成功能用戶的水量需求得到滿足按最不利環(huán)路計(jì)算選取水泵1.冷熱水循環(huán)泵的配置冷熱水循環(huán)泵是否分開設(shè)置？夏季供回水溫差5℃，冬季10℃南方地區(qū)冬季空調(diào)負(fù)荷比夏季空調(diào)負(fù)荷小冬季汽——水換熱器阻力比夏季蒸發(fā)器小對(duì)于大中型工程的兩管制空調(diào)水系統(tǒng)，《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定“宜分別設(shè)置冷水循環(huán)泵和熱水循環(huán)泵”循環(huán)泵的臺(tái)數(shù)一次泵臺(tái)數(shù)：一泵對(duì)一機(jī)，不要求備用二次泵臺(tái)數(shù)：無需與冷水機(jī)組對(duì)應(yīng)，應(yīng)按系統(tǒng)分區(qū)和每個(gè)分區(qū)的調(diào)節(jié)方式配置2.循環(huán)泵的參數(shù)及選型流量一次泵的流量為對(duì)應(yīng)冷水機(jī)組的流量乘以1.05~1.2的安全系數(shù)二次泵的流量為該區(qū)的冷負(fù)荷綜合最大值計(jì)算出的流量乘以1.05~1.2的安全系數(shù)揚(yáng)程閉式循環(huán)一次泵系統(tǒng)：管路、管件、冷水機(jī)組蒸發(fā)器、末端閉式循環(huán)二次泵系統(tǒng)：一次冷水泵為一次管路、管件和冷水機(jī)組蒸發(fā)器阻力之和；二次冷水泵為二次管路、管件及末端阻力之和設(shè)有蓄冷水池的開式循環(huán)一次泵系統(tǒng)：為閉式循環(huán)一次泵系統(tǒng)加上蓄冷水池最低水位到末端設(shè)備空氣冷卻器之間高差水泵揚(yáng)程為上述阻力分別乘以1.05~1.1的安全系數(shù)循環(huán)水泵的選型要求一般選用單級(jí)單吸離心泵，若流量超過500m3/h宜選用雙吸泵高層建筑應(yīng)明確提出對(duì)水泵的承壓要求為了降低噪聲，一般選用轉(zhuǎn)速1450r/min循環(huán)水泵性能曲線的選擇：平坦型、陡降型、駝峰型一用一備：平坦型多臺(tái)并聯(lián)：G過小，單臺(tái)運(yùn)行容易超載水泵的選擇流量揚(yáng)程冷凍水冷卻水定流量變流量冷凍水冷卻水沿程阻力局部阻力設(shè)備阻力沿程阻力局部阻力設(shè)備阻力冷卻塔阻力蒸發(fā)器空調(diào)末端布水器出水壓頭集水盤到布水器水靜壓2個(gè)性能參數(shù)3.冷水機(jī)組與水泵之間的連接一對(duì)一連接通過共用集管連接互為備用2用1備二、水系統(tǒng)的承壓及定壓水系統(tǒng)的最大壓力點(diǎn)：水泵出口停止運(yùn)行：hA=ho正常運(yùn)行：hA=ho＋Hpump-v2/2g起動(dòng)瞬間：hA=ho＋Hpump水泵全壓DCBE水系統(tǒng)的承壓水系統(tǒng)中常用設(shè)備的承壓能力蒸發(fā)器、冷凝器：國產(chǎn)，100m水柱；進(jìn)口特加強(qiáng)型，可達(dá)200m風(fēng)機(jī)盤管：100m水柱，175m水柱兩種管材：低壓250m，高壓10000m閥門：低壓160m，高壓10000m可能出問題可能出問題解決水系統(tǒng)的承壓方法解決高層建筑水系統(tǒng)承壓?jiǎn)栴}的辦法高低區(qū)空調(diào)系統(tǒng)分開冷源置于頂層高低區(qū)共用冷源，水系統(tǒng)分開—使用板式換熱器解決高層建筑水系統(tǒng)承壓?jiǎn)栴}的辦法板式換熱器7.3冷卻水系統(tǒng)組成：冷卻塔、冷卻水箱、加藥裝置、冷卻水泵、冷水機(jī)組冷凝器冷卻塔的類型逆流式、橫流式、噴射式和蒸發(fā)式構(gòu)成：塔體：玻璃鋼淋水裝置：填料層（木材、竹材）配水裝置通風(fēng)設(shè)備收水器（防飄水）集水池逆流式對(duì)比換熱效率電機(jī)耗功噪音飄水量引射式蒸發(fā)式冷卻水系統(tǒng)的形式下水箱式上水箱式多臺(tái)并聯(lián)冷卻塔的選型、冷卻塔要求的水量可按下式計(jì)算:Q---冷卻塔水量t/h；Qc---為冷凝器的負(fù)荷，KW；Qe---為蒸發(fā)器的冷量，KW；△T---為冷卻水進(jìn)出口溫差（℃），壓縮式制冷機(jī)△t=5℃，吸收式制冷機(jī)△t=6℃；k考慮制冷機(jī)耗功的熱量系數(shù)，對(duì)壓縮式制冷機(jī)，k=1.25-1.3m3/h7.4冷凝水系統(tǒng)1.水封的設(shè)置2.泄水支管：坡度0.01，水平干管0.0033.冷凝水管材：防銹、軟管下垂——鍍鋅鋼管、PVC防結(jié)露4.冷凝水水管管徑：0.4~0.8kg/kW5.冷凝水的排放：空氣隔斷6.冷凝水排水系統(tǒng)常遇到的問題及解決辦法

水封設(shè)置冷凝水管的設(shè)計(jì)可以根據(jù)機(jī)組的冷負(fù)荷Q（kW）按下列數(shù)據(jù)近似選定冷凝水管的公稱直徑；冷凝水排水系統(tǒng)常遇到的問題及解決辦法無坡、小坡、反坡——漏水集水盤不平、出水口堵塞——漏水保溫（閥門、集水盤底）不夠，二次凝水就近排放，一般大等于ＤＮ２０7.5其他附件887.5.1關(guān)斷閥和調(diào)節(jié)閥水系統(tǒng)初調(diào)以及維護(hù)管理的關(guān)閉都需要閥門。由于閥門結(jié)構(gòu)方面的原因，閘閥、截止閥基本上不具備調(diào)節(jié)能力，大多用于只需要開、閉的場(chǎng)所，除了系統(tǒng)檢修需要時(shí)關(guān)閉，其余時(shí)間處于常開狀態(tài)。從結(jié)構(gòu)上看，截止閥的密閉性優(yōu)于閘閥，但截止閥尺寸也大于閘閥，因此通常在大管徑上采用閘閥（≥50mm），小管徑采用截止閥。蝶閥具有一定的調(diào)節(jié)能力，其調(diào)節(jié)性能接近于線性，且尺寸很小，但關(guān)閉的嚴(yán)密程度不如閘閥與截止閥(尤其是小管徑)。因此，在一些大管徑場(chǎng)所，蝶閥有替代閘閥的趨勢(shì)，在一些需要一定調(diào)節(jié)能力要求的小管徑場(chǎng)所，它也可以替代調(diào)節(jié)閥。調(diào)節(jié)閥的閥芯通常近似錐形結(jié)構(gòu)，具有較好的調(diào)節(jié)能力，對(duì)于需要流量調(diào)節(jié)(如初調(diào)試)的場(chǎng)所，采用它是比較合理的。其外形尺寸與同口徑的截止閥相當(dāng)，價(jià)格略貴。7.5其他附件897.5.2平衡閥平衡閥可以分為靜態(tài)平衡閥(手動(dòng)平衡閥)，動(dòng)態(tài)平衡閥(自動(dòng)流量平衡閥)和多功能平衡閥三大類。當(dāng)設(shè)計(jì)工況并聯(lián)環(huán)路之間壓力損失相對(duì)差額超過15%時(shí)，應(yīng)采用靜態(tài)平衡閥平衡環(huán)路之間的阻力差。7.5其他附件907.5.2平衡閥動(dòng)態(tài)平衡閥實(shí)際上是一種保持流量不變的定流量閥。其功能是：當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)有些末端設(shè)備，如風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組、新風(fēng)機(jī)組等調(diào)節(jié)閥，隨空調(diào)負(fù)荷的變化進(jìn)行調(diào)節(jié)后導(dǎo)致管網(wǎng)中壓力發(fā)生改變時(shí)，使其他末端設(shè)備的流量保持不變，仍然與設(shè)計(jì)值相一致。7.5其他附件917.5.2平衡閥隨著平衡閥應(yīng)用的發(fā)展，平衡閥與多種功能性閥門與設(shè)備的配合使用日益增多，出于空間和性能組合優(yōu)化的考慮，平衡閥也可向多功能性化發(fā)展，見圖7-47。7.5其他附件927.5.3分、集水器分水器起到向各分路分配水流量的作用，集水器起到由各分路、環(huán)路匯集水流量的作用。分水器和集水器是為了便于連接各個(gè)水環(huán)路的并聯(lián)管道而設(shè)置的，起到均壓作用，以使流量分配均勻。多于兩路供應(yīng)的空調(diào)水系統(tǒng)，宜設(shè)置分、集水器。分、集水器的直徑應(yīng)按并聯(lián)管道的總流量，通過該管徑時(shí)的斷面流