空調工程（第3版）課件：空調水系統(tǒng)

8.1空調冷熱水系統(tǒng)的形式8.2空調水系統(tǒng)的分區(qū)及定壓8.3空調冷熱水系統(tǒng)的設計8.4空調冷卻水系統(tǒng)8.5空調水系統(tǒng)的水力計算8.6空調冷凝水系統(tǒng)8.1空調冷熱水系統(tǒng)的形式8.1.1

開式循環(huán)系統(tǒng)和閉式循環(huán)系統(tǒng)1.開式循環(huán)系統(tǒng)（圖8-2）開式循環(huán)系統(tǒng)的特點是：①水泵揚程高（除克服環(huán)路阻力外，還要提供幾何提升高度和末端資用壓頭），輸送耗電量大；②循環(huán)水易受污染，水中總含氧量高，管路和設備易受腐蝕；③管路容易引起水錘現象；④該系統(tǒng)與蓄冷水池連接比較簡單（當然蓄冷水池本身存在無效耗冷量）。2.閉式循環(huán)系統(tǒng)（圖8-3）閉式循環(huán)系統(tǒng)的特點是：①水泵揚程低，僅需克服環(huán)路阻力，與建筑物總高度無關，故輸送耗電量??；②循環(huán)水不易受污染，管路腐蝕程度輕；③不用設回水池，制冷機房占地面積減小，但需設膨脹水箱；④系統(tǒng)本身幾乎不具備蓄冷能力，若與蓄冷水池連接，則系統(tǒng)比較復雜。8.1.2兩管制、四管制及分區(qū)兩管制水系統(tǒng)1.兩管制水系統(tǒng)（圖8-4）《民用建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》(GB50736—2012)8.5.3指出“當建筑物所有區(qū)域只要求按季節(jié)同時進行供給和供熱轉換時,應采用兩管制的空調水系統(tǒng)?！蔽覈邔咏ㄖ貏e是高層旅館建筑大量建設的實踐表明,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要求,同時也是多層或高層民用建筑廣泛采用的空調水系統(tǒng)方式。2.四管制水系統(tǒng)（圖8-5）四管制系統(tǒng)的優(yōu)點:①各末端設備可隨時自由選擇供熱或供冷的運行模式，相互沒有干擾，所服務的空調區(qū)域均能獨立控制溫度等參數；②節(jié)省能量，系統(tǒng)中所有能耗均可按末端的要求提供，不像三管制系統(tǒng)那樣存在冷、熱抵的問題。四管制系統(tǒng)的缺點:①投資較大，運行管理相對復雜②由于管路較多，系統(tǒng)設計變得較為復雜，管道占用空間較大。由于這些缺點，使該系統(tǒng)的使用受到一些限制?！豆步ㄖ?jié)能設計標準》（GB14650189—2015）規(guī)定：全年運行過程中，供冷和供熱工況頻繁交替轉換或需同時使用的空氣調節(jié)系統(tǒng)，宜采用四管制水系統(tǒng)。因此，它較適合于內區(qū)較大，或建筑空調使用標準較高且投資允許的建筑中。3.

分區(qū)兩管制水系統(tǒng)（圖8-6）《公共建筑節(jié)能設計標準》（GB14650189—2015）規(guī)定：當建筑所有區(qū)域只要求按季節(jié)同時進行供冷和供熱轉換時，應采用兩管制空調水系統(tǒng)；當建筑內一些區(qū)域的空調系統(tǒng)需全年供冷、其他區(qū)域僅要求按季節(jié)進行供冷和供熱轉換時，可采用分區(qū)兩管制空調水系統(tǒng)。分區(qū)兩管制系統(tǒng)與現行兩管制系統(tǒng)相比，其初投資和占用建筑空間與兩管制系統(tǒng)相近，在分區(qū)合理的情況下調節(jié)性能與四管制系統(tǒng)相近，是一種既能有效提高空調標準，又不明顯增加投資的方案，其設計與相關空調新技術相結合，可以使空調系統(tǒng)更加經濟合理。8.1.3同程式與異程式系統(tǒng)1.

同程式系統(tǒng)（1）垂直（豎向）同程的管路布置（圖8-7）（2）水平同程的管路布置（圖8-8）（3）垂直同程和水平同程的管路布置（圖8-9）2.

異程式系統(tǒng)（圖8-10）8.1.4定流量與變流量系統(tǒng)1.

定流量系統(tǒng)所謂定流量水系統(tǒng)是指系統(tǒng)中循環(huán)水量保持不變，當空調負荷變化時，通過改變供、回水的溫差來適應。2.

變流量系統(tǒng)

所謂變流量系統(tǒng)是指系統(tǒng)中供、回水溫差保持不變，當空調負荷變化時，通過改變供水量來適應?！睹裼媒ㄖ┡L與空氣調節(jié)設計規(guī)范》(GB50736—2012)指出:“冷水水溫和供回水溫差要求一致且各區(qū)域管路壓力損失相差不大的小型工程,宜采用變流量一級泵系統(tǒng);單臺水泵功率較大時,經技術和經濟比較,在確保設備的適用性、控制方案和運行管理可靠的前提下,可采用冷水機組變流量方式?！?.負荷側空調末端設備的能量調節(jié)方法利用電動三通閥進行機組能量調節(jié)的原理圖

利用電動兩通閥進行機組能量調節(jié)的原理圖8.1.5一級泵系統(tǒng)與二級泵系統(tǒng)1.

一級泵系統(tǒng)（1）一級泵定流量系統(tǒng)（圖8-13）（2）一級泵變流量系統(tǒng)（圖8-14）一次泵變流量系統(tǒng)的控制方法

壓差旁通控制法

恒定用戶處兩通閥前后壓差的旁通控制法2.

二級泵變流量系統(tǒng)（圖8-16）二級泵變流量系統(tǒng)的控制方法

二級泵采用壓差控制、一級泵采用流量盈虧控制

（圖8-17）

二級泵采用流量控制、一級泵采用負荷控制（圖8-18）8.2空調水系統(tǒng)的分區(qū)及定壓8.2.1

空調水系統(tǒng)的分區(qū)1.按承壓能力分區(qū)2.按負荷特性分區(qū)冷水機組的可能布置方式冷水機組設置在裙房的頂層（圖8-19）

冷水機組設置在塔樓中部的設備層內（圖8-20）冷水機組設置在塔樓的頂層（圖8-21）冷水機組設在地下設備層，在塔樓的技術設備層設水－水板式換熱器（圖8-22）將高區(qū)用的水－水換熱器和循環(huán)水泵移到地下設備層集中布置的方式（圖8-23）8.2.2空調水系統(tǒng)的定壓目前空調水系統(tǒng)定壓的方式有3種，即高位開式膨脹水箱定壓、隔膜式氣壓罐定壓和補給水泵定壓等。1.

高位開式膨脹水箱定壓方形膨脹水箱外形圖

（圖8-24）膨脹水箱配管示意圖（圖8-25）2.

氣壓罐定壓氣壓罐方式定壓的空調水系統(tǒng)工作原理圖（圖8-26）

補給水泵的定壓方式（圖8-27）8.3空調冷熱水系統(tǒng)的設計8.3.1

冷熱水循環(huán)泵的配置1.冷熱水循環(huán)泵是否分開設置的問題按照現行《民用建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》(GB50736—2012)8.5.11的規(guī)定,宜分別設置冷水循環(huán)泵和熱水循環(huán)泵。如果冬夏兩季合用循環(huán)水泵，工程上一般是按系統(tǒng)的供冷運行工況來選擇循環(huán)泵，供熱運行時系統(tǒng)和水泵工況不相吻合，往往使得水泵不在高效率區(qū)運行，或者系統(tǒng)的運行成為小溫差大流量，造成電能的浪費，因此，不宜合用。2.循環(huán)泵的臺數（1）一次冷水泵的臺數

采取“一泵對一機”（2）二次冷水泵的臺數按系統(tǒng)的分區(qū)和每個分區(qū)的流量調節(jié)方式來確定（3）熱水泵的臺數

根據供熱系統(tǒng)規(guī)模和運行調節(jié)方式確定。8.3.2循環(huán)泵的流量、揚程及水泵的選型1.循環(huán)泵的流量一級冷水泵的流量,應為所對應冷水機組的冷水流量;二級冷水泵的流量,應為按該區(qū)冷負荷綜合最大值計算出的流量。選擇冷水泵時所用的計算流量,應將上述流量乘以1.05～1.1的安全系數。2.循環(huán)泵的揚程3.循環(huán)泵的選型要求8.3.3冷水機組與冷水泵之間的連接(圖8-28)冷水機組和水泵通過管道一對一連接

冷水機組和水泵通過共用集管連接8.3.4空調水系統(tǒng)的補水、排氣、泄水及除污1.水系統(tǒng)的補水(1)系統(tǒng)補水量系統(tǒng)補水量則按系統(tǒng)水容量的2%取值。(2)補水點及補水泵的選擇(3)補水的水質要求(4)補水調節(jié)水箱2.水系統(tǒng)的排氣和泄水3.水系統(tǒng)設備入口的除污8.3.5空調水管的坡度和伸縮供水管道可無坡度敷設，但管內的水流速度不得小于0.25m/s。對于垂直管道，當長度超過40m時，應設置補償器。8.3.6空調水系統(tǒng)的附屬設備1.分水器和集水器（圖8-30）2.平衡閥（圖8-31）平衡閥的功能1）測量流量2）調節(jié)流量3）隔斷功能4）排污功能選用平衡閥時應注意事項

1）閥門的壓差(降)△p應大于3kPa，否則會影響測量的準確性，而閥門的局部阻力系數為10～14，按此折算出管內水流速度應大于0.7m／s，這樣可使閥門口徑與管徑相同，不作變徑。

2）平衡閥應盡可能設在回水管上，以保證供水壓力不致降低。

3）為使流經閥門前后的水流穩(wěn)定，保證測量精度，平衡閥應盡可能安裝在直管段上，滿足閥前為5D、閥后為2D的要求(D為管道公稱直徑)。當閥前為水泵時，直管段長度應加大至10D。3.過濾器或除污器立式除污器構造示意圖（圖8-32）

Y型過濾器（圖8-33）8.4空調冷卻水系統(tǒng)8.4.1

冷卻塔的設置1.冷卻塔的類型工程上常見的冷卻塔有逆流式（圖8-34）、橫流式、噴射式和蒸發(fā)式等4種類型。冷卻塔的特點及適用范圍（表8-4）2.冷卻塔的設置位置（1）制冷站設在建筑物的地下室，冷卻塔設在通風良好的室外綠化地帶或室外地面上。（2）制冷站為單獨建造的單層建筑時，冷卻塔可設置在制冷站的屋頂上或室外地面上。（3）制冷站設在多層建筑或高層建筑的底層或地下室時，冷卻塔設在高層建筑裙房的屋頂上。如果沒有條件這樣設置時，只好將冷卻塔設在高層建筑主（塔）樓的屋頂上，應考慮冷水機組冷凝器的承壓在允許范圍內。8.4.2冷卻水系統(tǒng)的型式1.下水箱（池）式冷卻水系統(tǒng)（圖8-35）2.上水箱式冷卻水系統(tǒng)（圖8-36）3.多臺冷卻塔并聯運行時的冷卻水系統(tǒng)（圖8-37）4.冷卻塔供冷系統(tǒng)冷卻塔直接供冷系統(tǒng)

冷卻塔間接供冷系統(tǒng)8.4.3

冷卻水系統(tǒng)設計中的幾個問題1.冷卻水泵的選擇2.冷卻水箱3.冷卻水補充水量4.冷卻水的水質要求8.5空調水系統(tǒng)的水力計算1.空調水系統(tǒng)的管材空調水系統(tǒng)中，常用管材有焊接鋼管、無縫鋼管、鍍鋅鋼管及PVC塑料管幾種。2.管內流速管內流速推薦值

水管流速表

管內水流速推薦值3.單位管長的摩擦阻力（比摩阻）冷水管路比摩阻宜控制在100Pa/m～300

Pa/m。當量絕對粗糙度，閉式系統(tǒng)K=0.2mm，開式系統(tǒng)K=0.5

mm。4.局部阻力系數閥門及管件的局部阻力系數

三通的局部阻力系數8.6空調冷凝水系統(tǒng)1.水封的設置

冷凝水盤出水口處均需設置水封,水封高