空調(diào)風、水系統(tǒng)設(shè)計

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1、第二章 空氣調(diào)節(jié)工程設(shè)計方法 2.1空調(diào)系統(tǒng)風道設(shè)計 2.1.1風道設(shè)計的基本知識 一 . 風道的布置原則 風道布置直接關(guān)系到空調(diào)系統(tǒng)的總體布置 ， 它與工 藝 、 土建 、 電氣 、 給排水等專業(yè)關(guān)系密切 ， 應(yīng)相互配合 、 協(xié)調(diào)一致 。 1 空調(diào)系統(tǒng)的風道在布置時應(yīng)考慮使用的靈活性 。 當系統(tǒng)服務(wù)于 多 個房間時 ， 可根據(jù)房間的用途分組 ， 設(shè)置各個支風道 ， 以便與調(diào)節(jié) 。 2 風道的布置應(yīng)根據(jù)工藝和氣流組織的要求 ， 可以采用架空明敷設(shè) ， 也可以暗敷設(shè)于地板下 、 內(nèi)墻或頂棚中 。 3 風道的布置應(yīng)力求順直 ， 避免復(fù)雜的局部管件 。 彎頭 、 三通等管 件應(yīng)安排得當 ， 管件與風

2、管的連接 、 支管與干管的連接要合理 ， 以 減少阻力和噪聲 。 4 風管上應(yīng)設(shè)置必要的調(diào)節(jié)和測量裝置 （ 如閥門 、 壓力表 、 溫度計 、 風量測定孔 、 采樣孔等 ） 或預(yù)留安裝測量裝置的接口 。 調(diào)節(jié)和測量 裝置應(yīng)設(shè)在便于操作和觀察的地方 。 5 風道布置應(yīng)最大限度地滿足工藝需要 ， 并且不妨礙生產(chǎn)操作 。 6風道布置應(yīng)在滿足氣流組織要求的基礎(chǔ)上，達到美觀、實用的原 則。 二 . 風管材料的選擇 用作風管的材料有薄鋼板 、 硬聚氯乙烯塑料板 、 玻璃鋼板 、 膠合板 、 鋁板 、 磚及混凝土等 。 需要經(jīng)常移動的風管 ， 則大多采用柔性材料制 成各種軟管 ， 如塑料軟管 、 金屬軟管

3、、 橡膠軟管等 。 薄鋼板有普通薄鋼板和鍍鋅薄鋼板兩種。鋼板厚度，一般采用 0.5 1.5mm左右。 對于有防腐要求的空調(diào)工程，可采用硬聚氯乙烯塑料板或玻璃鋼 板制作的風管。僅限于室內(nèi)應(yīng)用，且流體溫度不可超過 -10 +60 。 以磚、混凝土等材料制作風管，主要用于與建筑、結(jié)構(gòu)相配合的 場合。 三 . 風管斷面形狀的選擇 風管斷面形狀有圓形和矩形兩種 。 圓形斷面的風管強度大 、 阻力 小 、 消耗材料少 ， 但加工工藝比較復(fù)雜 ， 占用空間多 ， 布置時難以 與建筑 、 結(jié)構(gòu)配合 ， 常用于高速送風的空調(diào)系統(tǒng)；矩形斷面的風管 易加工 、 好布置 ， 能充分利用建筑空間 ， 彎頭 、 三通等部

4、件的尺寸 較圓形風管的部件小 。 為了節(jié)省建筑空間 ， 布置美觀 ， 一般民用建 筑空調(diào)系統(tǒng)送 、 回風管道的斷面形狀均以矩形為宜 。 常用矩形風管的規(guī)格如下表所示。為了減少系統(tǒng)阻力，并考慮 空調(diào)房間吊頂高度的限制，進行風道設(shè)計時，矩形風管的高寬比宜 小于 6，最大不應(yīng)超過 10。 外邊長 （ 長 寬 ） (mm) 120 120 320 200 500 400 800 630 1250 630 160 120 320 250 500 500 800 800 1250 800 160 160 320 320 630 250 1000 320 1250 1000 200 160 400 200

5、630 320 1000 400 1600 500 200 200 400 250 630 400 1000 500 1600 630 250 120 400 320 630 500 1000 630 1600 800 250 160 400 400 630 630 1000 800 1600 1000 250 200 500 200 800 320 1000 1000 1600 1250 250 250 500 250 800 400 1250 400 2000 800 320 160 500 320 800 500 1250 500 2000 1000 一 .風道設(shè)計的原則 風道設(shè)計時應(yīng)統(tǒng)

6、籌考慮經(jīng)濟 、 實用兩條基本原則 。 二 .風道設(shè)計的基本任務(wù)： 1 確定風管的斷面形狀 ， 選擇風管的斷面尺寸 。 2 計算風管內(nèi)的壓力損失 ， 最終確定風管的斷面尺寸 ， 并 選擇合適的通風機 。 2.1.2風 道設(shè)計的基本任務(wù) 風管的壓力損失 P由沿程壓力損失 Py和局部壓力損失 Pj兩部分組 成 ， 即： P=Py+Pj （ Pa） （ 一 ） 沿程壓力損失的基本計算公式 長度為 l(m)的風管沿程壓力損失可按下式計算： Py=pyl (Pa) 式中 py 單位管長沿程壓力損失，也稱為單位管長摩擦阻力損 失 ，單位為 Pa/ m， 可查閱附錄 13以及有關(guān)設(shè)計手冊中風管單位長度 沿程壓

7、力損失計算表進行計算 。 （ 二 ） 局部壓力損失的基本計算公式 Pj= 2/2 （ Pa） 式中 局部阻力系數(shù)； 與之對應(yīng)的斷面流速 。 空氣密度 ， 標準狀況下 （ 大氣壓力為 101325 Pa， 溫 度為 20 ） ， =1.2kg/m3； 附錄 14以及許多文獻資料中，都載有各種各樣管件的局部阻力 系數(shù) 計算表，可供設(shè)計時選用。 一 風道水力計算方法 風道的水力計算是在系統(tǒng)和設(shè)備布置 、 風管材料 、 各送 、 回風點 的位置和風量均已確定的基礎(chǔ)上進行的 。 風道水力計算的主要目的是確定各管段的管徑 （ 或斷面尺寸 ） 和 阻力 ， 保證系統(tǒng)內(nèi)達到要求的風量分配 ， 最后確定風機的型

8、號和動 力消耗 。 風道水力計算方法比較多 ， 如假定流速法 、 壓損平均法 、 靜壓復(fù) 得法等 。 對于低速送風系統(tǒng)大多采用假定流速法和壓損平均法 ， 而 高速送風系統(tǒng)則采用靜壓復(fù)得法 。 2.1.3 風 道設(shè)計 計算的方法與步驟 1 假定流速法 假定流速法也稱為比摩阻法 。 先按技術(shù)經(jīng)濟要求選定風管的風速 ， 再 根據(jù)風管的風量確定風管的斷面尺寸和阻力 。 這是低速送風系統(tǒng)目前 最常用的一種計算方法 。 2 壓損平均法 壓損平均法也稱為當量阻力法。這種方法以單位管長壓力損失相等為 前提，在已知總作用壓力的情況下，取最長的環(huán)路或壓力損失最大的 環(huán)路，將總的作用壓力值按干管長度平均分配給環(huán)路的

9、各個部分，再 根據(jù)各部分的風量和所分配的壓力損失值，確定風管的尺寸，并結(jié)合 各環(huán)路間的壓力損失的平衡進行調(diào)節(jié)，以保證各環(huán)路間壓力損失的差 值小于 15%。該方法適 用于風機壓頭已定，以及進行分支管路壓損平 衡等場合。 3靜壓復(fù)得法 靜壓復(fù)得法的含義是 ， 當流體的全壓一定時 ， 風速降低 ， 則靜壓增加 ， 利用這部分 “ 復(fù)得 ” 的靜壓來克服下一段主干管道的阻力 ， 以確定 管道尺寸 ， 從而保持各分支前的靜壓都相等 ， 這就是靜壓復(fù)得法 。 此 方法適用于高速空調(diào)系統(tǒng)的水力計算 。 二 風道水力計算步驟 以假定流速法為例 ， 說明風道水力計算的方法步驟： 1 確定空調(diào)系統(tǒng)風道形式 ， 合

10、理布置風道 ， 并繪制風道系統(tǒng)軸測圖 ， 作為水力計算草圖 。 2 在計算草圖上進行管段編號 ， 并標注管段的長度和風量 。 管段長度一般按兩管件中心線長度計算 ， 不扣除管件 （ 如三通 、 彎頭 ） 本身的長度 。 3 選定系統(tǒng)最不利環(huán)路 ， 一般指最遠或局部阻力最多得環(huán)路 。 4 根據(jù)造價和運行費用的綜合最經(jīng)濟的原則 ， 選擇合理的空氣流速 。 根據(jù)經(jīng)驗總結(jié) ， 風管內(nèi)的空氣流速可按 P111表 6.3確定 。 5 根據(jù)給定風量和選定流速 ， 逐段計算管道斷面尺寸 ， 并使其符合 表 6.1所列的矩形風管統(tǒng)一規(guī)格 。 然后根據(jù)選定了的斷面尺寸和風量 ， 計算出風道內(nèi)實際流速 。 通過矩形

11、風管的風量 G可按下式計算： G=3600ab (m3/h) 式中 a， b 分別為風管斷面凈寬和凈高 ， m。 6 計算風管的沿程阻力 根據(jù)沿程阻力計算公式： Py=pyl 查 風管單位長度沿程壓力損失計算表 求出單位長度摩擦阻力損 失 py， 再根據(jù)管長 l， 計算出管段的摩擦阻力損失 。 7 計算各管段局部阻力 根據(jù)局部阻力計算公式： Pj= 2/2 查 局部阻力系數(shù) 計算表 取得局部阻力系數(shù) 值 ， 求出局部阻 力損失 。 8 計算系統(tǒng)的總阻力 ， P= （ pyl +Pj ） 。 9 檢查并聯(lián)管路的阻力平衡情況 。 10 根據(jù)系統(tǒng)的總風量 、 總阻力選擇風機 。 三 風道設(shè)計計算實例

12、 （ P112例 6.1 ） 空調(diào)系統(tǒng)推薦的送風機靜壓值如下 ， 可供估算時參考 。 空調(diào)系統(tǒng)類別 風機靜壓值 (Pa) 小型空調(diào)系統(tǒng)（空調(diào)服務(wù)面積 300m2以內(nèi)） 中型空調(diào)系統(tǒng)（空調(diào)服務(wù)面積 2000m2以內(nèi)） 大型空調(diào)系統(tǒng)（空調(diào)服務(wù)面積大于 2000m2） 高速送風系統(tǒng)（空調(diào)服務(wù)面積 2000m2以內(nèi)） 高速送風系統(tǒng)（空調(diào)服務(wù)面積大于 2000m2） 400500 600750 6501000 10001500 15002500 小型通風系統(tǒng) 一般通風系統(tǒng) 100250 300400 一單風機系統(tǒng) 單風機系統(tǒng)是指只設(shè)送風機而不設(shè)回風機，整個系統(tǒng)內(nèi)的壓力 損失全部由送風機來承擔的空調(diào)系統(tǒng)。

13、 對于單風機系統(tǒng)來說，要注意到零點的位置，若系統(tǒng)排風位于 回風的負壓區(qū)，則排風不可能通過排風閥排出，必須單設(shè)一軸流式 排風機，如圖中虛線所示。 2.1.4 風管內(nèi)的壓力分布 二雙風機系統(tǒng) 雙風機系統(tǒng)是指既設(shè)置有送風機而且設(shè)置有回風機的空調(diào)系統(tǒng)，系統(tǒng) 內(nèi)的壓力損失由送風機和回風機共同承擔。 對于雙風機系統(tǒng)來說，排風必須處于回風機的正壓段，而新風和回風 必須處于送風機的負壓段。如圖中所示， 段由于回風機的加壓 作用，處于正壓區(qū)，排風可以通過排風閥直接排出。而 段由于 送風機的抽吸作用，處于負壓區(qū)，新風和回風均可被抽吸進來。為 零位閥，通過該閥處的風壓應(yīng)該為零。 特別需要注意的是：新風、排風、回風的

14、位置。 復(fù)習(xí)思考題 1簡敘風道布置的原則。 2常用的風管材料由哪些？各適用于什么場合？ 3為什么說 “ 矩形風管的高寬比宜小于 6，最大不小于 10” ？ 4風道設(shè)計的基本任務(wù)是什么？ 5試解釋下列名詞： （ 1）沿程壓力損失； （ 2）單位管長摩擦阻力損失； （ 3）局部壓力損失； （ 4）風管的當量直徑。 6影響局部阻力系數(shù) 的因素有哪些？ 7為什么說風管內(nèi)空氣流速對空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟性有較大的影響？ 2.2空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計 空調(diào)水系統(tǒng)包括冷 （ 熱 ） 媒水系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)兩部分 。 冷媒水系統(tǒng)是指夏季由冷水機組向風機盤管機組 、 新風機組或組 合式空調(diào)機組的表冷器 （ 或噴水室 ） 供給供水

15、 7 、 回水 12 的冷媒 水；在冬季由換熱站向風機盤管機組 、 新風機組等供給供水 60 、 回水 50 的熱媒水 。 冷卻水系統(tǒng)是指利用冷卻塔向冷水機組的冷凝器供給循環(huán)冷卻水 的系統(tǒng)。 2.2.1 空調(diào)冷媒水系統(tǒng)分類 1.按照冷媒水的循環(huán)方式分 ： 1） 開式循環(huán)系統(tǒng)：它的末端管路是與大氣相通的 ， 冷媒回水集中進 入建筑物的回水箱或蓄冷水池內(nèi) ， 再由循環(huán)泵將回水打入冷水機組的 蒸發(fā)器內(nèi) ， 經(jīng)重新冷卻后的冷媒供水被輸送至整個系統(tǒng) 。 典型的開式循環(huán)系統(tǒng)有：組合式空調(diào)機組采用噴水室處理空氣的 冷媒水系統(tǒng) 、 具有蓄冷水池的冷媒水系統(tǒng)等 。 2） 閉式循環(huán)系統(tǒng)：冷媒水在系統(tǒng)內(nèi)進行密閉循環(huán)

16、 ， 不與大氣相接觸 為了容納系統(tǒng)中水體積的膨脹 ， 在系統(tǒng)的最高點設(shè)膨脹水箱 。 典型的閉式循環(huán)系統(tǒng)有：組合式空調(diào)機組采用表冷器處理空氣以 及風機盤管機組 、 新風機組的冷媒水系統(tǒng)等 。 開式系統(tǒng)與閉式系統(tǒng)的比較： （ 1） 開式系統(tǒng)所用的循環(huán)泵的揚程高 ， 除了克服環(huán)路阻力外 ， 還要提供幾何提升高度和末端的資用壓頭 ， 循環(huán)水易受污染 ， 管路和設(shè)備易受腐蝕且容易產(chǎn)生水擊等 ， 除非高層建筑的地下室 設(shè)有蓄冷水池 ， 一般用得不多 。 （ 2） 閉式系統(tǒng)所用的循環(huán)泵的揚程比較低 ， 循環(huán)水不易受污 染而管路的腐蝕程度輕 ， 不用設(shè)回水池 ， 而需要設(shè)膨脹水箱 。 2. 按照供 、 回水制

17、式分： 1） 雙管制供水方式： 一根供水管 ， 一根回水管 ， 供冷 、 供熱合用同一管路系統(tǒng) 。 2） 三管制供水方式： 一根供冷水管 ， 一根供熱水管 ， 一根公用回水管 。 3） 四管制供水方式： 一根供冷水管 ， 一根冷水回水管 ， 一根供熱水管 ， 一根熱水回水管 。 FCU FCU T T FCU T 冷 熱 FCU T 冷 熱 冷 熱 我國高層建筑特別是高層旅館建筑大量建設(shè)的實踐表 明 ， 從我國的國情出發(fā) ， 雙管制系統(tǒng)能滿足絕大部分旅 館的空調(diào)要求 ， 只有那些全年性空調(diào)要求標準的較高的 建筑方可采用四管制系統(tǒng) 。 為了解決管路布置問題 ， 有的設(shè)計院提出一種稱為 “ 分區(qū)雙

18、管系統(tǒng) ” 。 該系統(tǒng)的主要特點是 ， 機房內(nèi)總管 路系統(tǒng)設(shè)計成四管制 ， 而建筑物內(nèi)的所有立管設(shè)計成雙 管制 ， 以便按朝向分別供冷或供熱 。 3.按照供 、 回水管路的布置方式分： 1） 同程式系統(tǒng)：供 、 回水干管中的水流方向相同 （ 順流 ） ， 經(jīng) 過每一環(huán)路的管路總長度相等 。 2） 異程式系統(tǒng)：供 、 回水干管中的水流方向相反 （ 逆流 ） ， 經(jīng) 過每一環(huán)路的管路總長度不相等 。 對于閉式循環(huán)系統(tǒng)，一般來說，采用同程式布置，便于達到水力 平衡； 對于開式循環(huán)系統(tǒng)，一般來說，采用異程式布置，不需要采用同 程式布置。 同程式的幾種布置方式： 垂直同程 ： 水平同程 垂直同程和水平同

19、程 異程式的布置方式 同程式與異程式的比較： 同程式布置 水量分配和調(diào)節(jié)都比較方便 ， 容易達到水力平 衡 ， 但需要設(shè)回程管 、 管路長 ， 初投資稍高 ， 要占用一定的建筑空 間 。 異程式布置 水量分配和調(diào)節(jié)都比較麻煩，不容易達到水力 平衡，需要安裝平衡閥，無需回程管，管道長度較短。 同程式和異程式的適用條件： （ 1） 支管環(huán)路的壓力降 （ 阻力 ） 較小 ， 而主干管路的壓力 降起主導(dǎo)作用者 ， 宜采用同程式 。 （ 2） 支管環(huán)路上末端設(shè)備的壓力降 （ 阻力 ） 很大 ， 而支環(huán)路 的壓降 （ 阻力 ） 起主導(dǎo)作用者 ， 或者說支路環(huán)路阻力占負荷側(cè)干 管環(huán)路阻力的 2/3 4/5時

20、 ， 宜采用異程式 。 所以：對于由風機盤管機組（或新風機組）組成的供、回水 系統(tǒng)，因支管環(huán)路的阻力不大且比較接近，而干管環(huán)路較長、阻 力占的比例較大，故采用同程式布置； 對于向若干臺組合式空調(diào)機組的表冷器供水的系統(tǒng)，因支管 環(huán)路的阻力較之主干管路的阻力大得多，故采用異程式布置。 （ 3） 如果建筑條件允許 ， 可采用垂直同程和水平同程的布 置方式 ， 不僅容易達到水力平衡 ， 而且省去大量的調(diào)試工作量 。 （ 4）為節(jié)管材和建筑空間，也可考慮將空調(diào)水系統(tǒng)的總立 管設(shè)計成異程式（其前提條件是，將立管內(nèi)流速取小，管徑放大） ，這樣，有利于節(jié)省豎井的空間。而對于各分支環(huán)路，根據(jù)管道的 長度和支環(huán)路

21、的阻力大小， 設(shè)計成 同 程式或異程式，并根據(jù)管道的 水力計算結(jié)果進行壓力平衡。 （ 5）當系統(tǒng)的阻力先天就不平衡時，可通過安裝水力平衡 閥予以解決。 4.按照運行調(diào)節(jié)方法分： 1） 定流量系統(tǒng)：系統(tǒng)中循環(huán)水量保持不變 ， 當空調(diào)負荷變 化時 ， 通過改變供 、 回水的溫差來適應(yīng) 。 2） 變流量系統(tǒng)：系統(tǒng)中供回水溫差保持不變 ， 當空調(diào)負荷 變化時 ， 通過改變供水量來適應(yīng) 。 所謂定流量和變流量均指負荷側(cè)環(huán)路而言 。 冷源側(cè)應(yīng)保持定流量 ， 其理由是： （ 1） 保證冷水機組蒸發(fā)器的傳熱效率； （ 2） 避免蒸發(fā)器因缺水而凍裂； （ 3） 保持冷水機組工作穩(wěn)定 。 （ 1） 定流量系統(tǒng)負荷

22、側(cè)調(diào)節(jié)方法： 定流量系統(tǒng)對風機盤管機組 、 新風機組等負荷側(cè)末端設(shè)備 的能量調(diào)節(jié)方法 ， 是在該設(shè)備上安裝電動三通調(diào)節(jié)閥 ， 并受室溫控 制器的控制 。 在夏季，當 房間的負荷等于設(shè) 計值時，電動三通 調(diào)節(jié)閥的直通閥座 打開，旁通閥座關(guān) 閉，冷媒水全部流 經(jīng)末端設(shè)備。當房 間負荷減少時，室 溫控制器使直通閥 座關(guān)閉，旁通閥座 開啟，冷媒水旁流 過末端設(shè)備，直接 進入回水管網(wǎng)。 （ 2） 變流量系統(tǒng)負荷側(cè)調(diào)節(jié)方法： 變流量系統(tǒng)對風機盤管機組、新風機組等負荷側(cè)末端設(shè)備的能量調(diào) 節(jié)方法，是在該設(shè)備上安裝電動二通調(diào)節(jié)閥，并受室溫控制器的控制。 當房間負荷等于 設(shè)計值時，電動二通 調(diào)節(jié)閥開啟，冷媒水 流

23、經(jīng)末端設(shè)備。當房 間負荷低于設(shè)計值時 室溫控制器使電動二 通調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，停止 向末端設(shè)備供水。 目前，很多賓館 客房實行 “ 插鑰匙牌 ” 給電的制度，客人 外出，帶走 “ 鑰匙牌 ” ，客房斷電，此時 ，風機盤管機組停止 工作電動二通調(diào)節(jié)閥 也隨之關(guān)閉。 變流量系統(tǒng) ， 整個負荷側(cè)水系統(tǒng)的流量是變化的 ， 這就意味 著可以停開或啟動某一臺循環(huán)泵 ， 以適應(yīng)水流量變化的情況 ， 達 到節(jié)能的目的 。 為了保證冷源側(cè)始終是定流量 ， 必須在分水器和 集水器之間設(shè)置壓差控制器 。 5.按照 系統(tǒng)中循環(huán)泵的配置方式分： 1） 單式泵（一級泵）系統(tǒng)：是指冷源側(cè)與負荷側(cè)合用一組 循環(huán)泵的系統(tǒng)，它又可分為

24、單式泵定流量系統(tǒng)和單式泵變流量系 統(tǒng)。 2) 復(fù)式泵（兩級泵）系統(tǒng)：是指冷源側(cè)和負荷側(cè)分別配置循 環(huán)泵的系統(tǒng)，也就是說，冷源側(cè)循環(huán)泵和負荷側(cè)循環(huán)泵是相互分 開的。 單式泵系統(tǒng) ： 整個水系統(tǒng)由 以下兩個環(huán)路 組成：一是冷 源側(cè)環(huán)路，它 是指從集水器 經(jīng)過冷水機組 至分水器這一 環(huán)路，按定流 量運行；一是 負荷側(cè)環(huán)路， 它是指從分水 器經(jīng)過空調(diào)末 端設(shè)備至集水 器的這一環(huán)路 按變流量運行 單式泵變流量系統(tǒng)的控制原理： 當空調(diào)房間負荷下降時，負荷側(cè)各用戶的二通調(diào)節(jié)閥相繼關(guān)閉， 供、回水總管之間的壓差超過了設(shè)定值，此時，壓差控制器動作，讓 旁通管路上的二通調(diào)節(jié)閥打開，使部分冷媒水不經(jīng)末端設(shè)備而從旁通

25、 管直接返回冷水機組，從而確保冷水機組的水量不變。 只有當供、回水 總管之間的壓差到達 規(guī)定的上限值，也就 是說，通過旁通管路 的水量相當于一臺循 環(huán)泵的流量時，可停 止一臺循環(huán)泵和一臺 冷水機組的工作。 旁通管的管徑按 一臺冷水機組的水流 量確定，通常為一臺 冷水機組流量的 110% 單式泵變流量系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用 ： 1） 在冷源側(cè) ， 單式泵的配置與冷水機組相對應(yīng) ， 采取 “ 一泵 對一機 ” 的方式 。 2） 單式泵的揚程是按克服負荷側(cè)最不利環(huán)路上的各種阻力與 冷源側(cè)環(huán)路上的各種阻力之和來確定的 。 不能適應(yīng)各供水分區(qū)壓力 降相差較懸殊的情況 。 對于負荷側(cè)壓力降較小的環(huán)路來說 ， 循

26、環(huán)泵 的壓力對該環(huán)路有較多的富余 ， 此時只好利用分水器上通向該環(huán)路 的閥門節(jié)流掉 ， 形成無效的能量消耗 。 3）當空調(diào)冷媒水系統(tǒng)的規(guī)模和總壓力損失均不太大、各分區(qū) 供水環(huán)路彼此間的壓力損失相差不太懸殊時，冷媒水循環(huán)泵宜采用 單式泵。 復(fù)式泵系統(tǒng) ： 由冷水機組、 供回水總管、 一次泵和旁通 管組成一次環(huán) 路，也稱冷源 側(cè)環(huán)路；由二 次泵、空調(diào)末 端設(shè)備、供回 水管路與旁通 管組成二次環(huán) 路，也稱負荷 側(cè)環(huán)路。 復(fù)式泵變流量系統(tǒng)的控制原理： 1） 一次環(huán)路按定流量運行 ， 采用 “ 一泵對一機 “ 的方式 ， 一次泵 的揚程為冷水機組的蒸發(fā)器阻力與一次環(huán)路個部件阻力之和再乘以 1.1 1.2

27、的安全系數(shù) 。 2）二次環(huán)路按變流量 運行，二次泵的臺數(shù)，不 必與一次泵相對應(yīng)，主要 滿足供水分區(qū)的需要。二 次泵的臺數(shù)必須大于或等 于設(shè)計所劃分的二次供水 環(huán)路數(shù)。二次泵的揚程為 空調(diào)末端設(shè)備的阻力與二 次環(huán)路各部件阻力之后， 再乘以 1.1 1.2的安全系數(shù)。 復(fù)式泵變流量系統(tǒng)的應(yīng)用 ： 復(fù)式泵變流量系統(tǒng)的特點是，系統(tǒng)較復(fù)雜、自控要求高、初投資 大，可以實現(xiàn)水泵的變流量運行，能節(jié)省輸送能耗并能適應(yīng)供水分區(qū) 的不同壓力降等。因此，當系統(tǒng)規(guī)模和總壓力損失均大、各分區(qū)之間 壓力損失的差額較為懸殊時，冷媒水的循環(huán)泵宜采用復(fù)式泵。 根據(jù)我國的工程實踐，除了 “ 系統(tǒng)較大，負荷側(cè)環(huán)路多，且壓差 相差懸

28、殊，各環(huán)路的負荷變化較大 ” 等條件外，還要考慮 “ 資金、機 房和管理都有條件者 ” 才可以采用復(fù)式泵系統(tǒng) 。 2.2.2 高層建筑空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計中若干問題 1.空調(diào)水系統(tǒng)的分區(qū) (1) 分區(qū)的原則： 空調(diào)水系統(tǒng)是否要分區(qū) ， 主要由空調(diào)末端設(shè)備和 制冷設(shè)備的允許承壓來考慮 。 一般來說 ， 當建筑總高度 H 100m時 ， 冷 媒水系統(tǒng)不宜豎向分區(qū) ， 可以 “ 一泵到頂 ” 。 目前 ， 我國空調(diào)設(shè)備生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的空調(diào)機組和風機盤管機組的 承壓能力為 1.0MPa， 特殊要求可以達到 1.6MPa； 對于壓縮式冷水機組 ， 一般承壓能力為 1.0MPa， 加強型可達 1.7MPa， 特別

29、加強型可達 2.0MPa對于溴化鋰吸收式冷溫水機組 ， 一般承壓能力為 0.8MPa， 特殊 要求也可以提高其承壓能力 。 至于輸水用的普通焊接鋼管一般承壓能 力為 2.0MPa， 閥門等配件一般也在 1.6 MPa以下 。 根據(jù)以上分析 ， 當建筑中高度 H小于 70m時 ， 設(shè)備工作壓力 1.0MPa 就可滿足要求；當建筑總高度為 70 110m時 ， 設(shè)備工作壓力 1.6 MPa可 滿足要求 。 所以凡高度在 110m以下的建筑 ， 完全可以 “ 一泵到頂 ” ， 不必分區(qū) 。 當建筑總高度在 110m以上時 ， 空調(diào)冷媒水系統(tǒng)豎向必須分 區(qū) 。 1） 將冷水機組 設(shè)在塔樓以外的群房頂

30、層 設(shè)兩個系統(tǒng)分別向 塔樓和群房供水 ， 另一 臺向低區(qū)供水 。 冷卻塔 設(shè)在群房的屋頂上 。 ( ) 空調(diào)水系統(tǒng)豎向分區(qū)的可能方案 2）將冷水機組設(shè)在 中部設(shè)備層，一臺向高 區(qū)供水，另一臺向低區(qū) 供水。高區(qū)的冷水機組 一般設(shè)在循環(huán)泵的吸入 段，而低區(qū)的冷水機組 一般設(shè)在循環(huán)泵的壓出 段。 3）冷水機組設(shè) 在塔樓的頂層，冷 水機組處于循環(huán)泵 的壓出段 ,向下供 水。 4）將冷水機組設(shè)在地 下設(shè)備層，而在中部設(shè) 備層布置水 水板式換 熱器，使高區(qū)和低區(qū)的 靜壓分段來承受，上下 自成系統(tǒng)。利用供水 7 、回水 12 的一次冷媒 水，通過板式換熱器交 換成供水 8.5 、回水 13.5 的二次冷媒水

31、， 供應(yīng)高區(qū)的末端設(shè)備使 用。需注意，在冷負荷 相同的條件下，高區(qū)的 風機盤管機組的型號要 比低區(qū)的約加大一號。 5） 當建筑總高度在 100 120m時，對高區(qū)的若干 層可采用自帶冷（熱）源的空調(diào)器，而將冷水機組設(shè) 在地下設(shè)備層。 2.空調(diào)水系統(tǒng)冬季 、 夏季循環(huán)泵要不要分開設(shè)置的問題 從節(jié)省循環(huán)泵運行能耗出發(fā) ， 只要機房面積足夠 、 布置得下 ， 應(yīng)盡量將冬 、 夏季的循環(huán)泵分開設(shè)置 。 理由是： （ 1） 夏季供 、 回水溫差為 5 ， 而冬季供 、 回水溫差為 10 ， 冬季的溫差是夏季的 2倍； （ 2） 冬季熱負荷往往小于夏季冷負荷 ， 冬季熱水流量比夏季 少得多； （ 3） 冬

32、季通常采用換熱器來制備熱媒水 ， 而熱媒水通過換熱 器時的阻力要比冷媒水通過冷水機組蒸發(fā)器時的阻力要小得多 ， 因此冬季循環(huán)泵的揚程要比夏季小 。 綜上所述 ， 將冬 、 夏的循環(huán)泵分開設(shè)置有利于節(jié)能 。 3.空調(diào)水系統(tǒng)的定壓問題 在閉式循環(huán)的水系統(tǒng)中 ， 需要給系統(tǒng)定壓 ， 其目的是保證系 統(tǒng)管道及設(shè)備內(nèi)充滿水 ， 以避免空氣被吸入系統(tǒng)中 。 為此 ， 必須 保證管道中任何一點的壓力都要高于大氣壓力 。 目前 ， 空調(diào)水系統(tǒng)的定壓方式有兩種 ， 一是高位開式膨脹水箱方式； 二是氣壓罐方式 （ 俗稱落地式膨脹水箱 ） 。 在工程中 ， 應(yīng)優(yōu)先采用高位開式膨脹水箱 ， 因為它運行時無需 消耗電能

33、 ， 工作穩(wěn)定可靠 。 只有當建筑物無法設(shè)置高位開式膨脹 水箱時 ， 采用氣壓罐方式 。 4.膨脹水箱的設(shè)置和配管中的幾個問題 在閉式循環(huán)的空調(diào)水系統(tǒng)中 ， 膨脹水箱的作用 容納水受熱膨脹后多余的體積； 解決系統(tǒng)的定壓問題； 向系統(tǒng)補水 。 （ 1） 膨脹水箱的容積和選型 對于普通的高層民用建筑 ， 如果以系統(tǒng)的設(shè)計冷負荷 Qo為基 礎(chǔ) ， 則系統(tǒng)的單位水容量大約為 2 3升 /kW。 當采用雙管制系統(tǒng)時 ， 若取水的最低工作溫度為 7 ， 最高工作溫度為 65 ， 則膨脹水箱的 有效膨脹容積 ， 可采用簡化的估算方法按下式計算： V=0.006 （ 65-7） （ 2 3） Qo =（ 0.

34、07 0.1） Qo （ 升 ） （ 2） 膨脹水箱的設(shè)置及其配管 膨脹水箱的安裝高度 ， 應(yīng)至少高出系統(tǒng)最高點 0.5m（ 通 常取 1.0 1.5m） 。 安裝水箱時 ， 下部應(yīng)作支座 ， 支座長度應(yīng)超 出底板 100 200mm， 其高度應(yīng)大于 300mm， 支座材料可用方木 、 鋼筋混凝土或磚 ， 水箱間外墻應(yīng)考慮安裝用予留空洞 。 膨脹水箱上的配管有膨脹管 、 信號管 、 溢水管 、 排水管 和循環(huán)管等 。 從信號管至溢出水管之間的膨脹水箱容積 ， 就是有 效膨脹容積 。 膨脹水箱結(jié)構(gòu)示意圖 膨脹管 原則上應(yīng)接至循環(huán)水泵吸入口前的回水管路上，通常接 到 “ 集水器 ” 上。 信號管

35、應(yīng)將它接至制冷機房內(nèi)的洗手盆處，信號管上應(yīng)安裝閥 門。 溢流管 當系統(tǒng)內(nèi)水的體積膨脹超過水箱內(nèi)的溢水管口時 ， 水會 自動溢出 。 溢出管上不許安裝閥門 。 排水管 在清洗水箱并將水箱放空時用，排水管上應(yīng)安裝閥門。 通常將溢水管和排水管連在一起，排至附近的下水道或 屋面上。 循環(huán)管 在寒冷地區(qū)為防止膨脹水箱內(nèi)水結(jié)凍而設(shè)置的。當水箱 內(nèi)沒有結(jié)凍可能時，可不設(shè)循環(huán)管。特別在高層建筑中 膨脹水箱和生活給水水箱通常設(shè)在屋頂水箱間內(nèi)，并將 水箱保溫，因此無結(jié)凍可能。 （ 3） 膨脹水箱的補水方式 膨脹水箱的補水方式有兩種： 1） 浮球閥自動補水 當所在地區(qū)生活給水水質(zhì)較軟 、 且制冷 裝置對冷媒水水質(zhì)無

36、特殊要求時 ， 可利用屋頂生活給水水箱 ， 通過 浮球閥直接向膨脹水箱補水 。 這時 ， 膨脹水箱要比生活給水水箱低 一定的高度 。 2）高低水位控制器補水 當所在地區(qū)生活給水水質(zhì)較硬、且 制冷裝置（例如，溴化鋰吸收式冷溫水機組）要求冷媒水必須是軟 化水時，應(yīng)在膨脹水箱內(nèi)設(shè)置高低水位傳感器來控制軟化水補水泵 的啟動或關(guān)停。一旦水位低于信號管，補水泵會自動向系統(tǒng)補水。 這種方式要有一套軟化水處理設(shè)備。 來自補水泵的補水管可以接到 集水器上，也可接到冷媒水循環(huán)泵的吸入口前。 4.氣壓罐裝置 （ 閉式低位膨脹水箱 ） 氣壓罐不但能解決系統(tǒng)中水體積的膨脹問題 ， 而且可實現(xiàn)對系 統(tǒng)進行穩(wěn)壓 、 自動補

37、水 、 自動排氣 、 自動泄水和自動過壓保護等功 能 。 與開式高位膨脹水箱相比 ， 它要消耗一定的電能 。 工程上采用的氣壓罐是隔膜式的 ， 罐內(nèi)空氣和水安全分開 ， 對 冷媒水的水質(zhì)有保證 。 氣壓罐的布置比較靈活方便 ， 不受位置高度 的限制 ， 可安裝在制冷機房 、 熱交換站和水泵房內(nèi) ， 也不存在防凍 的問題 。 1.氣壓罐； 2.補水泵； 3.配電箱； 4.安全法； 5.壓力控制器； 6.自動排器罐； 7.出水口； 8.吸水口； 9.底座； 10.吊裝環(huán) （ 1） 工作原理 采用氣壓罐裝置定壓時，通常把定壓點放在空調(diào)水系統(tǒng) 循環(huán)泵的吸入端。 1.補水泵； 2.補氣罐； 3.吸氣閥；

38、 6.氣壓罐； 10.壓力控制器； 11.電節(jié)點電壓力表； 12.電控箱 1） 自動補水 按空調(diào)水系統(tǒng)的穩(wěn)壓要求 ， 在壓力控制器內(nèi)設(shè)定氣壓 罐的上限壓力 P2和下限壓力 P1。 P1值實際上就是整個水系統(tǒng)的靜壓 ， 即 建筑物的高度 。 上限壓力 P2應(yīng)比水系統(tǒng)的靜壓高 3 5m水柱 ， 即 （ 0.03 0.05） MPa。 所以 ， P1 =P2 - （ 0.03 0.05） MPa 當需要向系統(tǒng)補水時 ， 氣壓罐內(nèi)的氣枕壓力 P隨水位而下降 。 當 P 下降到下限壓力 P1時接通電機 ， 啟動水泵 ， 把貯水箱內(nèi)的水壓入補氣罐 ， 使罐內(nèi)的水位和壓力上升 ， 壓力上升到上限壓力 P2時

39、 ， 切斷水泵電源 ， 停止補水 。 此時 ， 補氣罐內(nèi)的水位下降 ， 吸開吸氣閥 ， 使外界空氣進 入補氣罐 。 在如此循環(huán)工作中 ， 不斷地向系統(tǒng)補充所需的水量 。 2）自動排氣 由于水泵每工作一次，給氣壓罐補氣一次，罐內(nèi) 的氣枕容積逐步擴大，水位也逐步下降。當下降到自動排氣閥的限 定水位時，就排出多余的氣體，恢復(fù)正常水位。 3）自動泄水 當水系統(tǒng)內(nèi)水的體積膨脹，使水倒流到氣壓罐 內(nèi)，其水位上升時，罐內(nèi)壓力 P亦上升。當壓力超過系統(tǒng)靜壓 （ 0.01 0.02） MPa， 即達到電接點壓力表所設(shè)定的上限壓力 P4時，接 通并打開泄水電磁閥，把氣壓罐內(nèi)的水泄回到貯水箱。待泄水到電 接點壓力表

40、所設(shè)定的下限壓力 P3時停止。 一般取 P3= P4-（ 0.02 0.04） MPa 4） 自動過壓保護 當氣壓罐內(nèi)的壓力超過電接點壓力表所設(shè) 定的上限壓力 P5時，自動打開安全閥和電磁閥一起快速泄水，迅速 降低氣壓罐的壓力，達到保護系統(tǒng)的目的。安全閥的設(shè)定壓力為 P5 ， 一般取 P5 = P4 +（ 0.01 0.02） MPa。 5.集水器和分水器 在空調(diào)水系統(tǒng)中 ， 為有利于各空調(diào)分區(qū)流量分配和調(diào)節(jié)靈活 方便 ， 常常在供 、 回水干管上設(shè)置分水器和集水器 ， 再從分水器 和集水器分別連接各空調(diào)分區(qū)的供水管和回水管 ， 這樣在一定程 度上也起到均壓的作用 。 分水器和集水器的筒身直徑

41、 ， 可按并聯(lián)接管的總流量和通過 分水器和積水器時的斷面流速為 1.0 1.5m/s來確定 。 流量特別大 時 ， 允許增大流速 ， 但最大不宜超過 4.0m/s。 也可以按經(jīng)驗估算 法來確定管徑 ， 即 D=1.5 3.0dmax， 其中 dmax為支管中的最大管 徑 。 分水器和集水器 ， 應(yīng)按壓力容器進行加工制造 ， 其兩端應(yīng)采用橢 圓形封頭 。 分水器和集水器的長度 ,應(yīng)根據(jù)各分支配管之間距并考慮兩閥 門手輪或搬把之間便于操作等原則來確定 。 分水器和集水器上應(yīng)安裝壓力表和溫度計 ， 并應(yīng)加強保溫 。 在其底部應(yīng)有排污管接口 ， 管徑一般為 DN40。 6.管材和管道敷設(shè) （ 1） 空

42、調(diào)冷 （ 熱 ） 媒水管道 ， 采用碳素鋼管 : 公稱直徑 DN12462kW時， DN=150mm。 2.2.4 空調(diào)水系統(tǒng)循環(huán)水泵的揚程 1.冷（熱）媒水管路系統(tǒng) 循環(huán)水泵的揚程： 對于閉式系統(tǒng)應(yīng)是水系統(tǒng)管路 沿程阻力和局部阻力之和，加 上冷水機組蒸發(fā)器阻力，再乘 以 1.1 1.2的安全系數(shù)。 H=( hy+ hj+hz) (1.1 1.2) 循環(huán)水泵的揚程： 對于開式系統(tǒng)應(yīng)在閉式水系統(tǒng) 總阻力的基礎(chǔ)上，在加上開式 水系統(tǒng)的靜水壓力，再乘以 1.1 1.2的安全系數(shù)。 H=( hy+ hj+hz +Hj ) (1.1 1.2) 2.冷卻水管路系統(tǒng) （ 1）冷卻塔的冷卻水量 冷卻塔的冷卻水

43、量可按下式計算： W=Q/4.19(tw1-tw2) 式中 Q 冷卻塔排左的熱量， kW， 對于壓縮式冷水機組 Q=1.3Q0 對于吸收式冷水機組 Q=2.5Q0 tw1-tw2 冷卻塔進出水溫差， ， 對于壓縮式冷水機組 tw1-tw2 =4 5 ； 對于吸收式冷水機組 tw1-tw2 =6 9 。 （ 2）冷卻水泵的揚程 對于常用的閉式系統(tǒng)： 冷卻水泵的揚程應(yīng)是冷卻水系統(tǒng)管路沿程阻力和局部 阻力之和，加上冷水機組冷凝器阻力，冷卻塔中水的提 升高度 h， 以及冷卻塔布水器的噴射壓力（約為 5m水 柱），再乘以 1.1 1.2的安全系數(shù)。 H=( hy+ hj+hl+ h+5) (1.1 1.

44、2) 對于開式系統(tǒng)： 冷卻水泵的揚程應(yīng)是冷卻水系統(tǒng)管路沿程阻力和局部 阻力之和，加上冷水機組冷凝器阻力，冷卻塔的提升高 度 H， 以及冷卻塔布水器的噴射壓力（約為 5m水柱）， 再乘以 1.1 1.2的安全系數(shù)。 H=( hy+ hj+hl+ H+5) (1.1 1.2) 需要指出的事 ， 目前 ， 我國大多數(shù)生產(chǎn)廠家生產(chǎn) 的標準系列水泵 （ 如 IS泵等 ） ， 都是以為開式系統(tǒng)服 務(wù)為基準制造的 （ 給排水專業(yè)用 ） 。 這些水泵提供的 揚程較高 ， 而泵的殼體所承受的壓力較低 。 空調(diào)水系 統(tǒng)大多是閉式循環(huán) ， 所需水泵的揚程不高 （ 假如 ， 水 系統(tǒng)的總高度為 100m， 閉式循環(huán)的

45、揚程約需 30 40 左右 ） ， 但要求水泵殼體的耐壓較高 ， 一般水泵吸入 口壓力以 1.0MPa為準 。 因此 ， 空調(diào)水系統(tǒng)不應(yīng)采用給 水工程用的水泵 ， 而應(yīng)采用專門為空調(diào)水系統(tǒng)生產(chǎn)的 耐高壓水泵 。 2.2.4 常用水泵的類型 通?？照{(diào)水系統(tǒng)所用的循環(huán)泵均為離心式水泵 。 按水泵的安裝形式來分，有臥式泵、立式泵和 管道泵；按水泵的構(gòu)造來分，有單吸泵和雙吸泵。 臥式泵 是最常用的空調(diào)水泵，其結(jié)構(gòu)簡單，造價相對低 廉，運行穩(wěn)定性好，噪聲較低，減振設(shè)計方便，維修比較容易， 但需占用一定的面積。 立式泵 當機房面積較 為緊張時 ， 可采用立式 泵 。 由于電機設(shè)在水泵 的上部 ， 其高寬比

46、大于 臥式泵 ， 因而運行的穩(wěn) 定性不如臥式泵 ， 減振 設(shè)計相對困難 ， 維修難 度比臥式泵大一些 。 在 價格上一般高于臥式泵 。 立式泵 多級泵 管道泵 是立式泵的一 種特殊形式 ， 其最大的 特點是可以直接連接在 管道上 ， 因此不占用機 房面積 。 但也要求它的 重量不能過大 。 國產(chǎn)的 管道泵電機容量不超過 30kW。 屏蔽管道泵 角度式 管道泵 單吸泵 其特點是水從泵的中軸線流入 ， 經(jīng)葉輪加壓后沿徑向排出 它的水力效率不可能太高 ， 運行中存在著軸向推力 。 這種泵制造簡 單 ， 價格較低 ， 因而在空調(diào)工程中得到較廣泛的應(yīng)用 。 雙吸泵 它采用葉輪 兩側(cè)進水 ， 其水力效率

47、高于同參數(shù)的單吸泵 ， 運行中的軸向不平衡力 也得以消除 。 水泵的流 量較大 。 這種泵的構(gòu)造 較為復(fù)雜 ， 制造的工藝 要求高 ， 價格較貴 。 因 此 ， 雙吸泵常用于流量 較大的空調(diào)水系統(tǒng) 。 雙吸泵 軸開式雙吸泵（水平進水） 軸開式雙吸泵（垂直進水） 幾 種常 用的 熱水 雙吸 泵 工程上常用的空調(diào)水系統(tǒng)循環(huán)泵有： SB型臥式單級單吸離心泵； SB-SJ型上進上出單級單吸離心泵； KTS型空調(diào)用雙吸泵； SB-L型立式雙吸離心泵； SB型軸開式單級雙吸離心泵； 單級單吸管道離心泵等 。 空調(diào)用水泵的殼體耐壓為 1.0MPa， 高層建筑用水 泵的殼體耐壓可達 1.6MPa（ 實驗壓力為 2.0MPa） 。 思考題 謝謝！