一、選擇冷、熱水系統(tǒng)的形式

1空調(diào)水系統(tǒng)的形式
a、雙管制和四管制系統(tǒng)
對(duì)任一空調(diào)末端裝置,只設(shè)一根供水管和一根回水管,夏季供冷水、冬季供熱水,這樣的冷(熱)水系統(tǒng),稱為雙管制系統(tǒng);
對(duì)任一空調(diào)末端裝置,設(shè)有兩根供水管和兩根回水管,其中一組供回水管用于冷水系統(tǒng),另外一組用于熱水系統(tǒng),這樣的冷(熱)水系統(tǒng),稱為四管制系統(tǒng)。
b、閉式和開式系統(tǒng)
閉式系統(tǒng)的水循環(huán)管路中無開口處,而開式系統(tǒng)的末端水管是與大氣相通的。開式系統(tǒng)使用的水泵,除要克服管路阻力損失外,還需具有把水提升到某一高度的壓頭,因此,要求有較大揚(yáng)程,相應(yīng)的能耗也較大。閉式系統(tǒng)管路系統(tǒng)不與大氣相通,水泵所需揚(yáng)程僅需克服管路阻力損失,不需涉及將水位提高所需的位置壓頭,因此,所需揚(yáng)程較開式小,相應(yīng)的能耗也小,并且管路和設(shè)備受空氣腐蝕的可能性也小。
c、異程式和同程式系統(tǒng)
風(fēng)機(jī)盤管設(shè)在各空調(diào)房間內(nèi),按照起并聯(lián)于供水干管和回水干管間的各機(jī)組的循環(huán)管路總長(zhǎng)是否相等,可分為異程式和同程式系統(tǒng)。
異程式管路系統(tǒng)配置簡(jiǎn)單,省管材,但各并聯(lián)環(huán)路管長(zhǎng)不等,因而阻力不等,流量分配難以均衡,增加了初次調(diào)整的難度。同程式各并聯(lián)環(huán)路管長(zhǎng)相等,阻力大致相等,流量分配也較均衡,可減少初次調(diào)整的難度,但初投資較高。
d、定水量和變水量系統(tǒng)
定水量系統(tǒng)中的系統(tǒng)水量是不變的。它通過改變末端裝置的供水量來調(diào)節(jié)空調(diào)房間的負(fù)荷變化。各空調(diào)末端裝置或各分區(qū)水量,采用手設(shè)在空調(diào)房?jī)?nèi)感溫器控制的電動(dòng)三通閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。
變水量系統(tǒng)則保持空調(diào)水系統(tǒng)供、回水的溫度不變,通過改變水系統(tǒng)的水流量來適應(yīng)空調(diào)負(fù)荷的變化,這種系統(tǒng)各空調(diào)末端裝置的水流量收設(shè)在室內(nèi)的感溫器控制的電動(dòng)二通閥進(jìn)行調(diào)節(jié),目前采用變水量調(diào)節(jié)方式的較多。
因?yàn)樽兯肯到y(tǒng)負(fù)荷處于變化狀態(tài),建議在中央機(jī)房?jī)?nèi)的供回水管之間設(shè)置旁通管,并設(shè)置壓差電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。
此外,無論是定水量還是變水量系統(tǒng),空調(diào)末端設(shè)置除設(shè)自動(dòng)控制的電動(dòng)閥外,為了維修方便,前后兩邊必須設(shè)置截止閥,或增加旁通裝置。
e、單式水泵系統(tǒng)和復(fù)式水泵系統(tǒng)
以中央機(jī)房的供回水集管為界,冷熱源側(cè)和負(fù)荷側(cè)共用水泵的,叫單式水泵系統(tǒng);冷熱源側(cè)和負(fù)荷側(cè)分別設(shè)置水泵的,叫復(fù)式水泵系統(tǒng),也叫二次泵系統(tǒng)。
2空調(diào)水系統(tǒng)形式的選擇與分區(qū)
a、一般建筑物的舒適性中央空調(diào),其冷(熱)水系統(tǒng)宜采用單式水泵、變水量調(diào)節(jié)、雙管制系統(tǒng),并盡可能為同程式或分區(qū)同程式。
b、舒適性要求很高的建筑物可采用四管制系統(tǒng)。
c、高層建筑,特別是超高層建筑,在每層供水半徑不大時(shí),常采用豎向總管同程式,水平異程管式。
d、如果全系統(tǒng)只設(shè)置一臺(tái)空調(diào)主機(jī)時(shí),宜采用定水量系統(tǒng);設(shè)置多臺(tái)主機(jī)時(shí),則考慮采用變水量系統(tǒng)。
e、大型建筑中一般情況宜采用單式水泵系統(tǒng),但若各分區(qū)負(fù)荷變化規(guī)律不一,或各分區(qū)供水環(huán)路阻力相差大,或使用功能及運(yùn)行時(shí)間不一,或供水作用半徑相差懸殊等情況,均宜采用復(fù)式水泵系統(tǒng)。
二、冷、熱水系統(tǒng)水管管徑的確定
空調(diào)水系統(tǒng)的管材有鍍鋅鋼管和無縫鋼管。當(dāng)管徑DN≤100mm時(shí),可采用鍍鋅鋼管,其規(guī)格用公稱直徑DN表示;當(dāng)管徑DN>100mm時(shí),可采用無縫鋼管,其規(guī)格用外徑*壁厚表示。常用鋼管規(guī)格如下表(直徑、壁厚單位mm,質(zhì)量單位kg/m):
常用鋼管規(guī)格表
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注明:鍍鋅管比不鍍鋅鋼管重3~6%左右。
管徑計(jì)算公式一
dn=1.13 * 對(duì)應(yīng)管段水流量(立方米/秒)除以水流速(米/秒)的商的平方根;
管徑計(jì)算公式二
dn=0.48 * 對(duì)應(yīng)管段冷量(冷噸)的平方根。
參考表格如下:管內(nèi)水的最大允許水流速
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冷凍水管速算表
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水系統(tǒng)的管徑和單位長(zhǎng)度阻力損失
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三、供、回水集管的設(shè)計(jì)
供水集管又稱為分水器(分水缸),回水集管又稱為集水器(回水缸),它們都是一段水平安裝的大管徑鋼管。各臺(tái)冷水機(jī)組(或熱水器)生產(chǎn)的冷(熱)水送入分水器,再經(jīng)分水器,向各子系統(tǒng)或各區(qū)分別供水;各子系統(tǒng)或各區(qū)的空調(diào)回水,先回流到集水器,然后再由水泵送入各冷水機(jī)組(或熱水器)。分水器和集水器上的各管路均應(yīng)設(shè)置調(diào)節(jié)閥和壓力表,底部應(yīng)設(shè)排污管和排污閥(一般選用DN40)。
分水器和集水器的管徑,按其中水的流速為0.5~0.8m/s的范圍內(nèi)確定。分、集水器的管長(zhǎng)由所需連接的管接頭個(gè)數(shù)、管徑及間距確定。兩相鄰接頭中心線間距宜為兩管外徑+120mm;兩邊管接頭中心距管端面宜為外徑+60mm。
四、水頭損失計(jì)算
流體在管道內(nèi)運(yùn)行阻力損失包括兩部分,即沿程阻力損失和局部阻力損失。
管路的水頭損失(mH2O)=各管段沿程阻力損失之和(mH2O)
+各管段局部阻力損失之和(mH2O)
1、沿程阻力計(jì)算方法
1)近似估算
P(mH2O)= 0.025*(L/d)*V2/2g
L:管路長(zhǎng)度,m;
d:管道直徑,m;
V:管道內(nèi)水流速,m/s.
2)按水力坡降計(jì)算
P(mH2O)= I * L mH2O
I:水力坡度,即單位管長(zhǎng)的水力損失mH2O /m;
L:管路長(zhǎng)度,m。
對(duì)舊鋼管和鑄鐵管的水力坡度:
當(dāng)V≥1.2m/s時(shí),I=0.00107*V2/d1.3   mH2O /m
當(dāng)V<1.2m/s時(shí),I=0.000912*V2/d1.3 *(1+0.867/V)0.3  mH2O /m
d:管道計(jì)算內(nèi)徑,m;
V:管道內(nèi)水流速,m/s.
2、局部阻力計(jì)算方法
1)常用計(jì)算公式
P(mH2O)= 局部阻力系數(shù)(可查表)* V2/2g
V:管道內(nèi)水流速,m/s.
B、按水力坡降計(jì)算
P(mH2O)= I * L mH2O
I:水力坡度,即單位管長(zhǎng)的水力損失mH2O/m;
L:局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度,m。
各種局部阻力損失折合當(dāng)量長(zhǎng)度表
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五、冷、熱水泵的配置與選擇
每臺(tái)空調(diào)主機(jī)至少應(yīng)該配置一臺(tái)水泵,一般要考慮備用泵,以備維修之用。一般空調(diào)水系統(tǒng)的水泵與機(jī)組連接方式是采用壓入式(對(duì)機(jī)組而言),只有在水泵的吸入段有足夠的壓頭才能防止水汽化。水泵通常選用比轉(zhuǎn)數(shù)N在30~150的離心式清水泵。
1、水泵流量的確定
水泵的流量計(jì)算式如下:
V=β1*V1m3/s
式中:β1------流量?jī)?chǔ)備系數(shù),當(dāng)水泵單臺(tái)工作時(shí),β1=1.1,當(dāng)兩臺(tái)并聯(lián)工作時(shí),β1=1.2;
V1------冷水機(jī)組額定流量,m3/s。
2、水泵揚(yáng)程的確定
水泵的揚(yáng)程計(jì)算式如下:
H=β2*HmaxmH2O
式中:β2------揚(yáng)程儲(chǔ)備系數(shù),一般β2=1.1;
Hmax------水泵所承擔(dān)的供回水管網(wǎng)最不利環(huán)路的水壓降,mH2O。
最不利環(huán)路的總水壓降Hmax可按下式計(jì)算:
Hmax=P1+P2+P3mH2O
式中:P1------冷水機(jī)組蒸發(fā)器的水壓降,mH2O,可從產(chǎn)品樣本中查知。(參考換算1KPa=0.1mH2O)
P2------環(huán)路中并聯(lián)的各臺(tái)空調(diào)末端裝置中最大的水壓降,mH2O,可從產(chǎn)品樣本中查知。
P3------環(huán)路中各種管件的水壓降與沿程壓降之和,mH2O,可從產(chǎn)品樣本中查知。
在估算時(shí),可大致取每100米管長(zhǎng)的沿程損失為5mH2O。
這樣,最不利環(huán)路的總長(zhǎng)(一般為供回水管長(zhǎng)度之
和為L(zhǎng),則最不利環(huán)路的水壓降可按下式估算:
Hmax=P1+P2+0.05(1+K)*LmH2O
式中:P1、P2同上
K為最不利環(huán)路中局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度總和與該環(huán)路管道總長(zhǎng)的比值。當(dāng)最不利環(huán)路較短時(shí),取K=0.2~0.3;當(dāng)最不利環(huán)路較長(zhǎng)時(shí),取K=0.4~0.6。
六、膨脹水箱的配置與選擇
閉式水系統(tǒng),為容納水系統(tǒng)內(nèi)水的熱脹冷縮的變化和補(bǔ)充系統(tǒng)的滲漏水,應(yīng)該設(shè)置膨脹水箱。膨脹水箱一般設(shè)置在高出水系統(tǒng)最高點(diǎn)的2~3米處,且一般連接在水泵的吸入側(cè)。膨脹水管應(yīng)該具備通氣管、溢流管、信號(hào)管、排污管、膨脹管、補(bǔ)水管、循環(huán)管總共7個(gè)管口。
空調(diào)水系統(tǒng)的膨脹水量V可按下式計(jì)算:
V=(1/ρ1-1/ρ2)*V’L
式中:ρ1------系統(tǒng)運(yùn)行前水的密度,kg/l;
ρ2------系統(tǒng)運(yùn)行后水的密度,kg/l;
V’------系統(tǒng)中水總?cè)萘,l;V’=VF*F
F------為建筑總面積,m2;
VF------水容量概算值,L/m2
參考用表:
水的密度
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水系統(tǒng)中水容量概算值VF(L/m2)
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