空調(diào)管路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

1、一、空調(diào)管路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則空調(diào)管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要原則如下：1空調(diào)管路系統(tǒng)應(yīng)具備足夠的輸送能力，例如，在中央空調(diào)系統(tǒng)中通過水系統(tǒng)來確保渡過每臺空調(diào)機(jī)組或風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)器的循環(huán)水量達(dá)到設(shè)計(jì)流量，以確保機(jī)組的正常運(yùn)行；又如，在蒸汽型吸收式冷水機(jī)組中通過蒸汽系統(tǒng)來確保吸收式冷水機(jī)組所需要的熱能動力。2合理布置管道：管道的布置要盡可能地選用同程式系統(tǒng)，雖然初投資略有增加，但易于保持環(huán)路的水力穩(wěn)定性；若采用異程系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)中應(yīng)注意各支管間的壓力平衡問題。3確定系統(tǒng)的管徑時(shí)，應(yīng)保證能輸送設(shè)計(jì)流量，并使阻力損失和水流噪聲小，以獲得經(jīng)濟(jì)合理的效果。眾所周知，管徑大則投資多，但流動阻力小，循環(huán)水泵的耗電量就小，使運(yùn)行

2、費(fèi)用降低，因此，應(yīng)當(dāng)確定一種能使投資和運(yùn)行費(fèi)用之和為最低的管徑。同時(shí)，設(shè)計(jì)中要杜絕大流量小溫差問題，這是管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)原則。4在設(shè)計(jì)中，應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的水力計(jì)算，以確保各個(gè)環(huán)路之間符合水力平衡要求，使空調(diào)水系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中有良好的水力工況和熱力工況。5空調(diào)管路系統(tǒng)應(yīng)滿足中央空調(diào)部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的調(diào)節(jié)要求；6空調(diào)管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要盡可能多地采用節(jié)能技術(shù)措施；7管路系統(tǒng)選用的管材、配件要符合有關(guān)的規(guī)范要求；8管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要注意便于維修管理，操作、調(diào)節(jié)方便。二、管路系統(tǒng)的管材管路系統(tǒng)的管材的選擇可參照下表選用：三、供回水總管上的旁通閥與壓差旁通閥的選擇在變水量水系統(tǒng)中，為了保證流經(jīng)冷水機(jī)組中蒸發(fā)器的冷

3、凍水流量恒定，在多臺冷水機(jī)組的供回水總管上設(shè)一條旁通管。旁通管上安有壓差控制的旁通調(diào)節(jié)閥。旁通管的最大設(shè)計(jì)流量按一臺冷水機(jī)組的冷凍水水量確定，旁通管管徑直接按冷凍水管最大允許流速選擇，不應(yīng)未經(jīng)計(jì)算就選擇與旁通閥相同規(guī)格的管徑。當(dāng)空調(diào)水系統(tǒng)采用國產(chǎn)ZAPB、ZAPC型電動調(diào)節(jié)閥作為旁通閥，末端設(shè)備管段的阻力為0.2MPa時(shí)，對應(yīng)不同冷量冷水機(jī)組旁通閥的通徑，可按下表選用：冷凍水壓差旁通系統(tǒng)的選擇計(jì)算在冷凍水循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為方便控制，節(jié)約能量，常使用變流量控制。因?yàn)槔渌畽C(jī)組為運(yùn)行穩(wěn)定，防止結(jié)凍，一般要求冷凍水流量不變，為了協(xié)調(diào)這一對矛盾，工程上常使用冷凍水壓差旁通系統(tǒng)以保證在末端變流量的情況下，

4、冷水機(jī)組側(cè)流量不變。系統(tǒng)圖如圖一。                      1：冷水機(jī)組2：冷凍水泵3：壓差旁通閥4：壓差控制器5：電動二通閥6：末端設(shè)備       圖一：變水量冷凍水系統(tǒng)圖在這種系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，壓差旁通系統(tǒng)的作用是通過控制壓通旁通閥的開度控制冷凍水的旁通流量，從而使供回水干管兩端的壓差恒定。根據(jù)水泵特性我們可得知，泵送壓力恒定時(shí)，流量亦保持恒定。顯然旁通閥3的口徑要滿足最大旁通水量的要求。如一圖，當(dāng)末端負(fù)荷減小時(shí)，電動

5、二通閥5關(guān)小，供水量減小，而旁通水量增加。當(dāng)旁通水量持繼增加，直到系統(tǒng)負(fù)荷減小到設(shè)計(jì)負(fù)荷的一半，則冷水機(jī)組1關(guān)閉一臺，冷凍水泵2同樣關(guān)閉一臺，供回水壓差減小，旁通閥3再度關(guān)上。因此旁通閥的最大旁通水量就是系統(tǒng)負(fù)荷減小到一臺冷水機(jī)組停機(jī)時(shí)所需的旁通水量。表面上看，最大旁通水量就是一臺冷水機(jī)組的額定流量，其實(shí)不然，因?yàn)槔鋬鏊坎⒉灰欢〞c負(fù)荷同比例匹配，而應(yīng)考慮末端設(shè)備的熱特性與控制方式，如下：1、采用比例或比例積分控制的空調(diào)器?？刂破骶_控制二通閥的開度以調(diào)節(jié)盤管出力。根據(jù)盤管熱特性（如圖二），當(dāng)負(fù)荷減小時(shí)，所需流量減小速率更快，當(dāng)負(fù)荷為50%時(shí)，水流量僅需13%左右，即旁通水量需87%。2、風(fēng)

6、機(jī)盤管一般均采用二位控制，二通閥全開或全閉，即水流量在設(shè)計(jì)工況下?lián)Q熱。當(dāng)負(fù)荷減小時(shí)，水流量同比率減小。甚而小負(fù)荷時(shí)，風(fēng)機(jī)盤管可能轉(zhuǎn)至小檔運(yùn)行，風(fēng)量減小，水溫差減小，水流量增大，而旁通水量減小。在一般系統(tǒng)中，這兩種情況均會出現(xiàn)，此時(shí)就需綜合考慮空調(diào)器與風(fēng)機(jī)盤管水量的比例，部分負(fù)荷時(shí)間，來選擇旁通閥旁通水量。在一些典型的場合如商場，旁通水量甚至?xí)^一臺冷水機(jī)組（共三臺機(jī)組時(shí)）額定水量的兩倍。旁通閥口徑的選擇計(jì)算，在許多文章均有論及，此處簡述如下：                     

7、                       圖二：盤管負(fù)荷隨水流量變化圖G=Kv×PG流量,m3/hKv流通能力，與所選擇的閥門有關(guān)。P阻力損失。Bar例：一臺制冷量500RT的冷水機(jī)組，額定冷凍水量302m3/h，接管口徑250mm。旁通水量取350m3/h，供回水計(jì)算壓差為2bar（約2x105Pa）。DN125旁通閥流通能力250，計(jì)算如下：G=250×2=353（m3/h）>350所以采用DN125旁通閥即可滿足要求。旁通閥都具有高流通能力

8、，所以一般其口徑可比冷水機(jī)組接管口徑小二個(gè)規(guī)格。壓差控制系統(tǒng)的控制方式有比例控制（Honeywell），輸出比例變化的電阻信號，有三位控制（Johnson，Erie），輸出進(jìn)、停、退信號。比例控制的精度較高，價(jià)格也高，需根據(jù)不同的精度要求選配。兩種方式所配套的執(zhí)行器也不同。旁通閥執(zhí)行器與閥門需根據(jù)不同的系統(tǒng)壓差，配套不同系列的閥門，例如某品牌VBG閥門+VAT執(zhí)行器適用的最大工作壓差為2bar，而DSGA閥門+MVL執(zhí)行器的最大工作壓差則為8bar。若定貨時(shí)未指明，廠商一般均會按較高壓差配套?？傊趬翰钆酝ㄏ到y(tǒng)的選型中，要認(rèn)真考慮各種因素，閥門特性，壓差，流通能力，執(zhí)行器都需考量。在有的工程

9、中，只是簡單地按冷水機(jī)組口徑選擇旁通閥徑，往往會造成浪費(fèi)。四、空調(diào)水系統(tǒng)管徑的確定水管管徑d由下式確定：                     我們建議，水系統(tǒng)中管內(nèi)水流速按表一中的推薦值選用，經(jīng)試算來確定其管徑，或按表二根據(jù)流量確定管徑。表一、管內(nèi)水流速推薦值（m/s）表二、水系統(tǒng)的管徑和單位長度阻力損失五、冷凍水泵揚(yáng)程估算方法摘自：全國勘察設(shè)計(jì)注冊公用設(shè)備工程師考試復(fù)習(xí)教材（暖通空調(diào)專業(yè)）這里所談的是閉式空調(diào)冷水系統(tǒng)的阻力組成，因?yàn)檫@種系統(tǒng)是量常用的系統(tǒng)。1.冷水機(jī)組阻力：由機(jī)組

10、制造廠提供，一般為60100kPa。-2.管路阻力：包括磨擦阻力、局部阻力，其中單位長度的磨擦阻力即比摩組取決于技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。若取值大則管徑小，初投資省，但水泵運(yùn)行能耗大；若取值小則反之。目前設(shè)計(jì)中冷水管路的比摩組宜控制在150200Pa/m范圍內(nèi)，管徑較大時(shí)，取值可小些。3.空調(diào)未端裝置阻力：末端裝置的類型有風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組，組合式空調(diào)器等。它們的阻力是根據(jù)設(shè)計(jì)提出的空氣進(jìn)、出空調(diào)盤管的參數(shù)、冷量、水溫差等由制造廠經(jīng)過盤管配置計(jì)算后提供的，許多額定工況值在產(chǎn)品樣本上能查到。此項(xiàng)阻力一般在2050kPa范圍內(nèi)。4.調(diào)節(jié)閥的阻力：空調(diào)房間總是要求控制室溫的，通過在空調(diào)末端裝置的水路上設(shè)置電動二通調(diào)節(jié)

11、閥是實(shí)現(xiàn)室溫控制的一種手段。二通閥的規(guī)格由閥門全開時(shí)的流通能力與允許壓力降來選擇的。如果此允許壓力降取值大，則閥門的控制性能好；若取值小，則控制性能差。閥門全開時(shí)的壓力降占該支路總壓力降的百分?jǐn)?shù)被稱為閥權(quán)度。水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要求閥權(quán)度S>0.3，于是，二通調(diào)節(jié)閥的允許壓力降一般不小于40kPa。根據(jù)以上所述，可以粗略估計(jì)出一幢約100m高的高層建筑空調(diào)水系統(tǒng)的壓力損失，也即循環(huán)水泵所需的揚(yáng)程：1.冷水機(jī)組阻力：取80kPa（8m水柱）；2.管路阻力：取冷凍機(jī)房內(nèi)的除污器、集水器、分水器及管路等的阻力為50kPa；取輸配側(cè)管路長度300m與比摩阻200Pa/m，則磨擦阻力為300*200=60

12、000Pa=60kPa；如考慮輸配側(cè)的局部阻力為磨擦阻力的50%，則局部阻力為60kPa*0.5=30kPa；系統(tǒng)管路的總阻力為50kPa+60kPa+30kPa=140kPa（14m水柱）；3.空調(diào)末端裝置阻力：組合式空調(diào)器的阻力一般比風(fēng)機(jī)盤管阻力大，故取前者的阻力為45kPa（4.5水柱）；4.二通調(diào)節(jié)閥的阻力：取40kPa（0.4水柱）。5.于是，水系統(tǒng)的各部分阻力之和為：80kPa+140kPa+45kPa+40kPa=305kPa（30.5m水柱）6.水泵揚(yáng)程：取10%的安全系數(shù)，則揚(yáng)程H=30.5m*1.1=33.55m。根據(jù)以上估算結(jié)果，可以基本掌握類同規(guī)模建筑物的空調(diào)水系統(tǒng)的壓

13、力損失值范圍，尤其應(yīng)防止因未經(jīng)過計(jì)算，過于保守，而將系統(tǒng)壓力損失估計(jì)過大，水泵揚(yáng)程選得過大，導(dǎo)致能量浪費(fèi)。（靜水壓力應(yīng)該是水泵停止?fàn)顟B(tài)下，冷卻塔靜止液面到水泵或設(shè)備末端得高差。水泵揚(yáng)程管道沿程阻力+局部阻力+設(shè)備阻力+冷卻塔布水器壓力+布水器到集水器高差我個(gè)人認(rèn)為水塔揚(yáng)程確定為：冷凝器60到100KPA，沿程和局部阻力為80到120PA每米，冷卻塔噴霧壓力50KPA，再加上冷卻塔水的提升高度，再X個(gè)系K=1.11.2,不知道這樣算出的揚(yáng)程和實(shí)際的有多大的誤差？）六、冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目前最常用的冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式是冷卻塔設(shè)在建筑物的屋頂上，空調(diào)冷凍站設(shè)在建筑物的底層或地下室。水從冷卻塔的集水槽出

14、來后，直接進(jìn)入冷水機(jī)組而不設(shè)水箱。當(dāng)空調(diào)冷卻水系統(tǒng)僅在夏季使用時(shí)，該系統(tǒng)是合理的，它運(yùn)行管理方便，可以減小循環(huán)水泵的揚(yáng)程，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。為了使系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1冷卻塔上的自動補(bǔ)水管應(yīng)稍大一點(diǎn)，有的按補(bǔ)水能力大于2倍的正常補(bǔ)水量設(shè)計(jì)；2在冷卻水循環(huán)泵的吸入口段再設(shè)一個(gè)補(bǔ)水管，這樣可縮短補(bǔ)水時(shí)間，有利于系統(tǒng)中空氣的排出；3冷卻塔選用蓄水型冷卻塔或訂貨時(shí)要求適當(dāng)加大冷卻塔的集水槽的貯水能力；4應(yīng)設(shè)置循環(huán)泵的旁通止逆閥，以避免停泵時(shí)出現(xiàn)從冷卻塔內(nèi)大量溢水問題，并在突然停電時(shí)，防止系統(tǒng)發(fā)生水擊現(xiàn)象；5設(shè)計(jì)時(shí)要注意各冷卻塔之間管道阻力平衡問題；按管時(shí)，注意各塔至總干管上的水力

15、平衡；供水支管上應(yīng)加電動閥，以便在停某臺冷卻塔時(shí)用來關(guān)閉；6并聯(lián)冷卻塔集水槽之間設(shè)置平衡管。管徑一般取與進(jìn)水干管相同的管徑，以防冷卻塔集水槽內(nèi)水位高低不同。避免出現(xiàn)有的冷卻塔溢水，還有冷卻塔在補(bǔ)水的現(xiàn)象。七、冷卻水系統(tǒng)的補(bǔ)水量現(xiàn)在的資料給出的冷卻水系統(tǒng)的補(bǔ)水量數(shù)據(jù)判別較大，見下表：經(jīng)對表中資料的分析，從理論上說，如把水冷卻5oC，蒸發(fā)的水量不到被冷卻水量的1%。但是，實(shí)際上還應(yīng)考慮排污量和由于空氣夾水滴的飄溢損失；同時(shí)，還應(yīng)綜合考慮各種因素（如冷卻塔的結(jié)構(gòu)、冷卻水水泵的揚(yáng)程、空調(diào)系統(tǒng)的大部分時(shí)間里是在部分負(fù)荷下運(yùn)行等）的影響。我們建議：電動制冷時(shí)，冷卻塔的補(bǔ)水量取為冷卻水流量的1%2%；溴化鋰

16、吸收式冷水機(jī)組的補(bǔ)水量取為冷卻水流量的2%2.5%。八、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)問題：1電動冷水機(jī)組的冷凝器進(jìn)、出水溫差一般為5oC，雙效溴化鋰吸收式冷水機(jī)組冷卻水進(jìn)、出口溫差一般為66.5oC，因此，在選用冷卻塔時(shí)，電動冷水機(jī)組宜選普通型冷卻塔（t=5oC）；而雙效溴化鋰吸收式冷水機(jī)組宜選中溫型冷卻塔（t=8oC）；2選用冷卻塔時(shí)應(yīng)遵循工業(yè)企業(yè)噪音控制設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ87-85）的規(guī)定，其噪聲不得超過下表所列的噪聲限制值：廠界噪聲限制值/dB(A)3空調(diào)冷卻水系統(tǒng)中宜選用逆流式冷卻塔。當(dāng)處理水量在300m3/h以上時(shí)，宜選用多風(fēng)機(jī)方形冷卻塔，以便實(shí)現(xiàn)多風(fēng)機(jī)控制。4由于冷卻水進(jìn)水溫度過

17、低將會引起溴化鋰吸收式冷水機(jī)組結(jié)晶等故障，因此，設(shè)計(jì)溴化鋰吸收式冷水機(jī)組的冷卻水系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)在冷卻塔供、回水管間設(shè)置一旁通管，可以使部分冷卻水不經(jīng)冷卻塔，以保證冷卻水進(jìn)水溫度不會過低。九、膨脹水箱選型1水箱容積計(jì)算當(dāng)95-70°C供暖系統(tǒng)V=0.031Vc當(dāng)110-70°C供暖系統(tǒng)V=0.038Vc當(dāng)130-70°C供暖系統(tǒng)V=0。043Vc式中V膨脹水箱的有效容積（即相當(dāng)于檢查管到溢流管之間高度的容積），L；Vc系統(tǒng)內(nèi)的水容量，L。膨脹水箱選用開式高位膨脹水箱適用于中小型低溫水供暖系統(tǒng)，膨脹水箱規(guī)格見下表，構(gòu)造見國標(biāo)圖。2膨脹水箱設(shè)計(jì)安裝要點(diǎn)膨脹水箱安裝位置，應(yīng)考慮防止水箱內(nèi)水的凍結(jié)，若水箱安裝在非供暖房間內(nèi)時(shí)，應(yīng)考慮保溫。膨脹管在重力循環(huán)系統(tǒng)時(shí)接在供水總立管的頂端；在機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)時(shí)接至系統(tǒng)定壓點(diǎn)，一般接至水泵入口前，循環(huán)管接至系統(tǒng)定壓點(diǎn)前的水平回水干管上，該點(diǎn)與定壓點(diǎn)之間，應(yīng)保持不小于1.5-3m的距離。膨脹管、溢水管和循環(huán)管上嚴(yán)禁安裝閥門，而排水管和信號管上應(yīng)設(shè)置閥門。設(shè)在非供暖房間內(nèi)的膨脹管，循環(huán)管理體制、信號管均應(yīng)保溫。一般開式膨脹水箱內(nèi)的水溫不應(yīng)超過95°C。十、電動冷水機(jī)組類型與臺數(shù)的選擇（1）一般來說，單機(jī)名義工況制冷量小于呀等于116Kw的場合，以選用活塞式、渦旋式冷水機(jī)組為宜；單機(jī)容量為116700Kw