中央空调水系统设计教程.ppt

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1、中央空调水系统设计,中央空调系统设计,螺杆式水冷冷水机组系统主要设备有：（1）螺杆式水冷冷水机组（2）冷却塔（3）冷冻水泵（4）冷却水泵（5）补水泵（6）电子水处理仪或全自动软化水处理装置（7）水过滤器（8）膨胀水箱（9）末端装置（空气处理机组、风机盘管等）,以水冷冷水机组空调系统为例,冷冻水循环主要组成及集中控制,冷却塔,冷却水循环泵,空气处理机,末端设备,制冷主机,补水系统,冷冻水循环泵,中控主机,控制模块,系统流程图,水冷冷水机空调系统,一、制冷主机的选择,1.根据建筑的空调面积和房间功能进行空调冷负荷计算2.统计建筑空调总冷负荷3.大部分建筑需要考虑房间的同时使用率，一般建筑的同时使用

2、率为7080%，特殊情况需根据建筑功能和使用情况确定。4.制冷机冷负荷为建筑空调总冷负荷与同时使用率的乘积。根据计算的制冷机冷负荷既可选择制冷主机。,制冷主机台数可根据建筑业主和建筑所备机房情况进行确定,建筑物冷负荷估算指标,二、水泵的选择,卧式离心泵,立式离心泵,1、水泵的主要形式,2、水泵选择原则及注意事项:a、首先要满足最高运行工况的流量和扬程,并使水泵的工作状态点处于高效率范围,b、泵的流量和扬程应有10%20%的富裕量 c、当流量较大时,宜考虑多台并联运行,并联台数不宜超过三台 d、多台泵并联运行时,应尽可能选择同型号水泵 e、选泵时必须考虑系统压力对泵体的作用,注意水泵壳体和填料的

3、承压能力以及轴向推力对密封环和轴封的影响.高层建筑水系统采用闭式循环时,系统的压力大大超过系统克服沿程摩擦和局部阻力损失所需的压力,在选用水泵时应注明所承受的静压值,必要时由制造厂家做特殊处理.4）一般工程可按总管长的57m/100m选取损失扬程，再加上设备的损失扬程，即得到闭式系统水泵总扬程；开式系统总扬程与闭式系统总扬程不同，除系统损失扬程与设备 的损失扬程外，还得加上系统的实际扬程（水泵吸入扬程与输出扬程）；,第一步：水泵流量的确定,1.冷却水流量：一般按照产品样本提供数值选取，或按照如下 公式进行计算，公式中的Q为制冷主机制冷量,L(m3/h)=,Q(kW),（4.55）x1.163,

4、X(1.151.3),2.冷冻水流量：在没有考虑同时使用率的情况下选定的机组，可根据产品样本提供的数值选用或根据如下公式进行计算。如果考虑了同时使用率，建议用如下公式进行计算。公式中的Q为建筑没有考虑同时使用率情况下的总冷负荷。,L(m3/h)=,Q(kW),（4.55）x1.163,3、水泵选择的步骤,暖通水泵的选择：通常选用比转数ns在130150的离心式清水泵，水泵的流量一般应为冷水机组额定流量的1.11.2倍（单台取1.1，两台并联取1.2),第二步：水系统水管管径的计算,空调水管的水流速主要考虑经济和噪声两个因素。管内的水流速过大，对环路的平衡不利，故总管流速可取得大一些，而分支管路

5、可以小一些。空调水管管径的确定:初步确定水流速，根据机组水流量，用公式G=0.25*d2计算出管径，计算出管径后应对照国家规范是否可行，直到适合为止；d=4G/（mm）式中G-通过该管段的水流量（m3/s）；-通过该管段的水流速度（m/s）。,表1 冷冻冷却水管干管允许最大经济流速 m/s,注意：一般，选择水泵时，水泵的进出口管径应比水泵所在管段的管径小一个型号。例如：水泵所在管段的管径为DN125,那么所选水泵的进出口管径应为DN100。,目前管径的尺寸规格有：DN15、DN20、DN25、DN32、DN40、DN50、DN70、DN80、DN100、DN125、DN150、DN200、DN

6、250、DN300、DN350、DN400、DN450、DN500、DN600,水泵的选择,第三步：水泵扬程的确定,水系统中水流经管子、管件表面时会有一定的摩擦力损失，此摩擦损失即是水泵之损失扬程，损失扬程主要跟流速、管径、水管里面的粗糙度、水管的长度、管件、管路配件等有关，1)冷冻水泵扬程H（mH2O）估算公式：Hmax=P1+P2+0.05L（1+K）式中P1-最不利环路中冷水机组蒸发器水压降；P2-最不利环路中各台空调末端装置的水压损失最大一台压力降；L-最不利环路的总水管长度；0.05-在水系统的最不利环路中,大致取每100m管长的沿程阻力损失为5mH2O;K-为最不利环路中局部阻力当

7、量长度总和与直管总长的比值。当最不利环路较长时K取0.20.3；最不利环路较断时K取0.40.6。2）冷却水泵扬程H（mH2O）估算公式：Hmax=P1+Z+5+0.05L 式中P1-最不利环路中冷水机组冷凝器水压降；一般为57mH2O；Z-冷却塔开式段高度；一般为23mH2O L-冷却水系统来回水管长度；5-管路中管件局部损失可取5mH2O；0.05-在水系统中，沿程阻力大致取每100m管长损失为5mH2O；,4、水泵参数表（部分）,举例：如果计算出系统水流量为160m3/h,则水系统管径计算为DN200，所以水泵管径选DN150，扬程选为32mH2O，校核水泵 参数表中流量和扬程部分，选取

8、：SLS150-315型号的水泵。,5、水泵并联运行情况,由上表可见：水泵并联运行时，流量有所衰减；当并联台数超过3台时，衰减尤为厉害。故强烈建议：1.选用多台水泵时，要考虑流量的衰减，留有余量。2.空调系统中水泵并联不宜超过3台，即进行制冷主机选择时也不宜超过三台。,一般，冷冻水泵和冷却水水泵的台数应和制冷主机一一对应，并考虑一台备用。补水泵一般按照一用一备的原则选取。,三、冷却塔的选择,1、冷却塔的主要形式,圆形逆流冷却塔,方形横流冷却塔,当然冷却塔的分类形式还有很多种，在这里就不一一列举了。,3、冷却塔设计选型,1、冷却塔台数与制冷主机的数量一一对应，可以不考虑备用；2、冷却塔的水流量=

9、冷却水系统水量1.2；举例：假设空调系统冷却水量为160m3/h，那么冷却塔的冷却水量=160 1.2=192 m3/h，根据就近原则，选择冷却塔参数表中冷却水量为200m3/h 的冷却塔。,四、电子水处理仪、水过滤器的选择,1、产品主要形式,“Y”形过滤器,电子水处理仪,2、电子水处理仪和过滤器的选择,空调水系统中使用到的电子水处理仪和水过滤器一般都按照设备所在管段的管径进行选择。冷却水系统属开式系统，必须使用电子水处理仪；冷冻水系统属闭式系统，要求不是那么严格，可以在冷冻水系统管路中或膨胀水箱进水管路中安装电子水处理仪。,五、全自动软化水装置的选择,当工程所在地水质较硬或是系统较大的时候，

10、系统的循环水和补水最好是软化水，该空调系统必须配置水软化装置，一般选用全自动软化水装置；全自动软化水装置的选用一般按照系统补水量进行选择。补水装置可以根据实际情况来选（装置小，系统补水时间长；装置大，系统补水时间短）。,工程图片,六、膨胀水箱的选择,膨胀水箱一般按照冷冻水系统管路总水容量的12%选择 一般，一万平方米左右建筑空调水系统膨胀水箱的容积为24立方。,膨胀水箱在空调水系统中所起的作用是膨胀及定压,因此膨胀管上不应设有任何阀门.膨胀水箱的有效容积：VC=0.006（t2-t1）（23）QO（L）式中0.006-为水的体积膨胀系数；t2-水的最高工作温度；t1-水的最低工作温度；23-系

11、统水容量大约为23L/KW；QO-系统设计总耗冷量（KW）。膨胀水箱的安装高度一般比水系统最高点高出1.5m以上。,七、补水水泵扬程的计算：补水水泵扬程为系统最高点距补水泵接管处的垂直距离和补水管路的沿程阻力损失和局部阻力损失。沿程阻力损失和局部阻力损失一般为35mH2O。,定压泵的选择：定压点为最高点加5m H2O 举例：北京市某办公楼建筑。建筑层高32米，建筑面积11000平方米。定压泵的扬程：H=32+5=37m H2O建筑物水容量取1.3L/建筑平米Vc=110001.3=14300L=14.3 m3小时流量取Vc之10%则G=0.1014.3=1.43m3/h故定压泵取2 m3/h

12、H=37m n=1450rpm,六、末端设备的选择,1、风机盘管的选择,风机盘管有两个主要参数：制冷（热）量和送风量，故有风机盘管的选择有如下两种方法：（1）根据房间循环风量选：房间面积、层高（吊顶后）和房间换气次数三者的乘积即为房间的循环风量。利用循环风量对应风机盘管高速风量，即可确定风机盘管型号。（2）根据房间所需的冷负荷选择：根据单位面积负荷和房间面积，可得到房间所需的冷负荷值。利用房间冷负荷对应风机盘管的高速风量时的制冷量即可确定风机盘管型号。确定型号以后，还需确定风机盘管的安装方式（明装或安装），送回风方式（底送底回，侧送底回等）以及水管连接位置（左或右）等条件。,对于一般的住宅和办

13、公建筑，房间面积在20m2以下，可选用FP-3.5,25m2左右的选用FP-5.0，30m2左右的选用FP-6.3,35m2左右的选用FP-7.1。房间面积较大时应考虑使用多个风机盘管，房间单位面积负荷较大，对噪音要求不高时可考虑使用风量和制冷量较大的风机盘管。,2、空气处理机的选择,空气处理机组主要用于处理室内空气和供新风，一般有空调工况和新风工况两种工作状态。空气处理机组的选择一般由三个主要参数决定：风量、表冷器排管数和机外余压。先根据系统需要的风量确定空气处理机组的型号，然后根据需要提供的冷量来决定其排管数，如此便可确定。根据系统需要的余压要求确定余压。空气处理机组一般有吊顶式和落地式两

14、种。落地式包括立式和卧式两种。另外机组的送回风方式也有多不同。徐根据建筑情况和建筑业主要求进行最终的确定。注意：空调工况的制冷（热）量比新风工况时要小。,七、气流组织设计,1.空调系统中的温度效果如何、是否节能，都与所采用的气流组织是否合理，有着直接的关系，还与风口设置的位置，风口的送风方式，单位面积的冷负荷和循环风量的大小，气流有无短路循环和有无死角存在等有关。2.五种气流组织的应用情况 2.1 办公室与客房：层高在3.0m 左右时，室内吊顶上采用双层百叶风口侧送，在风机盘管下设回风口，上回风与新风在风机盘管后的回风箱内混合后送入室内，简称“侧送上回”方式。这样形成了一个空气对流圈，使室内两

15、米以下人的活动范围内温度随气流均布，使环境达到舒适温度范围（25 28），参见图1。,2.2 大餐厅与大会议室：当吊顶高度在3.5 4.5m 时，可采用自动温控风口，因其在夏季送风为扩散形，冬季可向下直送风，能使暖风送下来，效果很好。该风口位于室内吊顶的中部向下送风，在两侧分别设回风口上回风，构成中部下送，两侧上回的循环方式，这样在室内就形成两个从中上部再向下，分别向两侧上回的空气对流圈，从一端到另一端，整个室内温度随气流均匀分布，无死角存在，可确保整个室内舒适，温度效果好，参见图2。如果吊顶高度在5m 8m 时，则中间的自动温控风口应改成旋流风口，出口风速应 5m s，回风口同上，此时，室内

16、的环境温度可同样的舒适，尤其是到了冬季时可顺利地将暖风送下来，确保供暖温度效果好。根除了冬季暖风送不下来的”通病”。（如报告厅和大餐厅空调）,2.3 服装生产车间：吊顶高度在4 m 左右时，可以从吊顶的中部分别向两边侧送风，中间设回风口上回风，这样在室内就形成了两个空气对流圈，从一端至另一端气流均匀地不断循环，无死角存在，只要冷负荷指标确当，室内温度可在25 27 的舒适范围内，参见图3（如生产车间空调）,2.4 门厅与大堂：吊顶高度达8 9m 左右时，长度约3 0m 左右，进深为18m 左右的大堂，宜在中部吊顶上采用变流态遥控旋流风口下送风，出口风速宜 6m s，在两侧中间层的吊顶内分别设鼓

17、型喷口向中部相对地侧送，再在吊顶上周边的死角处设回风口回风。这样才能使高大空间下面2M 高的、人们活动范围内的环境温度舒适到冬暖夏凉。防止了冬季暖风送下不来，造成上暖下不暖的”通病”，参见图4。,2.5 排热降温法的气流组织：适用于大空间（进深与长度相当的）发热的高温（T=45 左右）车间，无吊顶，层高6m 左右。在这样的情况下，为了节能，可以分以下两步处理。（如电容器厂生产车间的空调）。,2.5.1 排热处理：即从一侧（如南侧）将一定数量的并经过降温处理过的新风通过横百叶风口向另一侧（如北侧）以4 5向下压送，由于生产产生的热量使室内的空气升温变成热空气，它比冷空气质量轻上升向另一侧移动，再

18、在另一侧墙的上方设一排全金属大排量低噪声的排气扇（带风压、噪声低、耗电省）或者排风机。将上升的热空气抽出室外。这样将生产所产生的热量形成的热空气直接排出室外，等的冷量去置换热量，因此，可以大大地节能。2.5.2 降温处理：在车间的中部2.5m 高处，安装一定数量的四面出风天花机或风机盘管空调机组，在夏季用来对循环风作降温处理，可使室内温度达到规定的，生产环境所需要的温度，参见图5。,3.1 选用的气流组织要合理，无死角存在，要使室内一年四季的温度效果都能达到理想的运行工况。3.2 送风口与回风口、排风口不能都位于一起，且很近，为的是避免刚送出的冷风就被抽回来或被排走了，不但在吊顶下形成大面积的

19、死角，即风系统产生了短路循环，温度效果不会好，也不节能。3.3 当吊顶为一个平面时，宜采用“下送上回”的方式，即回风口位于送风口的另一侧，使人们的工作位置处于在温度舒适的气流之中。3.4 在风机盘管加新风的系统中，风机盘管的出风口为侧送时，回风口设在盘管的后下方，称为“侧送上回方式”。这样不但气流组织合理，且温度效果好。3.5 排风口主要是为了排除室内被污染了的空气而设置的，宜位于吊顶的死角处，一则便于引入新风：二则可以使死角的气流变活，消灭了死角。3.6 卫生间内应成为负压区，只宜设排风口，防止污染的空气散发到空调区内：卫生间的排风系统应单独设置，不应与其它风管连通，严防串味污染。尤其不能与

20、餐厅的排风连通。,八、室内风管风速选择表,表：推荐低速风管最大风速（m/s）,注：民用住宅35dB（A），商务办公45dB（A）。,表 旅馆室内允许噪音级（民用建筑隔音设计规范GBJ118-88）,九、室内风口风速选择表,1、送风口风速,2、以噪音标准控制的允许送风流速m/s,3、推荐的送风口流速m/s,4、送风口之最大允许流速m/s,注:风盘接散流器时办公室推荐送风口流速:2.5-4.0m/s。风机盘管接风管的风速：通常为1.52.0m/s之间，不能大于2.5m/s，否则会将冷凝水带出来。,5、回风口风速,新风机组：防雨百叶窗回风风速推荐在2.5-4m/s,十、工程概算,1.设备费（除膨胀水

21、箱、软化水箱、阀门管道和管件以外，全部为设备费，设备费为总合同最终签订价的35%45%左右）。2.设备运杂费（运输、包装费等）一般取设备费的1%2%（根据设备的产地和使用地的距离来确定）。3.设备安装费：一般取设备的5%8%，（除散件设备，如：冷却塔的安装费：取冷却塔设备费的10%15%）。4.设备运行调试费：一般取设备费的0.5%2%。5.管道制作、安装、保温等费用，一般为设备费的20%40%。（根据系统的复杂程度来确定）。6.电气费、土建费用（应另行计算）。7.工程设计费，取以上所有费用合计的2.5%3%。8.工程的其他费用（包括各种税费、工程临时设施费、冬雨季施工费、利 润等），一般取以上所有费用合计的5%8%。上述所有费用之和即工程总造价。,一般，使用水冷冷水机组，末端为风机盘管没有新风的情况下，建筑空调造价为200元/m2左右，末端为风机盘管加新风的为250元/m2左右。使用风冷冷水机组，末端为风机盘管没有新风的情况下，建筑空调造价为300元/m2左右，末端为风机盘管加新风的为350元/m2左右。具体项目具体分析。,