空调水系统培训资料.docx
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空调水系统培训资料
一、水系统分类
空调水系统的分类方法很多，按照管道的布置形式和工作原理，一般可归纳为以下几种主要类型：
（1）按原理可分为：
闭式和开式；
（2）按供、回水在管道内的流动关系分为：
同程式和异程式；
（3）按供、回水管道数量分为：
双管制、三管制和四管制；
（4）按供、回水干管的布置形式分为：
水平式和垂直式；
（5）按调节方式可分为：
定水量和变水量。
1、闭式系统和开式系统
闭式系统：
管路不与大气相接触，在系统最高点设膨胀水箱并有排气和泄水装置的系统。
开式系统：
管路之间有贮水箱（或水池）通大气，自流回水时，管路通大气的系统。
闭式系统示意图开式系统示意图
闭式和开式系统的优缺点：
类型
优点
缺点
闭式系统
1、由于管路不与大气相接触，管道与设备不易腐蚀。
2、不需克服静水压力，循环水泵的压力低，水泵的功率相对较小。
3、系统简单。
1、蓄冷能力小，低负荷时，冷冻机也需经常开动。
2、膨胀水箱的补水有时需要另设加压水泵。
开式系统
冷水箱有一定的蓄冷能力，可以减少冷冻机的开启时间，增加能量调节能力，且冷水温度的波动可以小一些。
1、冷水与大气接触，循环水中含氧量高，宜腐蚀管路。
2、需要增加克服静水压力的额外能量。
3、输送能耗大。
2、同程式系统和异程式系统
同程式系统：
经过每一并联环路的管长基本相等，阻力相近；若通过每米长管路的阻力损失接近相等，则管网的阻力不需调节即可保持平衡。
异程式系统：
经过各并联环路的管长不等，管路的阻力不等；需在各并联管网上增加相应的调节阀来调节水网平衡。
同程式系统与异程式系统的优缺点：
类型
优点
缺点
同程系统
同程式系统中系统的水力稳定性好，各设备间的水量分配均衡，调节方便。
同程式系统由于采用回程管，管道的长度增加，水阻力增大，使水泵的能耗增加，并且增加了初投资。
异程系统
异程式系统简单，耗用管材少，施工难度小。
各并联环路管路长度不等，阻力不等，流量分配难以平衡。
3、双管制系统、三管制系统和四管制系统
双管制系统：
冷水系统和热水系统采用相同的供水管和回水管，只有一供一回两根水管的系统。
三管制系统：
分别设置供冷管路、供热管路、换热设备管路三根水管；其冷水与热水的回水管共用。
四管制系统：
冷水和热水的系统完全单独设置供水管和回水管，可以满足高质量空调环境的要求。
三种系统各自的优缺点：
类型
优点
缺点
双管制系统
双管制系统管网系统简单，占用空间少；初投资低。
无法同时满足供冷与供热的要求。
三管制系统
三管制系统能够同时满足供冷和供热的要求，管路系统较四管制简单。
比两管制复杂，投资也比较高，且存在冷、热回水的混合损失。
四管制系统
四管制系统能够同时满足供冷和供热的要求，并且配合末端设备能够实现室内温度和湿度精确控制的要求。
管路系统复杂，初投资高，占用建筑空间较多。
4、定水量系统和变水量系统
定水量系统：
定水量系统中的水量是不变的，它通过改变供回水温差来适应房间负荷的变化。
这种系统各空调末端装置，采用受设在空调房间内的温控器控制的电动三通调节阀调节。
变水量系统：
变水量系统是通过改变空调负荷侧的水流量来适应房间负荷的变化。
这种系统各空调末端装置，采用受设在空调房间内的温控器控制的电动二通调节阀节。
定流量和变流量系统的优缺点：
类型
优点
缺点
定流量系统
系统简单，操作方便；不需要复杂的控制系统。
配管设计时，不能考虑同时使用系数；输送能耗始终处于额定的最大值，不利于节能。
变流量系统
输送能耗随负荷的减少而降低；可以考虑同时使用系数，使管道尺寸、水泵容量和能耗都减少。
系统相对要复杂些；必须配置自控装置；单式泵时若控制不当有可能产生蒸发器结冰事故。
5、一次泵系统和二次泵系统
一次泵系统：
冷、热源侧与负荷侧合用一套循环水泵。
二次泵系统：
冷、热源侧与负荷侧分成两个环路，冷源侧配置定流量循环泵即一次泵，负荷侧配置变流量循环泵即二次泵。
一次泵和二次泵系统的优缺点：
类型
优点
缺点
一次泵系统
系统简单，初投资低；运行安全可靠，不存在蒸发器结冰的危险。
不能适应各区压力损失悬殊的情况；在绝大部分运行时间内，系统处于大流量、小温差的状态，不利于节约水泵的能耗。
二次泵系统
能适应各区压力损失悬殊的情况，水泵扬程有把握可能降低；能根据负荷侧的需求调节流量；由于渡过蒸发器的流量不变，能防止蒸发器发生结冰事故，确保冷水机组出水温度稳定；能节约一部分水泵能耗。
总装机功率大于单式泵系统；自控复杂，初投资高；易引起控制失调的问题；在绝大部分运行时间内，系统处于大流量、小温差的状态，不利于节约水泵的能耗。
总起来说，一般建筑物的普通舒适性中央空调，其冷（热）水系统宜采用一次水泵、变水量调节、双管制的闭式系统，并尽可能为同程式或分区同程式。
二、阀门的分类及选用
1、按用途和作用分类
⑴截断阀类主要用于截断或接通介质流。
包括闸阀、截止阀、隔膜阀、球阀、旋塞阀、碟阀、柱塞阀、球塞阀、针型仪表阀等。
⑵调节阀类主要用于调节介质的流量、压力等。
包括调节阀、节流阀、减压阀等。
⑶止回阀类用于阻止介质倒流。
包括各种结构的止回阀。
⑷分流阀类用于分离、分配或混合介质。
包括各种结构的分配阀和疏水阀等。
⑸安全阀类用于介质超压时的安全保护。
包括各种类型的安全阀。
2、按主要参数分类
（一）按压力分类
⑴真空阀工作压力低于标准大气压的阀门。
⑵低压阀公称压力PN小于1.6MPa的阀门。
⑶中压阀公称压力PN2.5~6.4MPa的阀门。
⑷高压阀公称压力PN10.0~80.0MPa的阀门。
⑸超高压阀公称压力PN大于100MPa的阀门。
（二）按介质温度分类
⑴高温阀t大于450C的阀门。
⑵中温阀120C小于t小于450C的阀门。
⑶常温阀-40C小于t小于120C的阀门。
⑷低温阀-100C小于t小于-40C的阀门。
⒂超低温阀t小于-100C的阀门。
（三）按阀体材料分类
⑴非金属材料阀门：
如陶瓷阀门、玻璃钢阀门、塑料阀门。
⑵金属材料阀门：
如铜合金阀门、铝合金阀门、铅合金阀门、钛合金阀门、蒙乃尔合金阀门、铸铁阀门、碳钢阀门、铸钢阀门、低合金钢阀门、高合金钢阀门。
⑶金属阀体衬里阀门：
如衬铅阀门、衬塑料阀门、衬搪瓷阀门。
3、通用分类法
这种分类方法既按原理、作用又按结构划分，是目前国际、国内最常用的分类方法。
一般分闸阀、截止阀、节流阀、仪表阀、柱塞阀、隔膜阀、旋塞阀、球阀、蝶阀、止回阀、减压阀、安全阀、疏水阀、调节阀、底阀、过滤器、排污阀等。
4、暖通空调管道阀门选型原则
项目
序号
选型原则
阀
门
选
型
设
计
1
冷冻水机组、冷却水进出口设计蝶阀；
2
水泵前蝶阀、过滤器，水泵后止回阀、蝶阀；
3
集、分水器之间压差旁通阀；
4
集、分水器进、回水管蝶阀；
5
水平干管蝶阀；
6
空气处理机组闸阀、过滤器、电动二通或三通阀
7
风机盘管闸阀（或加电动二通阀）
一般采用蝶阀时，口径小于150mm时采用手柄式蝶阀（D71X、D41X）；口径大于150mm时采用蜗轮传动式蝶阀（D371X、D341X）。
选用阀门的注意事项
1
减压阀，平衡阀等必须加旁通;
2
全开全闭最好用球阀、闸阀；
3
尽量少用截止阀；
4
阀门的阻力计算应当引起注意；
5
电动阀一定要选好的。
给水管道上使用的阀门，应根据使用要求按右列原则选型
1
需调节流量、水压时，宜采用调节阀、截止阀；
2
要求水流阻力小的部位（如水泵吸水管上），宜采用闸板阀；
3
安装空间小的场所，宜采用蝶阀、球阀；
4
水流需双向流动的管段上，不得使用截止阀；
5
口径较大的水泵，出水管上宜采用多功能阀
止回阀设置要求
止回阀设置要求
1
引入管上；
2
密闭的水加热器或用水设备的进水管上；
3
水泵出水管上；
4
进出水管合用一条管道的水箱、水塔、高地水池的出水管段上。
注：
装有管道倒流防止器的管段，不需在装止回阀。
止回阀的阀型选择
应根据止回阀的安装部位、阀前水压、关闭后的密闭性能要求和关闭时引发的水锤大小等因素确定，应符合下列要求：
1
阀前水压小的部位，宜选用旋启式、球式和梭式止回阀。
2
关闭后密闭性能要求严密的部位，宜选用有关闭弹簧的止回阀。
3
要求削弱关闭水锤的部位，宜选用速闭消声止回阀或有阻尼装置的缓闭止回阀。
4
止回阀的阀掰或阀芯，应能在重力或弹簧力作用下自行关闭。
给水管道的下列部位应设置排气装置
1
间歇性使用的给水管网，其管网末端和最高点应设置自动排气阀。
2
给水管网有明显起伏积聚空气的管段，已在该段的峰点设自动排气阀或手动阀门排气
3
气压给水装置，当采用自动补气式气压水罐时，其配水管网的最高点应设自动排气阀。
三、水泵选型
1、水泵流量的计算
水泵的流量：
L（m3/h）=Q（Kw）×（1.15~1.2）/（Δt×1.163）
式中
L----冷冻冷却水泵的流量，m3/h.
Q----制冷主机的制冷量，KW.
Δt----冷冻冷却水泵的供、回水温差，℃；一般为5℃.
2、水泵扬程简易估算法
暖通水泵的选择：
通常选用比转数ns在130～150的离心式清水泵，水泵的流量应为冷水机组额定流量的1.1～1.2倍（单台取1.1，两台并联取1.2。
按估算可大致取每100米管长的沿程损失为5mH2O，水泵扬程（mH2O）：
Hmax=△P1+△P2+0.05L（1+K）
△P1为冷水机组蒸发器的水压降。
△P2为该环中并联的各占空调未端装置的水压损失最大的一台的水压降。
L为该最不利环路的管长。
K为最不利环路中局部阻力当量长度总和和与直管总长的比值，当最不利环路较长时K值取0.2～0.3，最不利环路较短时K值取0.4～0.6。
3、水泵扬程实用估算方法
这里所谈的是闭式空调冷水系统的阻力组成，因为这种系统是最常用的系统。
对闭式水系统：
∑△h=Hf+Hd+Hm
Hf、Hd——水系统沿程阻力和局部阻力损失Pa
Hm——设备阻力损失Pa
1、冷水机组阻力：
由机组制造厂提供，一般为60~100kPa。
2、管路阻力：
包括磨擦阻力、局部阻力，其中单位长度的磨擦阻力即比摩组取决于技术经济比较。
若取值大则管径小，初投资省，但水泵运行能耗大；若取值小则反之。
目前设计中冷水管路的比摩阻宜控制在150~300Pa/m范围内，管径较大时，取值可小些。
3、空调未端装置阻力：
末端装置的类型有风机盘管机组、组合式空调器等。
它们的阻力是根据设计提出的空气进、出空调盘管的参数、冷量、水温差等由制造厂经过盘管配置计算后提供的，许多额定工况值在产品样本上能查到。
此项阻力一般在20~50kPa范围内。
4、调节阀的阻力：
空调房间总是要求控制室温的，通过在空调末端装置的水路上设置电动二通调节阀是实现室温控制的一种手段。
二通阀的规格由阀门全开时的流通能力与允许压力降来选择的。
如果此允许压力降取值大，则阀门的控制性能好；若取值小，则控制性能差。
阀门全开时的压力降占该支路总压力降的百分数被称为阀权度。
水系统设计时要求阀权度S>0.3，于是，二通调节阀的允许压力降一般不小于40kPa。
根据以上所述，可以粗略估计出一幢约100m高的高层建筑空调水系统的压力损失，也即循环水泵所需的扬程：
1、冷水机组阻力：
取80kPa（8m水柱）；
2、管路阻力：
取冷冻机房内的除污器、集水器、分水器及管路等的阻力为50kPa；取输配侧管路长度300m与比摩阻200Pa/m，则磨擦阻力为300*200=60000Pa=60kPa；如考虑输配侧的局部阻力为磨擦阻力的50%，则局部阻力为60kPa*0.5=30kPa；系统管路的总阻力为50kPa+60kPa+30kPa=140kPa（14m水柱）；
3、空调末端装置阻力：
组合式空调器的阻力一般比风机盘管阻力大，故取前者的阻力为45kPa（4.5水柱）；
4、二通调节阀的阻力：
取40kPa（0.4水柱）。
5、于是，水系统的各部分阻力之和为：
80kPa+140kPa+45kPa+40kPa=305kPa（30.5m水柱）。
6、水泵扬程：
取10%的安全系数，则扬程H=30.5m*1.1=33.55m。
根据以上估算结果，可以基本掌握类同规模建筑物的空调水系统的压力损失值范围，尤其应防止因未经过计算，过于保守，而将系统压力损失估计过大，水泵扬程选得过大，导致能量浪费。
4、其他需注意的事项
水泵并联运行情况
水泵台数
流量
流量的增加值
与单台泵运行比较
流量的减少
1
100
/
2
190
90
5%
3
251
61
16%
4
284
33
29%
5
300
16
40%
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。
故建议：
1、选用多台水泵时，要考虑流量的衰减，一般附加10%～20%的裕量。
2、水泵并联不宜超过3台，即进行制冷主机选择时不宜超过三台。
3、大中型工程应分别设置冷、热水循环泵。
一般，冷冻水泵和冷却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，以保证系统可靠的补水。
四、膨胀水箱的选型
膨胀水箱主要靠有效容积选择：
有效容积＝膨胀水量＋调节水量
①膨胀水量的确定：
方法1：
Vp=α·Δt·Vs（m3）
式中Vp——膨胀水箱的膨胀水量；
α——水的体积膨胀系数，取0.0006/℃；
Δt——考虑系统内水受热和冷却时水温的最大波动值，℃，制冷Δt取15℃，供热Δt取45℃；
Vs——系统内的水容量，m3（系统中管道和设备内存水量总和，参看下表）
水系统中总容量（L/m2建筑面积）
系统形式
全空气系统
空气—水系统
供冷时
0.40~0.55
0.70~1.30
供热时
1.25~2.00
1.20~1.90
注：
供热时的数值是指使用热水锅炉的情况；如使用换热器时可以取供冷时的数值。
小心单位变换！
应把L换成m3水量！
方法2：
按照机组供冷水或供热水来计算膨胀水量
冷水时：
按0.1L/KW计算
热水时：
按0.3L/KW计算
②调节水量的确定：
调节水量Vt为补水泵3min的流量，且保持水箱调节水位不小于200mm。
估算时一般取膨胀水量的一半。
③膨胀水箱的有效容积：
V＝Vp+Vt
一般V取1.5Vp
说明：
膨胀水箱的底部标高至少比系统管道的最高点高出1.5m。
膨胀箱的接口应尽可能靠近循环泵的进口，以免泵吸入口内液体汽化造成气蚀。
例题:
某建筑面积2万平米的高层建筑，空调水系统选用数台LSQWRF33A和两台LSQWRF65A的模块，总冷负荷为2500KW。
夏季供冷，冬季利用热交换器供热，试估算其膨胀水箱的型号。
解答：
膨胀水箱的计算，按以上公式最大值计算（冷热工况）：
Vp＝0.0006×（20000×1.3）×45=702L
V=1.5Vp=1.5×702＝1053L＝1.053m3
膨胀水箱的实际容积还要考虑上部膨胀水位上溢流管和该水箱顶的距离；
故该项目选1100×1100×1100的膨胀水箱即可。
五、水系统的附件
1、集水器和分水器
集水器和分水器是为了便于连接通向各个环路的许多并联管道而设置的，在一定程度上也起到了均压的作用。
集、分水器的直径应按总流量通过的断面流速（0.5-1.0m/s）初选,并应大于最大接管开口直径的2倍。
2、排气阀
在水循环系统的局部最高点和系统最高点均需安装自动排气阀。
3、过滤器
在水系统中的水泵、换热器、主机、末端等设备的入口管道上，均应设置过滤器，以防止杂质进入，污染或堵塞这些设备。
4、平衡阀
平衡阀的用途是解决分支管路间的流量分配，保证各环路的流量符合设计要求，当各分支管路的阻力不平衡率较大时，各个分支管路上均应同时安装平衡阀。
平衡阀应尽可能设置在回水管上，以保证供水压力不致降低。
平衡阀的管径，可以按照连接管道的公称直径确定，保持两者相同。
5、压力表
压力表设置在机组进、出水管路上，通过察看水系统的静压力和机组水阻力。
压力表设置在水泵进、出管路上，用来察看水泵工作是否正常。
6、截止阀
截止阀设置在机组、水泵的前后及其他需要关断水系统进行维修的部位。
7、温度计
在机组的进出水管路上应各设一个温度计，用来查看进、出水温度。
8、软接头
软接头的作用是对水系统中的运动设备进行减震，主要设置在靠近机组和水泵的进、出水接管处。
9、止回阀
止回阀一般设置在水泵的出水管处，在水泵停机时，防止水回流冲击水泵叶轮。
10、其他
1）在系统最低点应设置泄水阀；
2）在水路清洗时，须先将机组进行旁通，以免冲洗后的污水进入机组系统内。
为确保机组正常运行，冷冻水和冷却水管路上必须安装水流开关，并要与机组控制器进行连锁；水流开关在机组冷冻水和冷却水的出口处安装。
流量开关两边至少应有5倍管道直径的直管段；不要将其安装在接近弯管，孔板及阀门的附近；流量开关上箭头指向必须与水管的水流方向一致。
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