1、空調系統設計與施工相關空調管路系統設計與施工一、空調管路系統的設計原則空調管路系統設計主要原則如下：1空調管路系統應具備足夠的輸送能力，例如，在中央空調系統中通過水系統來確保渡過每臺空調機組或風機盤管空調器的循環水量達到設計流量，以確保機組的正常運行；又如，在蒸汽型吸收式冷水機組中通過蒸汽系統來確保吸收式冷水機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，雖然初投資略有增加，但易于保持環路的水力穩定性；若采用異程系統時，設計中應注意各支管間的壓力平衡問題。3確定系統的管徑時，應保證能輸送設計流量，并使阻力損失和水流噪聲小，以獲得經濟合理的效果。眾所周知，管徑大則投資多

2、，但流動阻力小，循環水泵的耗電量就小，使運行費用降低，因此，應當確定一種能使投資和運行費用之和為最低的管徑。同時，設計中要杜絕大流量小溫差問題，這是管路系統設計的經濟原則。4在設計中，應進行嚴格的水力計算，以確保各個環路之間符合水力平衡要求，使空調水系統在實際運行中有良好的水力工況和熱力工況。5空調管路系統應滿足中央空調部分負荷運行時的調節要求；6空調管路系統設計中要盡可能多地采用節能技術措施；7管路系統選用的管材、配件要符合有關的規范要求；8管路系統設計中要注意便于維修管理，操作、調節方便。二、管路系統的管材管路系統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

3、量水系統中，為了保證流經冷水機組中蒸發器的冷凍水流量恒定，在多臺冷水機組的供回水總管上設一條旁通管。旁通管上安有壓差控制的旁通調節閥。旁通管的最大設計流量按一臺冷水機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，不應未經計算就選擇與旁通閥相同規格的管徑。當空調水系統采用國產ZAPB、ZAPC型電動調節閥作為旁通閥，末端設備管段的阻力為0.2MPa時，對應不同冷量冷水機組旁通閥的通徑，可按下表選用：冷凍水壓差旁通系統的選擇計算在冷凍水循環系統設計中，為方便控制，節約能量，常使用變流量控制。因為冷水機組為運行穩定，防止結凍，一般要求冷凍水流量不變，為了協調這一對矛盾，工程上常使用冷

4、凍水壓差旁通系統以保證在末端變流量的情況下，冷水機組側流量不變。系統圖如圖一。1：冷水機組2：冷凍水泵3：壓差旁通閥4：壓差控制器5：電動二通閥6：末端設備圖一：變水量冷凍水系統圖在這種系統設計中，壓差旁通系統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。根據水泵特性我們可得知，泵送壓力恒定時，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，當末端負荷減小時，電動二通閥5關小，供水量減小，而旁通水量增加。當旁通水量持繼增加，直到系統負荷減小到設計負荷的一半，則冷水機組1關閉一臺，冷凍水泵2同樣關閉一臺，供回水壓差減小，旁通閥3再度關上

5、。因此旁通閥的最大旁通水量就是系統負荷減小到一臺冷水機組停機時所需的旁通水量。表面上看，最大旁通水量就是一臺冷水機組的額定流量，其實不然，因為冷凍水量并不一定會與負荷同比例匹配，而應考慮末端設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器。控制器精確控制二通閥的開度以調節盤管出力。根據盤管熱特性（如圖二），當負荷減小時，所需流量減小速率更快，當負荷為50%時，水流量僅需13%左右，即旁通水量需87%。2、風機盤管一般均采用二位控制，二通閥全開或全閉，即水流量在設計工況下換熱。當負荷減小時，水流量同比率減小。甚而小負荷時，風機盤管可能轉至小檔運行，風量減小，水溫差減小，水流量增大

6、，而旁通水量減小。在一般系統中，這兩種情況均會出現，此時就需綜合考慮空調器與風機盤管水量的比例，部分負荷時間，來選擇旁通閥旁通水量。在一些典型的場合如商場，旁通水量甚至會超過一臺冷水機組（共三臺機組時）額定水量的兩倍。旁通閥口徑的選擇計算，在許多文章均有論及，此處簡述如下：圖二：盤管負荷隨水流量變化圖G=Kv×PG流量。m3/hKv流通能力，與所選擇的閥門有關。P阻力損失。Bar例：一臺制冷量500RT的冷水機組，額定冷凍水量302m3/h，接管口徑250mm。旁通水量取350m3/h，供回水計算壓差為2bar（約2x105Pa）。DN125旁通閥流通能力250，計算如下：G=250

7、×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，所以一般其口徑可比冷水機組接管口徑小二個規格。壓差控制系統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、停、退信號。比例控制的精度較高，價格也高，需根據不同的精度要求選配。兩種方式所配套的執行器也不同。旁通閥執行器與閥門需根據不同的系統壓差，配套不同系列的閥門，例如某品牌VBG閥門+VAT執行器適用的最大工作壓差為2bar，而DSGA閥門+MVL執行器的最大工作壓差則為8bar。若定貨時未指明，廠商一般均會按較高壓差

8、配套。總之，在壓差旁通系統的選型中，要認真考慮各種因素，閥門特性，壓差，流通能力，執行器都需考量。在有的工程中，只是簡單地按冷水機組口徑選擇旁通閥徑，往往會造成浪費。四、空調水系統管徑的確定水管管徑d由下式確定：我們建議，水系統中管內水流速按表一中的推薦值選用，經試算來確定其管徑，或按表二根據流量確定管徑。表一、管內水流速推薦值（m/s）表二、水系統的管徑和單位長度阻力損失五、冷凍水泵揚程估算方法摘自：全國勘察設計注冊公用設備工程師考試復習教材（暖通空調專業）這里所談的是閉式空調冷水系統的阻力組成，因為這種系統是量常用的系統。1.冷水機組阻力：由機組制造廠提供，一般為60100kPa。2.管路

9、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經濟比較。若取值大則管徑小，初投資省，但水泵運行能耗大；若取值小則反之。目前設計中冷水管路的比摩組宜控制在150200Pa/m范圍內，管徑較大時，取值可小些。3.空調未端裝置阻力：末端裝置的類型有風機盤管機組，組合式空調器等。它們的阻力是根據設計提出的空氣進、出空調盤管的參數、冷量、水溫差等由制造廠經過盤管配置計算后提供的，許多額定工況值在產品樣本上能查到。此項阻力一般在2050kPa范圍內。4.調節閥的阻力：空調房間總是要求控制室溫的，通過在空調末端裝置的水路上設置電動二通調節閥是實現室溫控制的一種手段。二通閥的規格由閥門

10、全開時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。閥門全開時的壓力降占該支路總壓力降的百分數被稱為閥權度。水系統設計時要求閥權度S>0.3，于是，二通調節閥的允許壓力降一般不小于40kPa。根據以上所述，可以粗略估計出一幢約100m高的高層建筑空調水系統的壓力損失，也即循環水泵所需的揚程：1.冷水機組阻力：取80kPa（8m水柱）；2.管路阻力：取冷凍機房內的除污器、集水器、分水器及管路等的阻力為50kPa；取輸配側管路長度300m與比摩阻200Pa/m，則磨擦阻力為300*200=60000Pa=60kPa；如考慮輸配側的局部阻力

11、為磨擦阻力的50%，則局部阻力為60kPa*0.5=30kPa；系統管路的總阻力為50kPa+60kPa+30kPa=140kPa（14m水柱）；3.空調末端裝置阻力：組合式空調器的阻力一般比風機盤管阻力大，故取前者的阻力為45kPa（4.5水柱）；4.二通調節閥的阻力：取40kPa（0.4水柱）。5.于是，水系統的各部分阻力之和為：80kPa+140kPa+45kPa+40kPa=305kPa（30.5m水柱）6.水泵揚程：取10%的安全系數，則揚程H=30.5m*1.1=33.55m。根據以上估算結果，可以基本掌握類同規模建筑物的空調水系統的壓力損失值范圍，尤其應防止因未經過計算，過于保守

12、，而將系統壓力損失估計過大，水泵揚程選得過大，導致能量浪費。（靜水壓力應該是水泵停止狀態下，冷卻塔靜止液面到水泵或設備末端得高差。水泵揚程管道沿程阻力+局部阻力+設備阻力+冷卻塔布水器壓力+布水器到集水器高差我個人認為水塔揚程確定為：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個系K=1.11.2,不知道這樣算出的揚程和實際的有多大的誤差？）六、冷卻水系統的設計目前最常用的冷卻水系統設計方式是冷卻塔設在建筑物的屋頂上，空調冷凍站設在建筑物的底層或地下室。水從冷卻塔的集水槽出來后，直接進入冷水機組而不設水箱。當空調冷卻水

13、系統僅在夏季使用時，該系統是合理的，它運行管理方便，可以減小循環水泵的揚程，節省運行費用。為了使系統安全可靠的運行，實際設計時應注意以下幾點：1冷卻塔上的自動補水管應稍大一點，有的按補水能力大于2倍的正常補水量設計；2在冷卻水循環泵的吸入口段再設一個補水管，這樣可縮短補水時間，有利于系統中空氣的排出；3冷卻塔選用蓄水型冷卻塔或訂貨時要求適當加大冷卻塔的集水槽的貯水能力；4應設置循環泵的旁通止逆閥，以避免停泵時出現從冷卻塔內大量溢水問題，并在突然停電時，防止系統發生水擊現象；5設計時要注意各冷卻塔之間管道阻力平衡問題；按管時，注意各塔至總干管上的水力平衡；供水支管上應加電動閥，以便在停某臺冷卻塔

14、時用來關閉；6并聯冷卻塔集水槽之間設置平衡管。管徑一般取與進水干管相同的管徑，以防冷卻塔集水槽內水位高低不同。避免出現有的冷卻塔溢水，還有冷卻塔在補水的現象。七、冷卻水系統的補水量現在的資料給出的冷卻水系統的補水量數據判別較大，見下表：經對表中資料的分析，從理論上說，如把水冷卻5oC，蒸發的水量不到被冷卻水量的1%。但是，實際上還應考慮排污量和由于空氣夾水滴的飄溢損失；同時，還應綜合考慮各種因素（如冷卻塔的結構、冷卻水水泵的揚程、空調系統的大部分時間里是在部分負荷下運行等）的影響。我們建議：電動制冷時，冷卻塔的補水量取為冷卻水流量的1%2%；溴化鋰吸收式冷水機組的補水量取為冷卻水流量的2%2.

15、5%。八、冷卻水循環系統設計中應注意的幾個問題：1電動冷水機組的冷凝器進、出水溫差一般為5oC，雙效溴化鋰吸收式冷水機組冷卻水進、出口溫差一般為66.5oC，因此，在選用冷卻塔時，電動冷水機組宜選普通型冷卻塔（t=5oC）；而雙效溴化鋰吸收式冷水機組宜選中溫型冷卻塔（t=8oC）；2選用冷卻塔時應遵循工業企業噪音控制設計規范（GBJ87-85）的規定，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空調冷卻水系統中宜選用逆流式冷卻塔。當處理水量在300m3/h以上時，宜選用多風機方形冷卻塔，以便實現多風機控制。4由于冷卻水進水溫度過低將會引起溴化鋰吸收式冷水機組結晶等故障，因此

16、，設計溴化鋰吸收式冷水機組的冷卻水系統時，應在冷卻塔供、回水管間設置一旁通管，可以使部分冷卻水不經冷卻塔，以保證冷卻水進水溫度不會過低。九、膨脹水箱選型1水箱容積計算當95-70°C供暖系統V=0.031Vc當110-70°C供暖系統V=0.038Vc當130-70°C供暖系統V=0。043Vc式中V膨脹水箱的有效容積（即相當于檢查管到溢流管之間高度的容積），L；Vc系統內的水容量，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，膨脹水箱規格見下表，構造見國標圖。2膨脹水箱設計安裝要點膨脹水箱安裝位置，應考慮防止水箱內水的凍結，若水箱安裝在非供暖房間內時，應考慮保溫。膨脹管在重力循環系統時接在供水總立管的頂端；在機械循環系統時接至系統定壓點，一般接至水泵入口前，循環管接至系統定壓點前的水平回水干管上，該點與定壓點之間，應保持不小于1.5-3m的距離。膨脹管、溢水管和循環管上嚴禁安裝閥門，而排水管和信號管上應設置閥門。設在非供暖房間內的膨脹管，循環管理體制、信號管均應保溫。一般開式膨脹水箱內的水溫不應超過95°C。十、電動冷水機組類型與臺數的選擇（1）一般來說，單機名義工況制冷量小于呀等于116Kw的場合，以選用活塞式、渦旋式冷水機組為宜；單機容量為116700Kw的場合，以選用活塞式冷水機組為宜