1、9空調水系統方案確定和水力計算9. 1冷凍水系統的確定9. 1. 1冷凍水系統的基本形式9.1. 1.1雙管制、三管制和四管制系統雙管制系統夏季供應冷凍水、冬季供應熱水均在相同管路中進行。優點是系 統簡單，初投資少。絕大多數空調冷凍水系統采用雙管制系統。但在要求高的全年空調 建筑中，過渡季節出現朝陽房間需要供冷而背陽房間需要供熱的情況，這時改系統不能 滿足要求。三管制系統分別設置供冷、供熱管路，冷熱回水管路共用。優點是能同時滿 足供冷供熱的要求，管路系統較四管制簡單。其最大特點是有冷熱混合損失，投資高于 兩管制，管路復雜。四管制系統供冷、供熱分別由供回水管分開設置，具有冷熱兩套獨立的系統。 優

2、點是能同時滿足供冷、供熱要求，且沒有冷熱混合損失。缺點是初投資高，管路系統 復雜，且占有一定的空間。9.1.1.2開式和閉式系統開式水系統與蓄熱水槽連接比較簡單，但水中含氧量較高，管路和設備易腐 蝕，且為了克服系統靜水壓頭，水泵耗電量大，僅適用于利用蓄熱槽的低層水系統。閉式水系統不與大氣相接觸，僅在系統最高點設置膨脹水箱。管路系統不易 產生污垢和腐蝕，不需克服系統靜水壓頭，水泵耗電較小。9.1.1.3同程式和異程式系統同程式水系統除了供回水管路以外，還有一根同程管，由于各并聯環路的管 路總長度基本相等，各用戶盤管的水阻力大致相等，所以系統的水力穩定性好，流量分 配均勻。高層建筑的垂直立管通常采

3、用同程式，水平管路系統范圍大時宜盡量采用同程 式異程式水系統管路簡單，不需采用同程管，水系統投資較少，但水量分配。 調節較難，如果系統較小，適當減小公共管路的阻力，增加并聯支管的阻力，并在所有 盤管連接支路上安裝流量調節閥平衡阻力，亦可采用異程式布置。9.1.1.4定流量和變流量系統(1)定流量水系統中的循環水量保持定值，負荷變化時可以通過改變風量或改變 供回水溫度進行調節，例如用供回水支管上三通調節閥，調節供回水量混合比，從而調 節供水溫度，系統簡單操作方便，不需要復雜的自控設備，缺點是水流量不變輸送能耗 始終為設計最大值。（2）變流量水系統中供回水溫度保持定值，負荷改變時，通過改變供水量來

4、調節。 輸送能耗隨負荷減少而降低，水泵容量和電耗小，系統需配備一定的自控裝置。9.1.1.5單式泵和復式泵系統（1）單式泵水系統的冷熱源側和負荷側只有一組循環水泵，系統簡單初投資省， 這種系統不能調節水泵流量，不能節省水泵輸送能量。（2）復式泵水系統的冷熱源側和負荷側分別設置循環水泵，可以實現負荷側水泵 變流量運行，能節省輸送能耗，并能適應供水分區不同壓降的需要，系統總的壓力低。 但系統較復雜，初投資高。9.1.2確定冷凍水系統形式除了參考以上幾種系統劃分優缺點的比較，在工程設計中，應根據具體的情況來考 慮系統形式。對于本設計，空調水路中以風機盤管和吊頂式空氣處理器為空調設備，由 于各處風機盤

5、管的型號相差不大，其水流阻力的差距較小，且平面布置規律性較強，采 用同程式系統有利于環路中各風機盤管小環路的水力平衡，但在豎直方向高度不是很 高，采用豎程浪費管材且阻力加大，所以本系統只采用水平同程豎向不同程，豎向加閥 門調節不平衡率；在管制方面，由于本設計不考慮過渡季節出現即供冷又供熱的情況， 在系統的復雜性和初投資方面，采用兩管制系統；由于開式系統水中含氧量較高，管路 和設備易腐蝕，且需要克服系統靜水壓頭，水泵耗電量大，僅適用于利用蓄熱槽的低層 水系統，所以對于本設計而言，采用閉式系統；為了節約能耗和更有效地控制冷凍水系 統本設計采用二次泵變流量水系統。綜上所述，本設計采用的冷凍水系統形式

6、為閉式同程式兩管制二次泵變流量水系統。9.2水管水力計算內容空調水系統阻力一般由三大部分組成，即設備阻力、附件阻力和管道阻力。設備阻 力通常由設備生產廠家提供，因此進行水力計算的主要內容是附件和管件（如閥門、三 通、彎頭等）的阻力以及直管段的阻力。通常前者也稱局部阻力，后者稱為沿程阻力。9.2.1空調水系統的管材空調水系統中，常用管材有焊接鋼管、無縫鋼管、鍍鋅鋼管及PVC塑料管。空調冷 熱水一般采用焊接鋼管和無縫鋼管，當公稱直徑DNV50mm時，采用普通焊接鋼管；DN N50mm時，采用無縫鋼管；DNN250者，采用螺旋焊接鋼管。管道在使用之前，應進行 除銹及涮防銹漆處理，然后必須進行保溫。所

7、以本工程空調水系統的管材采用鋼管，DN V50mm時，采用普通的焊接鋼管，DNN50mm時，采用無縫鋼管。9.2.2管內流速無論是局部阻力還是沿程阻力，都與水流速有關。流速過小，盡管水阻力較小，對 運行及控制較為有利，但在水流量一定時，其管徑要求加大，既帶來投資（管道及保溫等）的增加。當流速超過3m/s時還將對管件內部產生嚴重的沖刷腐蝕，影響使用壽命。 因此必須合理地選擇管內流速。不同管徑閉式系統和開式系統管內流速推薦值按表9-1 選用。該空調水系統采用的是閉式系統，所以初選流速時應按閉式系統的流速去選擇。表9-1不同管徑閉式系統和開式系統管內流速推薦值（單位：m/s）管為水流速的推薦值管徑/

8、mm1520253240506580閉式系統0.4-0.50.5-0.60.6-0.70.7-0.90.8-1.00.9-1.21.1-1.41.2-1.6開式系統0.3-0.40.4-0.50.5-0.60.6-0.80.7-0.90.8-1.00.9-1.21.1-1.4管徑/mm100125150200250300350400閉式系統1.3-1.81.5-2.01.6-2.21.8-2.51.8-2.61.9-2.91.6-2.51.-2.6開式系統1.2-1.61.4-1.81.5-2.01.6-2.31.7-2.41.7-2.41.6-2.11.8-2.39.2.3空調管道水力計算的

9、基本公式空調水在管道內流動時像其他流體一樣會產生壓力損失，這種損失包括沿程摩擦損 失和局部摩擦損失。（1）沿程摩擦壓力損失計算公式OV 2-=R -12式中 p摩擦壓力損失，Pa；-摩擦系數；d管道內徑，m；1 管道長度，m；v流體在管道內的流速，m/s；簡稱比摩阻Pa/m。p流體的密度，kg / m3 ；R單位長度沿程摩擦壓力損失:（2）局部壓力損失計算公式OV 2Pa； p = g 一式中 P.局部壓力損失& -局部阻力系數。水系統總壓力損失A P = A P + A P + A P式中 aP水系統設備阻力，Pa；Ap水系統總壓力損失，Pa。9.3水系統管路設計計算方法空調水系統的管路計算

10、是在已知水流量和推薦流速下，確定水管管徑及水流動阻 力。選擇水泵及配用電機。空調水系統管路計算流程圖如圖9-2所示：繪制空調水系統軸測圖對各段水管進行編號，標注長度和水流量J-確定管徑圖9-2水系統管路計算流程圖9.4冷凍水系統和冷卻水系統水力計算詳細說明在水力計算時，初選管內流速和確定最后的流速時必須滿足規范要求。空調水系統的系統圖見附錄圖4。選定最不利環路，給管段標號。用假定流速法確定管段管徑。根據各管段的冷負荷確定管段的供回水流量，計算式如下：G=0.86 - Q/(t -th)Kg/h=0.86 Q/(t -th)* pm3/h 式中Q:冷負荷，W；p :水的密度，Kg/ m3；tg

11、:冷凍水、冷卻水供水溫度，分別為7C、30C；th :冷凍水、冷卻水回水溫度，分別為12C、35C； 故：冷凍水、冷卻水t-th=5C。根據假定的流速和確定的流量計算出管徑，計算式如下： = 900 兀 p V根據給定的管徑規格選定管徑，由確定的管徑和選定的設備的流量計算出管 內的實際流速：Gv =900 兀 d2p3.計算比摩阻從而計算管段的沿程阻力沿程阻力的計算式如下：式中 A p :沿程阻力，PaR 每米管長的沿程損失(比摩阻)，Pa /mL ：管段長度，m摩擦阻力系數人由柯列勃洛克公式確定：卜2lg（*+攔）式中K：管道的相對粗糙度，本設計中取K=0.15mm；Re :雷洛數。用局部阻

12、力系數法求管段的局部阻力局部阻力計算式如下：式中:Ap :局部阻力，Pa；&：管段中總的局部阻力系數。計算總的阻力，計算式如下：/=APy+APj 水力計算的詳細步驟，見附錄表一。J將此環路的總阻力累加起來得 P =61150.9184 Pa= 61 KPa已知最不利環路上的各個附件的總阻力損失之和為160 KPa，冷水機組的水阻力 為69 KPa，風機盤管的阻力為35 KPa，因此此最不利環路總阻力為：P = 61+160+69+35=325 KPa同理可得出其它各層環路的水管管徑。其中四層環路的水力計算詳細計算步驟和 圖見附錄表二和圖5,三層環路的水力計算詳細計算步驟和圖見附錄表三和圖6，

13、二層 環路的水力計算詳細計算步驟和圖見附錄表四圖7, 一層環路的水力計算詳細計算步驟 和圖見附錄表五和圖8。9.5冷凝水系統的設計9.5.1水封的設置不論空調末端設備的冷凝水盤是位于機組的正壓段還是負壓段，冷凝水盤出水口處 均需設置水封，水封高度應大于冷凝水盤處正壓或負壓值。在正壓段設置水封是為了防 止漏風，在負壓段設置水封是為了順利排除冷凝水。9.5.2冷凝水管材冷凝水管處于非滿流狀態，內壁接觸水和空氣，不應采用無防銹功能的焊接鋼管； 冷凝水為無壓自流排放，若采用軟塑料管會形成中間下垂，影響排放。因此空調冷凝水 管材應采用強度較大和不易生銹的鍍鋅鋼管或排水PVC管，管道應采取防結露措施。9.

14、5.3冷凝水水管管徑冷凝水管管徑應按冷凝水的流量和管道坡度確定。一般情況下，1KW冷負荷每小時 約產生0.40.8kg的冷凝水，在此范圍內管道最小坡度為0.003時冷凝水管管徑可按 下表9-2進行估算。表9-2冷凝水管管徑選擇表冷凝水管管徑選擇表冷負荷/KWW424223023140040111001101 20002001 35003501 1500015000管道公稱 直徑 DN/mm2532405080100125150本設計冷凝水管的管徑按上表進行計算，管徑大小標在系統軸側圖和各層水平面圖上。9.5.4冷凝水的排放冷凝水排入污水系統時，應有空氣隔斷措施，冷凝水管不得與室內密集雨水系統直 接連接。以防銹味和雨水從空氣處理機組冷凝水盤外溢。為便于定期沖洗、檢修，冷凝 水水平干管始端應設掃除口。本設計空調的冷凝水直接排入衛生間。9.5.5冷凝水排水系統常遇到的問題及解決辦法（1）由于冷凝水排水管坡度較小，或根本沒有坡度而造成的漏水。