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1、中央空调水系统管路基本知识 本部分主要内容 空调水系统的组成及其基本概念水系统的分类闭式循环和开式循环水系统的管制同程式和异程式定水量和变水量系统其他 在空气调节中 常常通过水作为载冷剂或冷却剂来实现热量的传递 因此水系统是中央空调系统的一个重要的组成部分 其设计和安装的好坏直接影响空调的效果和寿命 本部分主要简单介绍空调水系统的组成以及常用的水系统的分类情况 中央空调的水系统包括冷 热 水系统 冷却水系统和冷凝水系统 如图一所示 给出了中央空调水系统的组成示例图 前言 中央空调水系统组成示例 中央空调的水系统包括冷 热 水系统 冷却水系统和冷凝水系统 冷冻水循环系统 来自空调设备的冷冻水回水
2、经集水器 除污器 循环水泵 进入冷水机组蒸发器内 吸收了制冷剂蒸发的冷量 使其温度降低成为冷冻水 进入分水器再送入空调设备的表冷器或冷却盘管内 与被处理的空气进行热交换后 再回到冷水机组内进行循环冷却 热水系统 主要是完成冬季空调设备所需的热量 使其加热空气用 热火循环系统需包含热源部分 中央空调水系统的组成 一 中央空调的水系统包括冷 热 水系统 冷却水系统和冷凝水系统 冷却水循环系统 进入到冷水机组的冷凝器的冷却水吸收冷凝器内的制冷剂放出的热量而温度升高 然后进入室外冷却塔散热降温 通过冷却水循环水泵进行循环冷却 不断带走制冷剂凝结放出的热量 以保证冷水机组的制冷循环 冷凝水排放系统 排放
3、空调器表冷器表面因结露而形成的凝结水的水管 中央空调水系统的组成 二 中央空调系统主要设备名称及用途 一 冷水机组 实现从低于环境温度的热源中吸热 在一定能量补偿的条件下 把热量释放于高于环境温度的热源的设备 冷却塔 采用自然通风或机械通风的方法 将热水进行冷却降温的热交换设备 冷却塔属于混合式热交换器 塔内冷却水降温主要是由于水的蒸发散热和空气与水之间的接触对流换热 膨胀水箱 作用是收容和补偿冷冻水系统的水量 水泵 中央空调水系统的主要动力设备 用于冷却水和冷冻水的输送设备 中央空调系统主要设备名称及用途 二 集水器和分水器中央空调中 为了便于各空调系统分区流量分配和调节灵活方便 常在水系统
4、的供回水管上分别设置分水器和集水器 在分别连接各空调分区的供水管和回水管 水过滤器和集气罐水过滤器又称排污器 通常装在测量仪器或执行机构之前 需定期清洗 集气罐 及时排出水系统内的空气 以保证空调水系统的正常运行 阀门阀门 其作用是接通 切断和调节水或者其他流体的流量 中央空调水系统中常用的阀门形式有截止阀 闸阀 蝶阀 止回阀 调节阀 安全阀以及凝结水疏水器等 分水器 集水器 水系统的分类 闭式循环和开式循环水系统的管制同程式和异程式定水量系统和变水量系统 闭式循环 开式循环 开式循环 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 当空调系统采用喷水池冷却空气时或开式水箱蓄冷
5、或贮水以消减高峰负荷时 宜用开式循环 闭式循环 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 冷冻水和热水系统一般均为闭式循环 开式循环和闭式循环 开式循环系统的优缺点 开式循环优点 冷水箱有一定蓄冷能力 可以减少冷冻机开启时间增加能量调节能力 且冷水温度波动可以小一点 开式系统缺点 冷水与大气接触 循环水中含氧量高 宜腐蚀管路 末端设备 喷水池 表冷器 与冷冻站高差较大时 水泵则需要克服高差造成的静水压力 增加耗电量如果喷水池较低 不能直接自流回冷冻站时 则需增加回水池和回水泵如果采用自流回水 回水管径较大 会增加投资 闭式循环系统的优缺点 闭式循环优点 由于管路与大气
6、相接触 管道与设备不宜腐蚀 不需为高处设备提供静水压力 循环水泵的压力低 从而水泵的功率相对较小由于没有回水箱 不需重力回水 回水不需另设水泵等 因而投资省 系统简单闭式系统缺点 蓄冷能力小 低负荷时 冷冻机也需经常开动 膨胀水箱的补水有时需要另设加压水泵 系统管制 两管制 三管制 四管制 系统管制 一 两管制 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 两管制系统简单 施工方便 但是不能用于同时供冷和供热的场所 三管制 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 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 但是比两
7、管制复杂 投资也比较高 且存在冷 热回水的混合损失 系统管制 二 四管制 冷水和热水的系统完全单独设置供水管和回水管 可以满足高品质空调环境的要求 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 由于冷水和热水在管路和末端设备中完全分离 有助于系统的稳定运行和减小设备的腐蚀 同程式和异程式 同程式 异程式 同程式系统 经过每一并联环路的管长基本相等 如果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 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 室内管网 尤其是有吊顶的高层的市内管网 当采用风机盘管时用水点很
8、多 利用调节管径大小进行平衡 往往是不可能的 因此水管路宜采用同程式 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 异程式系统 经过每一并联环路的管长均不相等 异程式系统简单 耗用管材少 施工难度小 对于外网 各大环路之间 用水点少的系统 可以采用异程式 水量调节可采用在每一并联支路上安装流量调节装置 同程式和异程式 同程式和异程式系统中阻力平衡的原理 由于每个末端的沿程阻力不同 需增加沿程阻力或局部阻力来平衡整个水系统 系统的阻力 增加的阻力 同程式系统 通过增加管道的沿程阻力来实现阻力的增加异程式系统 通过增加阀门等管道附件的局部阻力来实现阻力的
9、增加 多个环路的同程式系统 多个环路的异程式系统 手动平衡系统 自动平衡系统 按为适应房间空调负荷变化采用的调节方式不同 冷 热 水系统可分为定水量系统和变水量系统 定水量系统中的水量是不变的 它通过改变供回水温差来使用房间负荷的变化 如图 a 所示 这种系统各空调末端装置或各分区 采用受设在空调房内感温器控制的电动三通阀调节 当时室温没达到设计值时 三通阀旁通孔关闭 直通孔开启 冷 热 水全部流经换热器盘管 当室温达到或低 高 于设计值时 三通阀的直通孔关闭 旁通孔开启 冷 热 水全部经旁通管直接流回回水管 因此 对总的系统来说水流量不变 但在负荷减少时 供回水的温差会相应减少 定水量和变水
10、量系统 一 定水量系统的优缺点 优点 定水量系统简单 操作方便 不需要复杂的自控设备和变水量定压控制 用户采用三通阀 改变通过表冷器的水量 各用户之间互不干扰 运行稳定 缺点 系统水量均按最大负荷确定 而最大负荷出现的时间很短 即使在最大负荷时 建筑物各朝向的峰值负荷也不会在同一时间出现 绝大多数时间供水量都是大于所需要的水量 水泵的无效能很大 另外 如多台冷冻机和水泵供水 负荷小时 有的冷冻机停止运行 而水泵却全部运行 则供水温度会升高 会是表冷器等设备的降湿能力降低 会加大室内的相对湿度 定水量系统 一般适用于间歇性降温的系统 影院 剧场 大会议厅等 和空调面积小 只有一台冷冻机和一台水泵
11、的系统 定流量和变流量系统末端控制示意图 定流量系统 变流量系统 变水量系统 如图b所示 则保持供回水的温度不变 通过改变空调负荷侧的水流量来适应房间负荷的变化 以中央机房的供回水集管为界 靠近冷水机组或热水器侧为冷 热 源侧 靠近空气处理设备侧为负荷侧 这种系统各空调末端装置采用受设在市内的感温器控制的电动两通阀调节 风机盘管一般采用双位调节 即通或断 的电动二通阀 新风机组和空调箱则采用比例调节 开启度变化 的电动二通阀 当室温达到或者低 高 于设定值时 二通阀开启 或开度增大 冷 热 水流经换热器盘管 或流量增加 当室温达到或低 高 于设定值时 二通阀关闭 或开度减小 换热器盘管中无冷 热 水流动 或流量减少 目前采用变水量调节方式较多 为在负荷减少时仍能使供回水能平衡 变水量系统应在中央机房内的供回水集管之间设旁通管 并在旁通管上装压差电动二通阀 定水量和变水量系统 二 变水量系统的特点 变水量系统特点 变水量系统的水泵的能耗随负荷较少而降低 在配管设计时可考虑同时使用系数 管径可相应减少 降低水泵和管道系统的初投资 但是需要采用供 回水压差进行流量控制 自控系统比较复杂 THEEND
