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1、1,研討主題：空调水管设计要领,工務暨設計人才培訓課程,2,相关专题研讨训练流程介绍,3,大樓空調水管之設計要領 一、大楼空调水管系统之基本分类 1.依通水方式分类 2.依循环方式分类 3.依回水方式之分类 4.依配管数分类 二、冷热水分布控制： 三、空调水管系统之种类、功能与基本应用 1种类 2水管系统之功用 3.空调水管基本应用-按机器及系统区分 四、大楼空调水管系统之基本设计方法 1水管管径之决定 2冰水管系统设计 五、空调水管之布置原则 1水平管设计 2排水管之设计（水量之计算）,5,1.依通水方式分类 1）排放方式 2）再循环方式,图4-1排放方式 图4-2再循环方式,一、大楼空调水
2、管系统之基本分类,6,2.依循环方式分类 1)开放循环(Open circuit)方式 2)密闭循环(Closed circuit)方式,图4-3开放循环 图4-4密闭循环,7,3.依回水方式之分类 1）直接回水方式(Direct Return)-如图4-4 所示 2）逆回水方式(Reverse Return) 3）直接回水与逆回水之并用方式. 4.依配管数分类 1）单管式(此方式甚少用于一般空调系统,多用于特殊制程)：由于一条管路贯穿整个系统，使后面终端元件入水水温低于前者（指热水系统而言，冰水系统正好相反），故单水管系统常只用于仅有一、二区之小型系统。,图4-5单管式,8,2) 双管式系统
3、 （1）双管式逆回水系统（如图4-6、4-7）所示：逆回水只安排使每一终端元件之送水及回水总管路长相等，使系统压力能自行平衡。,图4-6逆回水方式(Reverse Return) 图4-7直接回水与逆回水并用方式,9,（2）双管式直接回水系统（如图4-8）：直接回水主要用于小型定水量系统，虽因减少回水管路可降低初始费用，但必须加以平衡系统方可运作。,图4-8：双水管直接回水方式,10,3）三管式：,图4-9三管式,11,註:常見水管三大系統 单机200RT以下, 单机200800RT,12, 800RT以上,4）二次加压方式：系统由一次循环泵、冰水主机（或锅炉）及膨胀水箱构成之一次管路与 二次
4、侧系统组合而成，由于二次侧各区有独立之加压泵，故可独立操作于不同温度状况下。一次泵仅需考量一次侧循环管路及主机压力损失即可，二次泵则仅考虑该区之压力损失。,13,5）四管式,图4-10四管式,14,二、冷热水分布控制：,冷热水系统可依定流量或变流量方式设计，其控制方式又可依其使用二通或三通控制阀而改变，常见之控制方式可归纳如下： 1、定流量三通阀方式：如图4-11，当部分负载时，流量可经由三通阀旁通方式，使流经盘管 之流量减少，但分支之总流量保持固定。此控制方式有以下特色： （1）盘管为变流量通过。 （2）三通阀通常较二通阀贵，尤其在配管空间不足之状况下。 （3）分流三通阀较混合三通阀贵，但其
5、控制结果相同。 （4）三通阀通常具线性特性。 （5）为固定流量流经阀及盘管。 （6）定流量使泵消耗较多能源。,图4-11：三通阀盘管旁通控制,15,2、二通阀流量调节方式：流量调节方式如图4-12，以测量送水回水主管之压差方式控制泵出口调节阀，使流量调节至所需。当压差控制器DPC测量之压差上升时，表系统之水量需求减少，可使控制阀V1调小所需流量，V2及V3为保护泵，以避免其运作于无流量之装置。此种控制方式之特点为： （1）流量减少可降低耗用功率。 （2）DPT可保护盘管控制阀免于过压力场合（Over Pressure）。 （3）当主机需定水量操作时，必需使用另一个分开之泵，如前面提及之二次加压
6、系统。,图4-12：二通阀流量调节方式,16,3、二通阀流量旁通方式：如图4-13，为维持通过盘管时压差之稳定，同时使通过主机之水量固定，可使用流量旁通方式达成目的。其系统特色为： （1）以二通阀之特性达成三通阀全流量之功能。 （2）各盘管间不必旁通即可达成定流量。,图4-13 二通阀流量旁通方式,17,4、变速泵控制：如图4-14，变速泵使流量及压力调整至新负载时，使泵之消耗功率降低。 由泵亲和定律可知：,压力变化与转速平方成正比。图4-14中，用压差控制器（Differental pressure controllerDPC）送水及回水主管间之压差恒定，当压差变化时，以转速调整方式使其保持
7、恒定，图中V1之阀为保护泵免于无流量之装置。由亲和定律可知：,故功率变化与转速三次方成正比，些微之转速下降可减少甚多之功率消耗。,图4-14 变速泵之控制方式,18,19,三、空调水管系统之种类、功能与基本应用,1种类 1）冰水管路系统（CHILLED WATER PIPING SYSTEM） 2）冷却水管路系统（CONDENSING WATER PIPING SYSTEM） 3）热水管路系统（HOT WATER SYSTEM） 4）蒸气管路系统（STEAM PIPING SYSTEM） 5）排水管路系统（DRAIUAGED PIPING SYSTEM） 6）膨胀水管路系统（EXPANSION
8、 WATER PIPING SYSTEM） 7）补给水管路系统（MAKEUP WATER PIPING SYSTEM） 8）特殊制程管路系统（酸卤液体） 9）其他（如RO水、DI水、Soft Water System）,2水管系统之功用 1）冰水管路：输送冰水以利在热交换器（即空气调节或小送风机）中热交换造成冷气。即使用冰水泵浦推动水到冰水主机（WATER CHILLER UNIT）之冰水器（CHILLER）制造冰水，再送到热交换器内完成热交换造成冷风，再利用风管或直接吹入空调空间，使室温达到理想条件而成冷气。 2）冷却水管路：输送冷却水到冷凝器（CONDENSER）以便冷却冷凝器。即使用冷却
9、水泵浦推动冷却水到冰水主机之冷凝器完成热交换，复将冷凝器产生之热水送到冷却水塔散热。,20,3)热水管路:功用如1)项所述. 4)蒸气管路:输送蒸气在各空调未端设备作加热加湿之作用. 5)排水管路:将冷却盘管冷凝之水,水管路之水(包括冷凝器,冰水器,冷却水塔等) 予以排放. 6)膨胀水管路:补给水用膨胀用(因水温不同导致水之体积不同)排放管路内 积存空气. 7)补给水管路:补充进入冰水及冷却水系统内. 8)特殊制程管路:输送各种制程需求药液(如H2SO4,H2O2)至各需求设备. 9)其他管路:以DI水为例备用于输送高纯度洁净水之用途. 3.空调水管基本应用-按机器及系统区分 1）箱型冷气机水
10、管路系统:包括冷却水、排水及补给管路。 2）中央空调水管路系统（水冷式冷凝器，间接膨胀式蒸发器）包括冰水、 冷却水、排水、膨胀水及补给水管路）。,21,图4-11中央空调系统之水循环及热转移图,22,23,熱交換器 （冷凝器）,熱交換器 （蒸發器）,壓縮機,冰水 泵浦,空調密閉空間,空調設備,冰水 主機,冰水循環路徑,冷卻水循環路徑,冷媒循環路徑,空調送風循環路徑,外氣 混合,冷卻水塔,冷卻 泵浦,空調水側系統,空調空氣側系統,散熱 至大氣,冷冻空调组成组件及设备名词解释,24,37C 溫水（冰機熱回收）系統,37C 溫水系統,37C溫水系統循環路徑,37溫水 泵浦,90C熱水 鍋爐系統 支援
11、,潔淨室 外氣 空調箱,HPM 外氣 空調箱,Office 外氣 空調箱,潔淨更衣 室外氣 空調箱,Office 可變送風箱 靠窗暖氣,37C溫水系統,HVAC系統,潔淨室系統,暖房負載,25,37C溫水與90C熱水系統關係,電熱水鍋爐,電熱水鍋爐,熱回收37C溫水系統,90C熱水系統,熱交換器,26,四、大楼空调水管系统之基本设计方法,1水管管径之决定 1）流量之计算 （1）冰水，参见附表A。 （2）冷却水，参见附表B。 2）配管之流速-流速提高，管径小，成本省，但磨擦损失增加，泵浦扬程提高， 运转费用增加，且易生噪音及增加管内壁之侵蚀能力。流速太高是有害的。,27,3）良好的设计需在设置成
12、本与运行成本之间取适当平衡点，一般冷温水配管单位摩擦损失 建议在60mmAq/M以下，平均40mmAq/M，管内流速在2M/S以下， 同时参考配管侵蚀防止(以年间运转时间作比较)之最高流速限制。 4）配管设备之设计程序： （1）配管系统方式之决定。（系统架构流程、功能性与节能考量）； （2）设备位置、管道路由与建筑结构整体计划（安全性、可靠性确保、噪音、震动抑制。 工序流程与合理化工法检讨）； （3）配管路径之决定； （4）管路流量之计算； （5）选定基准之决定（配管摩擦损失、流速基准确定）； （6）管径选定，并计算分析系统各段摩擦损失及流程； （7）系统水压分布确认； （8）阀类选定及相关机
13、器设备确认； （9）扬程计算； （10）水泵容量、扬程确认； （11）配管热膨胀检讨； （12）全管系系统检讨确认（未来扩充性、维护性、控制方式的配合总体分析确认）； （13）设计完成。 5）其他管路系统（蒸汽、冷媒、油配管）可参见所附日系设计资料。,28,29,30,2冰水管系统设计 1）管路之安装应尽量减少水在管路中之磨擦损失（FRICTIONLOSS）为原则，磨擦损失小，则泵浦扬程减少致马力数相对减少。 （A）须正确选择管路之管径。 （B）管路之长度应短，并应尽量避免阻碍物之弯头及注意三通之流向。 注:1.在管路系统中弯头（Elbow）有较大的压力降百分率，在等速下压力降之大小依转 弯之
14、形状而定，如长半径较短半径为佳。 2. 45配置之弯头较90配置之弯头为佳。 3.安装T型接头要防止对抵作用（Bullheading），对抵作用引起乱流，增加压力降与 冲击管路，两个以上的T型接头安装在同一管路上时，两个T型接头之间的距离须在 10倍以上之管径，如此可减少不必要之乱流。 4.为了便于安装与修理管路，由任与法兰常用于管路系统。 （C）空调箱或小送风机之管路连接须考虑以同程回水管（REVERSE RETURN）连接。 （D）管路内之空气应全部排出，排出空气除在管路之必要点，局部管路之最高点及热交换 器装上放气阀外，冰水管路最高点，必须连接膨胀水管再连接膨胀水箱以便排除 空气，其膨胀
15、水管与冰水回水管之安装须特别注意，以致空气之排出。 2) 冰水管路之安装必须确宝在安装完成后未保温前，施以试压查漏的工作，否则万一施工不良，冰水管路发生漏水现象，将增加冰水主机的运转时间，泵浦的扬程减小影响空调空间,31,之冷度，并且影响保温的效果，以致应重浪费能源。一般试水压之方法用水压，至少试压至10kg/cm2以上，维持二小时以上水压不降低，并且不漏水为原则，淌若发现有渗漏之处，则附近管路应即拆下，重新安装。,图4-13避免阻碍物之弯头 图4-14三通,32,图4-15平衡管连接的方式,多用途综合型建筑物空调系统冰水管路宜采分区供应冰水。 多用途建筑物为目前常见的建筑，配合业主及顾客之需
16、要采用多角化的经营，不但建筑本体较大，而且建筑物的利用极为复杂，因此空调系统之设计必须按建筑物之用途及使用时间，利用冰水管路配合冰水泵浦加以区分为数个空调区域，再按冷气负荷的大小及空调区域的多寡来选择空调主机、冷却水塔及其他附属设备；如此可依空调区域的需要采取局部开机或全部开机。不但可收到减少冷气损失、节省可观的能源效果外，还可在空调设局部开机时，部份停用的设备获得休息及做好保养维护，而增加空调设备的寿命。（多用途建筑物冰水管路系统如图4-16所示）,33,图4-16平衡管连接的方式,34,4) 冰水系统采用VWV系统 VWV系统为可变水量系统（Variable Water Volume System），
