空调水系统介绍

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1、空调水系统介绍空调水系统的作用，就是以水作为介质在空调建筑物之间 和建筑物内部传递冷量或热量。正确合理地设计空调水系统是整个空 调系统正常运行的重要保证，同时也能有效地节省电能消耗。就空调工程的整体而言，空调水系统包括冷热水系统、冷 却水系统和冷凝水系统。冷热水系统是指由冷水机组（或换热器）制备出的冷水（或 热水）的供水，由冷水（或热水）循环泵，通过供水管路输送至空调 末端设备，释放出冷量（或热量）后的冷水（或热水）的回水，经回 水管路返回冷水机组（或换热器）。对于高层建筑，该系统通常为闭 式循环环路，除循环泵外，还设有膨胀水箱、分水器和集水器、自动 排气阀、除污器和水过滤器、水量调节阀及控制

2、仪表等。对于冷水水 质要求较高的冷水机组，还应设软化水制备装置、补水水箱和补水泵 等。冷却水系统是指利用冷却塔向冷水机组的冷凝器供给循环 冷却水的系统。冷凝水系统是指空调末端装置在夏季工况时用来排出冷凝水的管路系统。空调冷热水系统的形式空调冷热水系统,可按以下方式进行分类:按循环方式， 可分为开式循环和闭式循环；按供、回水制式（管数），可分为两 管制水系统、四管制水系统和分区两管制水系统；按供、回水管路 的布置方式,可分为同程式系统和异程式系统;按运行调节的方法， 可分为定流量系统和变流量系统；按系统中循环泵的配置方式，可 分为一次泵系统和二次泵系统。1.1 开式循环系统和闭式循环系统1.开式

3、循环系统开式循环系统的下部设有水箱（或蓄冷水池），它的末 端管路是与大气相通的。空调冷水流经末端设备（例如，风机盘管等） 释放出冷量后，回水靠重力作用集中进入回水箱或蓄冷水池，再由循 环泵将回水打入冷水机组的蒸发器，经重新冷却后的冷水被输送至整 个相通。例如采用蓄冷水池方案，或空气处理机组采用喷水室处理空 气的，其水系统是开式的。开式循环系统的特点是：水泵扬程高（除克服环路阻力外，还要提 供几何提升高度和末端资用压头），输送耗电量大；循环水易受污 染，水中总含氧量高，管路和设备易受腐蚀；管路容易引起水锤现 象；该系统与蓄冷水池连接比较简单（当然蓄冷水池本身存在无效-f一I耗冷量）。（图9-01

4、）水池冷水机组风机盘管或新风机纽j - -|T r*fc T2.闭式循环系统闭式循环系统的冷水在系统内进行闭式循环（书上用“密闭” 这个词不合适，也不能说不与大气接触，），因为膨胀水箱 是开式的，它与大气相通，在系统的最高点设膨胀水箱（其功能是接 纳水体积膨胀量，对系统进行定压和补水）。闭式循环系统的特点是：水泵扬程低，仅需克服环路阻力，与建筑物总高度无关，故输送耗电量小；循环水不易受污染，管路腐蚀程度轻；不用设回水池，制冷机房占地面积减小，但需设膨胀水箱；系统本身几乎不具备蓄冷能力，若与蓄冷水池连接，则系统比较复IrI1z f |r:11Z=|1 r “ HI水泵I杂。（图 9-02）膨胀水

5、箱1.2两管制、四管制及分区两管制水系统1.两管制水系统采暖通风与空气调节设计规范(GB 50019-2003)指出：“全年运行的空气调节系统，仅要求按季节进行供冷与供热转 换时，应采用两管制水系统”。我国高层建筑特别是高层旅馆建筑大 量建设的实践表明，从我国的国情出发，两管制系统能满足绝大部分旅馆的空调要求，同时也是多层或高层民用建筑广泛采用的空调水系统方式。（图 9-03）2.四管制水系统四管制系统的优点是，各末端设备可随时自由选择供热或供冷的运行模式，相互没有干扰，所服务的空调区域均能独立 控制温度等参数；节省能量，系统中所有能耗均可按末端的要求提 供，不像三管制系统那样存在冷、热抵的问

6、题。四管制系统的缺点是，投资较大，运行管理相对复 杂由于管路较多，系统设计变得较为复杂，管道占用空间较大。由 于这些缺点，使该系统的使用受到一些限制。公共建筑节能设计标准（GB 501892005）规定：全年运行过程中，供冷和供热工况频繁交替转换或需同时使用的空气 调节系统，宜采用四管制水系统。因此，它较适合于内区较大，或建 筑空调使用标准较高且投资允许的建筑中。（图 9-04）3. 分区两管制水系统公共建筑节能设计标准(GB 501892005)规定:当建筑物内有些空气调节区需全年供冷水，有些空气调节区则冷、热 水定期交替供应时，宜采用分区两管制水系统。(图 9-05)这种系统具有两管制和四

7、管制的一些特点，其调节性能介于四管制和两管制之 间。因为从调节范围来看。四管制系统是每台末端设备独立调节，两 管制系统只能整个系统一起进行冷、热转换，而分区两管制系统则可 实现不同区域的独立控制。分区两管制系统设计的关键在于合理分区 如分区得当，可较好地满足不同区域的空气要求，其调节性能可接近 四管制系统。关于分区数量，分区越多，可实现独立控制的区域的数 量就越多，但管路系统也就越复杂，不仅投资相应增多，管理起来也 复杂了，因此设计时要认真分析负荷变化特点，一般情况下分两个区 就可以满足需要了。如果在一个建筑里，因内、外区和朝向引起的负 荷差异都比较明显，也可以考虑分三个区。Tip:分区两管制

8、系统与现行两管制系统相比，其初投资和占用建筑空间与两管制系统相近，在分区合理的情况下调节性能与四管制系统相近，是一种既能有效提高空调标准，又不明显增加投资的方案，其设计与相关空调新技术相结合，可以使空调系统更加经济合 理。1.3 同程式与异程式系统1. 同程式系统水流通过各末端设备时的路程都相同（或基本相等）的相同称为同程 式相同。同程式相同各末端环路的水流阻力较为接近，有利于水力平 衡，因此相同的水力稳定性好，流量分配均匀。但这种相同管路布置 较为复杂，管路长， 初投资相对较大。一般来说，当末端设备支环路的阻力较小，而负荷侧 干管环路较长，且阻力所占的比例较大时，应采用同程式。 垂直（竖向）

9、同程的管路布置（图 9-06）族空气阀MML】 水平同程的管路布置（图 9-07）鼬富量都口鬥口百n口L i _1一_1 上 _ ；2 y回程営込T同夢骨|.石帚吒卩ToSHSta!同程和水平同程2. 异程式系统（图 9-09）JgOSE回程管b）的 管 路 布 置 （ 图 9-08 ）nSofetSa 计一VTL诂 UcsLJ上b)占放空P供水干管回水干管异程式相同中，水流经每个末端设备的路程是不相同的。采用这种相 同的主要优点是管路配置简单，管路长度短，初投资低。由于各环路 的管路总长度不相等，故各环路的阻力不平衡，从而导致了流量分配 不均匀的可能性。在支管上安装流量调节装置，增大并联支管

10、的阻力， 可使流量分配不均匀的程度得以改善。1.4 定流量与变流量系统1. 定流量系统所谓定流量水系统是指系统中循环水量保持不变，当 空调负荷变化时，通过改变供、回水的温差来适应。2. 变流量系统所谓变流量系统是指系统中供、回水温差保持不变，当空调负荷变化时，通过改变供水量来适应。采暖通风与空气调节设计规范(GB 50019-2003)指出，“设置2台或2台以上冷水机组和循环泵的空气调节水系统， 应能适应负荷变化改变系统流量”。也就是说，负荷侧环路应按照变 流量运行，为此，该系统必须设置相应的自控设施。3.负荷侧空调末端设备的能量调节方法利用电动三通阀进行机组能量调节的原理1.5 一次泵系统与

11、二次泵系统在冷源侧和负荷侧合用一组循环泵的称为一次泵或称单式泵）系统；在冷源侧和负荷侧分别配置循环泵的称为二次泵（或 称复式泵）系统。1. 一次泵系统1）一次泵定流量系统（图 9-12）2）一次泵变流量系统（图 9-13）冷水机组与循环水泵一一对应布置，并将冷水机组设在循环泵的压出 口，使得冷水机组和水泵的工作较为稳定。只要建筑高度不太高（100m）,这样布置是可行的，也是目前用得较多的一种方式。如果 建筑高度高（100m），系统静压大，则将循环泵设在冷水机组蒸发器 出口，以降低蒸发器的工作压力。当空调负荷减小到相当的程度，通过旁通管路的水量基本达到一台循环泵的流量时，就可停止一台冷水机组的工作，从 而达到节能的目的。旁通管上电动两通阀的最大设计水流量应是一台 循环泵的流量， 旁通管的管径按一台冷水机组的冷水量确 定。一次泵变流量系统的控制方法iJk膨丿底林水豕7冷水机纽压差旁通控制法