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1、8.1 8.1 空调水系统空调水系统第八章 水系统与制冷机房ll空调用制冷技术空调用制冷技术空调用制冷技术空调用制冷技术 第一节空调水系统第一节空调水系统一、空调水系统概述一、空调水系统概述 典型集中式空调系统原理典型集中式空调系统原理 参见图参见图8-1l水系统作为空调系统的能量输配环节，其全年能耗在空调系统中占相当大的份额。与制冷机组能效比（COP)类似，可用系统能效比（COP)和系统季节能效比(SCOP)来评价整个空调系统在某个时刻和整个制冷季节的综合能源利用效率。l制冷机组的能效比 l COP= /P kw/kw ( 8-1)l系统能效比l = /(p+ + + ) kw/kw (8-
2、2) 第一节空调水系统第一节空调水系统一、空调水系统概述一、空调水系统概述l式中 -制冷量lP-制冷机组功率l -空调设备的风机功率l -冷冻水系统功率l -冷却水系统功率l系统季节能效比lSCOPs=制冷机组在制冷季节制取的总冷量/空调系统在制冷季节消耗的总能量 kwh/kwh （8-3）二、冷冻水系统二、冷冻水系统ll空调用制冷技术空调用制冷技术空调用制冷技术空调用制冷技术供冷方式：直接供冷和间接供冷供冷方式：直接供冷和间接供冷直接供冷：直接冷却对象，投资小，占地少，直接供冷：直接冷却对象，投资小，占地少， 制冷系数高，但是蓄冷性能差，制制冷系数高，但是蓄冷性能差，制 冷剂渗漏多，适用中小
3、型系统；冷剂渗漏多，适用中小型系统；间接供冷：用蒸发器冷却载冷剂，载冷剂给所间接供冷：用蒸发器冷却载冷剂，载冷剂给所 需对象降温，供冷方式灵活，控制需对象降温，供冷方式灵活，控制 方便，适合区域性供冷。方便，适合区域性供冷。二、冷冻水系统二、冷冻水系统l（一）冷冻水系统的主要形式l1、开式系统与闭式系统l l闭式系统：与外界空气接触少，可以减缓腐蚀l l 现象，必须采用壳管式蒸发器；l l开式系统：需设置冷冻水箱和回水箱，系统水l l 容量大，运行稳定，控制简便。闭式系统和开式系统二、冷冻水系统二、冷冻水系统l2、直连系统与间连系统l直连系统为用户侧水路和制冷机组直接连通的水系统。用于系统规模
4、小、用户较集中、且高差小的场合，可降低设备投资、运行效率高。l间连系统是采用换热器将全部或部分用户侧水路与制冷机组水路分隔的系统，用于系统规模大、用户较分散、且层高较高（高度大于100米）的场合，可减少各部分之间的影响，保持较高的运行效率。l设计间连系统时各个系统都必须分别设置其定压、补水系统或装置。二、冷冻水系统二、冷冻水系统l3、异程系统与同程系统l同程系统：每个用户的冷冻水流经管道的物理长度相同的系统称之。（P217图8-7）同程系统的优点是流经各终端用户的压力损失比较接近，有利于阻力平衡，可简化水系统设计并减少系统初调节的工作量。l异程系统：每个用户的冷冻水流经管道的物理长度不相同的系
5、统称之。（管道短、初投资少。阻力平衡难）（ P217图8-6）二、冷冻水系统二、冷冻水系统l4、两管制、三管制和四管制系统l根据供回水主干管数目不同分为两管制、三管制和四管制系统l两管制；一根供水管、一根回水管l三管制：一根供热水管；一根供冷水管；一根回水管l四管制；一根供热水管；一根供冷水管；l 一根热水回水管；一根冷水回水管二、冷冻水系统二、冷冻水系统l5、一次泵和二次泵系统l根据水泵克服系统阻力要求不同分为一次泵和二次泵系统（见图8-11、8-12）l一次泵系统：用一级冷冻水泵克服制冷机组、输配管路及末端设备的全部阻力l二次泵系统；用一次冷冻水泵克服制冷机组及前、后管道、部件的阻力，用二
6、次泵克服输配管路及末端设备的阻力二、冷冻水系统二、冷冻水系统l6、变水量（VWV)和定水量(CWV)系统l定水量系统:总的用户侧水流量不实时变化而相对恒定，可通过改变冷冻水供、回水温度或调节末端风机转速来适应空调房间的冷负荷变化。l变水量系统：通过改变用户侧水流量来适应空调房间的冷负荷变化。三、三、冷却水系统冷却水系统ll空调用制冷技术空调用制冷技术空调用制冷技术空调用制冷技术冷却水系统可分为：冷却水系统可分为：直流式：直流式：冷却水可为地面水（河水或湖水）、地下水冷却水可为地面水（河水或湖水）、地下水（井水）或城市自来水（井水）或城市自来水 混合式混合式循环式循环式三、三、冷却水系统冷却水系
7、统第二节制冷机房设计第二节制冷机房设计l一、设计步骤l制冷机房（或称冷冻站）的设计大体有以下几个步骤：l（1）确定制冷机房的总冷负荷l（2）确定制冷机组类型（包括制冷方式、制冷剂种类、冷凝器冷却方式等 ）（从能耗、单机容量和调节等方面考虑，选择空调用蒸气压缩式冷水机组时，单机名义工况制冷量大于1758 kW时宜选用离心式；制冷量在10541758 kW时，宜选用螺杆式或离心式；制冷量在7001054 kW时，宜选用螺杆式；制冷量在116700 kW时，宜选用螺杆式或往复式；制冷量小于116 kW时，宜选用活塞式或涡旋式。）（应根据总制冷量大小和当地条件，确定冷凝器的冷却方式，即水冷、风冷、还是
8、采用蒸发式冷凝器。采用水冷冷凝器时，则应同时考虑水源和冷却水的系统形式。）l（3）确定制冷系统的设计工况第二节制冷机房设计第二节制冷机房设计l（3）确定制冷系统的设计工况l冷凝温度根据冷凝器的冷却方式和冷却介质的温度确定。l立式、卧式壳管冷凝器等的冷凝温度一般比冷却水出口温度高24；l风冷式冷凝器，冷凝温度与空气进口温度差取1016；l蒸发式冷凝器，其室外空气的设计湿球温度可按夏季室外平均每年不保证50h的湿球温度计算，蒸发式冷凝器的冷凝温度应比该设计湿球温度高510。l蒸发温度则应根据用户使用温度确定，一般情况下，蒸发温度应比冷冻水供水温度低23。l直接蒸发式空气冷却器的蒸发温度则与用户所需
9、空气温度有关，空气调节用的直接蒸发式空气冷却器的蒸发温度比送风温度低68。l冷藏库用冷排管的蒸发温度一般比库温低510，库温越低，差值越小。第二节制冷机房设计第二节制冷机房设计l（4）确定制冷机组容量和台数l设计制冷机房时，一般选择23台同型号的制冷机组，台数不宜过多。除特殊要求外，可不设置备用制冷机组。l空调用制冷机房，目前一般选用冷水机组；l冷冻冷藏用制冷机房，制冷压缩机、冷凝器、蒸发器和其他辅助设备，可以选择成套设备或配套机组。 l（5）设计水系统l确定冷冻水和冷却水系统形式，选择冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔的规格和台数，进行管路系统设计计算。l（6）布置制冷机房第二节制冷机房设计第二节制
10、冷机房设计l二、制冷机房l小型制冷机房一般附设在主体建筑内，氟里昂制冷设备也可设在空调机房内。规模较大的制冷机房，特别是氨制冷机房，应单独修建。l（1）对制冷机房的要求l制冷机房宜布置在全区夏季主导风向的下风侧；在动力站区域内，一般应布置在乙炔站、锅炉房、煤气站、堆煤场等的上风侧，以保证制冷机房的清洁。l制冷机房的位置应尽可能设在冷负荷中心处，力求缩短冷冻水和冷却水管网。当制冷机房为全区主要用电负荷时，还应考虑靠近变电站。l氨制冷机房不应靠近人员密集的房间或场所，以及有精密贵重设备的房间等，以免发生事故时造成重大损失。第二节制冷机房设计第二节制冷机房设计l空调用制冷机房，主要包括主机房、水泵房
11、和值班室等。l冷冻冷藏用的制冷机房，规模较大者，按不同情况可分隔为主机间（用于布置制冷压缩机）、设备间（布置冷凝器、蒸发器和储液器等辅助设备）、水泵间（布置水箱、水泵）、变电间（耗电量大时应有专门变压器），以及值班控制器、维修贮存室和生活间等。房高应不低于3.24.0 m，设备间也还应低于2.5 m。l制冷机房应采用二级耐火材料或不燃材料建造。机房最好为单层建筑，设有不相邻的两个出入口，机房门窗应向外开启。机房应预留能通过最大设备的出入口或安装洞。l此外，制冷机房应有每小时不少于3次换气的自然通风，氨制冷机房还应有每小时不少于12次换气的事故通风设备。l（二）制冷机房的设备布置（p228)第二
12、节制冷机房设计第二节制冷机房设计l三、制冷设备的保温l一般，应保温的部分有制冷压缩机的吸气管、膨胀阀后的供液管、间接供冷的蒸发器以及冷冻水管和冷冻水箱等。制冷系统使用的保温材料应导热系数小、湿阻因子大、吸水率低、密度小，而且使用安全，价廉易得、易于加工敷设。目前，制冷系统中常用的保温材料有矿渣棉、离心玻璃棉、柔性泡沫橡胶塑料、自熄型聚苯乙烯泡沫塑料、聚乙烯泡沫塑料和硬质聚氨酯泡沫塑料等。.第二节制冷机房设计第二节制冷机房设计l管道和设备保温层厚度的确定，要考虑经济上的合理性，但是，最小保温厚度应使其外表面温度比最热月室外空气的平均露点温度高2左右，以保证保温层外表面不结露。在计算保温层厚度时，可忽略管壁导热热阻和管内表面的对流换热热阻。l对于设备壁： （8-4）l对于管道： （8-5）l 空气干球温度，以最热月室外空气平均温度计算，；l 管道或设备内介质的温度，；l 保温层的表面温度，比最热月室外空气的平均露点温度高2；l 外表面的对流换热系数，一般取5.8 W/(m2K)l保温材料的导热系数，W/(mK)l保温层厚度，m；l 管道的外径，m。空调用制冷技术空调用制冷技术空调用制冷技术空调用制冷技术
