中央空調水系統的設計知識（簡明版）

空調水系統分類：

按水壓特性劃分，可分為開式系統和閉式系統。

按冷、熱水管道方式劃分，可分為二管制系統、三管制系統和四管制系統。

按各末端設備的水流程劃分，可分為同程式和異程式系統。

按水量特性劃分，可分為定水量系統和變水量系統。

按水的性質劃分，可分為冷凍水系統、冷卻水系統和熱水系統。

1.開式系統

水系統與大氣體直接相通。常見于冷卻水系統，系統比較簡單。

水池容量較大時，水溫較恒定，夏季它具有一定的蓄冷能力。

水中含氧量高，管路與設備的腐蝕機會多。

需要增加克服靜水壓力的額外能量，水泵功率會增加。水力平衡相對困難。

2.閉式系統

水管路系統不直接與大氣相通；水泵選型相對于開式比較小（靜壓）水泵揚程、功率均相對比較小。

管路與設備腐蝕機會少；系統相對設計簡單；

要設有膨脹水箱（定壓作用），高度應高于水系統最高點1.5m以上；要有放氣閥等閥件。

3.同程式與異程式水系統

1）同程式水系統：供回水經過每一環路的管路長度相等；主要是保證各管路系統的阻力大致相同，水流量分配均勻；需設回程管，管道長度長，初投資稍高。

2）異程式水系統：供回水經過每一環路的管路長度不相等

不需回程管，管路短，管路簡單、投資低；可能會導致水液量分配不均現象；可在支管上安裝流量調節裝置；建議安裝平衡閥。

4.冷熱水管道方式

1）二管制水系統：熱、供冷合用同一管路系統。適用于冬、夏季冷、熱負荷分明，過渡季很短或過渡季可不需空氣調節的建筑。

夏季供冷、冬季供熱、過渡季可采用天然冷源（如新風）冷卻的建筑。

管路系統簡單   、初投資??；無法同時滿足供冷、供熱的要求。

2）三管制水系統：冷、熱水供水管同時接至了末端設備（盤管仍為冷、熱合用），每個末端設備可獨立供冷或供熱，供冷，供熱回水的管路共用。

能同時滿足供冷、供熱的要求，管路相對簡單。

在既有供冷又有供熱的末端設備同時運行時，回水總管的水溫是冷凍水與熱水回水的混合溫度，這一水溫將高于冷水機組正常要求的回水溫度而低于熱交換器正常運行的回水溫度。存在冷熱損失，設備能耗將比兩者各自獨立運行時大得多。

3）四管制水系統：分別設供冷、供熱管路，但供冷，供熱回水的管路共用。

末端必需同時有冷、熱盤管；能靈活的實現同時供冷、供熱的，不存在冷熱損失；管路系統復雜，初投資高，占用建筑空間多；一般用于特殊高標準的建筑（例如：五星級酒店）。

5.定水流量

定水流量：在定水量系統中，沒有任何自動控制水量的措施。一般采用調節末端風量或電動三通閥來實行溫度自控調節；通過自動控制三通閥開度，調整旁流支路與直流支路的水流量，從而控制通過末端設備的水量。

系統簡單，操作方便，不需在復雜的自控設備。

冷水機組總容量及水泵總流量必須按各末端冷量的最大值之和來計算而不能按各末端冷量逐時之和的最大值來決定，否則會因不流量不夠而造成部分末端冷量不足。

恒水流量調節水系統圖：

6.變水流量(一次泵）

變水流量：通過改變水流量來適應房間負荷變化要求（對于負荷側來說的）。水泵的能耗是隨負荷增減而變化。

輸入能耗隨負荷的減少而減少。一般采用二通閥+供回水總管壓差調節閥。

變水流量調節水系統圖：

水管管徑設計及其阻力：

1.冷凍水主管管徑的確定：

2.冷凍水管保溫

空調水泵選擇：

1.冷凍水泵選擇：

水流量的確認：水泵流量是確定的（G=1.1G機組銘牌）。

2.水泵揚程確定

閉式水系統：H_p=h_f+h_d+h_m

式中h_f、h_d—水系統總的沿程阻力和局部阻力損失，Pa；h_m—設備阻力損失，Pa。

3.冷凍水泵的揚程估算（閉式系統）

冷凍水泵揚程的組成：

1）機組水阻力：一般為5~7mH₂O；（具體值可參看產品樣本）

2）末端設備（空氣處理機組、風機盤管等）水阻力（一般為5~7mH₂0)：

3）回水過濾器阻力，一般為1~3mH₂O；

4）分水器、集水器水阻力：一般一個為3mH₂O；

5）制冷系統水管路沿程阻力和局部阻力損失：一般為7~10mH₂O；

綜上所述，總阻力為：24~33mH₂O，水泵揚程一般為26~36mH₂O。

注意：揚程的計算要根據制冷系統的具體情況而定，不可照搬經驗值！

冷卻水泵選擇：

水流量的確認：水泵流量是確定的（G=1.1G機組銘牌）。

水泵揚程確認(開式系統）

冷卻水泵所需揚程：H_p=h_f+h_d+h_m+h_s+h_o

式中h_f、h_d—冷卻水管路總的沿程阻力和局部阻力損失，mH₂O；h_m—冷凝器阻力損失，mH₂O；h_s—冷卻塔中水的提升高度（從冷卻塔盛水池到布氺器的高差），mH₂O；h_o—冷卻塔噴嘴噴霧壓力，mH₂O，約等于5mH₂O。

冷卻水泵的揚程估算計算（開式系統）：

冷卻水泵揚程的組成

1）主機冷凝器水阻力：一般為5~7mH₂O；具體值可參看產品樣本。

2）冷卻塔噴頭噴水壓力：一般為2~3mH₂O。

3）冷卻塔（開式冷卻塔）接水盤到噴嘴的高差：一般為2~3mH₂O。

4）回水過濾器阻力，一般為1~3mH₂O。

5）制冷系統水管路沿程阻力和局部阻力損失：一般為5~8mH₂O；

綜上所述，總阻力為15~24mH₂O，水泵揚程：一般為16~26mH₂O。

水泵選擇：

承壓能力與水系統設計的關系：

最高壓力點：系統的最高壓力點，一般位于水泵的出口處，通常有下列三種情況

系統停止運行時，最高壓力等于系統的靜水壓，即：Pa=ρgh

系統開始運行的瞬間，動壓尚未形成，出口壓力等于靜水壓力與水泵全壓P（Pa）之和，即：Pa=ρg h+P水泵揚程

系統正常運行時，出口壓力等于該點靜水壓力與水泵靜壓之和，即：Pa=ρg h+P水泵-P_d

其中：ρ-水的密度，Kg/m³；

g-重力加速度，m/s²；

h-水箱液面至水泵中心的垂直距離，m；

P_d-水泵出口處的動壓，Pd=v²*ρ/2，Pa；

v-水泵出口處的流速，m/s。

設備的承壓能力：

設供冷、冷水機組的蒸發器（或冷凝器）的工作壓力Pg（Pa），國產的一般：

管材的承壓能力：

管材和管件的公稱壓力：

低壓管道：Pg≤2.5MPa；

中壓管道：Pg=4~6.4MPa；

高壓管道：Pg=10~100MPa；

低壓閥門：Pg=1.6MPa；

中壓閥門：Pg=2.5~6.4MPa；

高壓閥門：Pg=10~100MPa。

高程建筑中，為了減少設備及附件的集中部位的承壓，一般可有以下幾種方式：

采用閉式循環水系統；

水泵設置方式：壓入式或吸出式；

冷卻塔的選擇：

建議冷卻塔臺數與制冷主機的數量一一對應，可以不考慮備用，這樣方便調節；多臺冷卻塔并聯時，注意要有平衡管。

冷卻塔的選型：

方案一：冷卻塔的水流量=冷卻水系統水量×1.2；

舉例：假設空調系統冷卻水量為160m³/h，那么冷卻塔的冷卻水量=160 ×1.2=192 m³/h，根據就近原則，選擇冷卻塔參數表中冷卻水量為200m³/h 的冷卻塔。

水系統附件基本組成：

板式換熱器：

可拆式（一般用于水系統）；不可拆式（一般用于制冷設備）。

水管路閥門：

閘閥：一般只用于切斷或接通介質，無調節水流量作用、阻力小、開閉所需外力小，體形比較簡單，鑄造工藝性較好。

可以在介質雙向流動的情況下使用，沒有方向性，全開時密封面不易沖蝕。

中央空調系統中一般口徑DN≤80mm的切斷裝置都選用它。

蝶閥：

閥瓣是圓盤，圍繞閥座內的一個軸旋轉，旋角的大小便是閥門的開閉度，旋轉角度為0°~90°之間，旋轉到90°時，閥門則全開狀態。

操作簡單，同時該閥門具有良好的流體控制特性。蝶閥處于完全開啟位置時，蝶板厚度是介質流經閥體時唯一的阻力，因此通過該閥門所產生的壓力降很小，故具有較好的流量控制特性、具有一定的調節流量作用，流體阻力小，操作省力的特點。一般口徑DN≥100mm的切斷裝置都選用它。

球閥：

結構簡單，體積小，重量輕，便于安裝與維護開啟迅速，適合頻繁開啟場合。

球閥結構簡單，體積小，對水流的阻力也小，缺點是開啟或關閉太快，會在管道中產生水錘（管道內水流速度突然變化時壓力會升高）。因此在主干管上不宜采用球閥，可用在在干、支管上或其末端作沖冼之用，沖洗排污效果好。

一般口徑DN≤40mm的切斷裝置都選用它。

止回閥：

止回閥是依靠流體本身的力量自動啟閉的閥門，它的作用是阻止介質倒流。它又叫（逆止閥、單向閥等）。

一般水泵出口要有止回閥，它的作用是：為了防止泵突然在運行過程中斷電時/水泵停止時水發生逆流而設，在并聯泵系統中，當只有部分水泵運行時，它還有防止停止運行的泵中的水逆流的作用。

截止閥：

截止閥就是可以截流及調節流量占地面積少，體積小，水阻力大，在循環水管路中禁止使用。

截止閥只許介質單向流動，安裝時有方向性。它的結構長度大于閘閥，同時流體阻力大，長期運行時，密封可靠性不強，在空調系統中很少用。

水過濾器：

管道系統在施工過程中，必然存在一些雜質（如泥土、小石子、鐵屑及焊渣等）。

對于水泵來說，由于葉輪與泵內腔的配合精密、縫隙很小，且它是高速運轉，因而水中稍有雜質就有可能對泵產生嚴重的破壞。

在冷水機組、空調冷熱盤管等設備中，由于水流通截面積較小，雜質過多會引起堵塞，造成設備傳熱性能下降。因此，在這些重要設備的進水口處通常設置水過濾器。

篩孔尺寸與標準目數對應：
篩孔尺寸：2.00mm   標準目數：10目；
篩孔尺寸：1.70mm   標準目數：12目；
篩孔尺寸：1.40mm   標準目數：14目；
篩孔尺寸：1.18mm   標準目數：16目；
篩孔尺寸：1.00mm   標準目數：18目；

篩孔尺寸：0.850mm標準目數：20目；
篩孔尺寸：0.710mm標準目數：25目；
篩孔尺寸：0.600mm標準目數：30目；
篩孔尺寸：0.500mm標準目數：35目；
篩孔尺寸：0.425mm標準目數：40目；
篩孔尺寸：0.355mm標準目數：45目；
篩孔尺寸：0.300mm標準目數：50目；
篩孔尺寸：0.250mm標準目數：60目。

排氣閥：應接于管道系統的最高處或者“Ω”形管的頂部，以排除水管路系統中的空氣。

壓力表、溫度計：壓力表和溫度計的測量值是水系統初調試及運行管理過程中的主要參數。

電動控制閥：

壓差旁通閥：用于空調系統供/回水之間，保證供/回水之間的壓差,以維持冷水機組的水流量恒定。

膨脹水箱的選擇：

膨脹水箱一般按照冷凍水系統管路總水容量的2~3%選擇；

空調水系統的膨脹量V_P=a*Vc*Δt；

一般，一萬平方米左右建筑空調水系統膨脹水箱的容積為1.5~4立方。

1、應考慮防止水箱內水的凍結，若水箱安裝在非供暖房間內時，應考慮保溫，并考慮水循環。

2、膨脹管一般接至水泵入口前。

3、定壓點應高出系統最高點1.5m以上。

4、膨脹管、溢水管、補水管上嚴禁安裝閥門。

定壓裝置：

氣體定壓罐：氣體定壓罐通常采用隔膜式，其空氣與水完全分開，因此對水質的保證性較好。

氣體定壓罐的布置較為靈活方便，不受位置高度的限制，通?？芍苯臃旁诶鋬鰴C房、熱交換站或水泵房內，因此也不存在防凍問題。

采用定壓罐時，通常其定壓點放在水泵吸入端。

它的工作特點與采用水位控制補水泵的膨脹水箱方式類似，當系統壓力降時，補水泵運行提高壓力，系統壓力較高時停止補水。由于罐內有空氣側，本身能承受水壓在一定范圍內的變化，因此這一系統比膨脹水箱電信號補水方式的使用范圍更大。

其缺點必須設置補水箱；它將消耗一定的電能(有水泵)。

補水及穩定水壓三大件，全面防止水管爆裂。

水系統示意圖：

電子水處理儀：空調水系統中使用到的電子水處理儀和水過濾器一般都按照設備所在管段的管徑進行選擇。

軟水處理裝置：當工程所在地水質較硬或是系統較大的時候，系統的循環水和補水最好是軟化水，該空調系統必須配置水軟化裝置，一般選用全自動軟化水裝置；

全自動軟化水裝置的選用一般按照系統補水量進行選擇。補水裝置可以根據實際情況來選（裝置小，系統補水時間長；裝置大，系統補水時間短）。