暖通設(shè)計(jì) | 圖述中央空調(diào)水系統(tǒng)及設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

中央空調(diào)水系統(tǒng)分為兩個(gè)循環(huán):冷卻水循環(huán)和冰水循環(huán)。其主要由中央空調(diào)主機(jī),板熱,冷卻水泵,冷卻水塔,冷凍水泵一次泵,冷凍水泵二次泵組成。
中央空調(diào)主機(jī)可算中央空調(diào)水系統(tǒng)的核心,在此將對(duì)中央空調(diào)主機(jī)做主要介紹,主機(jī)為特靈離心式水冷冷水機(jī)。

冷水機(jī)組的基本結(jié)構(gòu):

蒸發(fā)器:液態(tài)冷媒在蒸發(fā)器內(nèi)吸收熱量,由液態(tài)變成氣態(tài),降低冰水溫度。

壓縮機(jī):對(duì)冷媒進(jìn)行壓縮,提升壓力。是整個(gè)制冷循環(huán)的基礎(chǔ)。

冷凝器:對(duì)壓縮機(jī)出口的高溫、高壓氣體進(jìn)行冷卻,使其氣態(tài)變成液態(tài)。

經(jīng)濟(jì)器:部分液態(tài)制冷劑由于節(jié)流孔板的壓降會(huì)散發(fā)成氣態(tài),將這部分氣態(tài)制冷劑旁通到壓縮機(jī),從而減少制冷系統(tǒng)的功耗,提高制冷效率。

主機(jī)運(yùn)行原理:
在制冷模式下,液體制冷劑沿蒸發(fā)器管長(zhǎng)方向,通過分配器的小孔噴出,均勻地分配到每根蒸發(fā)器管。液態(tài)制冷劑從蒸發(fā)器管內(nèi)循環(huán)水中充分吸收氣化。
氣態(tài)制冷劑通過氣液分離板(分離出氣體中夾帶的液滴),由第一級(jí)可調(diào)節(jié)導(dǎo)葉導(dǎo)流進(jìn)入第一級(jí)葉輪。
經(jīng)過第一級(jí)葉輪壓縮后出來的氣體通過固定的第二級(jí)導(dǎo)葉進(jìn)入第二級(jí)葉輪。
在這里,制冷劑氣體再次被壓縮,然后再通過第三級(jí)可調(diào)節(jié)導(dǎo)葉,進(jìn)入第三級(jí)葉輪。
當(dāng)氣體第三次被壓縮后,冷媒就被排至冷凝器中。冷凝器殼體上的防沖板將壓縮后的制冷劑氣體平均分配到冷凝器的管束中。同時(shí),來自冷卻水塔的冷卻水在冷凝管中的循環(huán),從制冷劑中吸收熱量,使其冷凝。然后液態(tài)制冷劑通過節(jié)流板進(jìn)入經(jīng)濟(jì)器。
通過經(jīng)濟(jì)器,可以讓部分制冷劑氣體旁通,減少了制冷劑循環(huán)的功耗。最后液態(tài)制冷劑通過另一個(gè)節(jié)流板進(jìn)入蒸發(fā)器。
水泵的組成:

冷卻塔:

冷卻水塔工作原理:
系將熱交換后之高溫冷卻水回流至冷卻水塔經(jīng)分配管,噴嘴灑在散熱材表面,形成小水滴,與配置在冷卻水塔之風(fēng)扇所抽吸的冷空氣相互接觸。
此時(shí),熱水與冷空氣之間產(chǎn)生濕熱之熱交換作用,同時(shí)部分的熱水被蒸發(fā),也即蒸發(fā)水汽中其蒸發(fā)潛熱被排放至空氣中,最后經(jīng)冷卻后的水落入水槽內(nèi),然后再回到所需設(shè)備利用、循環(huán)。
依空氣與水的相對(duì)流路方向,冷卻水塔基本上又可分為反向流式(俗稱逆流式或反流式)及交叉流式(俗稱橫流式或交流式);

系統(tǒng)位置分布圖:

系統(tǒng)流程圖:

冷水循環(huán)流程圖:

冷卻水循環(huán)流程圖:

冷卻水循環(huán)流程圖:

冷卻水循環(huán):冷卻水通過冰機(jī)出來后,送入到冷卻水塔,通過CT的冷卻后,通過冷卻泵送回到冰機(jī)。
冰水管的設(shè)計(jì)計(jì)算:
管徑計(jì)算:A=QL/V,式中QL為流量,V為流速;
水管路送至各個(gè)房間的末端(風(fēng)機(jī)盤管):

中央空調(diào)水系統(tǒng)按照冷熱水供應(yīng)方式,分為:兩管制系統(tǒng);三管制系統(tǒng);四管制系統(tǒng)。

中央空調(diào)水系統(tǒng)部件部分圖例:

冷凍水側(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)原理圖:

冷源系統(tǒng)圖:

輸配管路圖:

水冷冷水機(jī)冷凍水側(cè)系統(tǒng):
主要設(shè)備部件有:
(1)離心機(jī)組(風(fēng)冷熱泵);(2)冷凍水泵;(3)水處理設(shè)備;(4)平衡閥;(5)兩通(調(diào)節(jié))閥;(6)末端裝置(空氣處理機(jī)組、風(fēng)機(jī)盤管等);(7)集水器;(8)壓差旁通閥組;(9)分水器;(10)膨脹水箱。
冷卻水側(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)原理圖:

主要設(shè)備部件有:(1)冷卻塔;(2)冷水機(jī)組;(3)冷卻水泵;(4)除污器;(5)自動(dòng)反沖洗過濾器。
風(fēng)機(jī)盤管的控制:
1、水量調(diào)節(jié),水量調(diào)節(jié)目前常用兩種方法:
1)在冷凍水管路上設(shè)二通電動(dòng)閥,用恒溫控制器控制啟閉;
2)三通電動(dòng)閥控制啟閉,使水全通風(fēng)機(jī)盤管或旁通。
2、風(fēng)量控制:三檔風(fēng)量根據(jù)室溫變化,控制三檔風(fēng)速或無極變速,風(fēng)機(jī)可無極調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)冷量無級(jí)調(diào)節(jié)。

水量調(diào)節(jié)型控制:

動(dòng)力設(shè)備-循環(huán)水泵:
暖通空調(diào)水系統(tǒng)涉及到的水泵多數(shù)為單級(jí)單吸清水離心泵(有時(shí)會(huì)有管道泵)。
流量大時(shí),也采用單級(jí)雙吸離心泵,高揚(yáng)程、小流量的場(chǎng)合,一般采用多級(jí)泵。
水泵的參數(shù)關(guān)系:
G1/G2 = n1/n2
H1/H2 = (n1/n2)2
N1/N2= (n1/n2)3
Nz=ρGH/102η
ρ- 流體的密度,kg/m3;
G-?流體流量,m3/s;
H-?水泵揚(yáng)程,m;
n-?水泵轉(zhuǎn)速,r/min;
N-?水泵功率,kW;
Nz-?水泵軸功率,kW;
η- 水泵效率,一般為0.5~0.6。
離心泵的特性曲線:
水泵的性能參數(shù),標(biāo)志著水泵的性能。
水泵各個(gè)性能參數(shù)之間的關(guān)系和變化規(guī)律,可以用一組性能曲線來表達(dá)。
對(duì)同一臺(tái)水泵,轉(zhuǎn)速一定時(shí),通過試驗(yàn)的方法,可以繪制出相應(yīng)的一組性能曲線,即水泵的基本性能曲線。
一般以流量Q為橫坐標(biāo),用揚(yáng)程H、功率N、效率η和允許吸上真空度Hs為縱坐標(biāo),繪Q~H、Q~N、Q~η、Q~ Hs曲線。

一、流量和揚(yáng)程Q~H曲線
曲線是下降的曲線。隨流量Q的增大,揚(yáng)程H逐漸減少。
二、流量與軸功率Q~P曲線
離心泵的軸功率隨流量增加而逐漸增加,曲線有上升的特點(diǎn)。
當(dāng)流量為零時(shí)(閥門關(guān)閉),軸功率最小。
三、流量效率Q~η曲線
效率曲線為從最高點(diǎn)向兩側(cè)下降的變化趨勢(shì)。
四、流量與允許吸上真空度曲線
離心泵流量與允許吸上真空度曲線是一條下降的曲線。
而離心泵流量與汽蝕余量(HSV或Δh)曲線是一條上升的曲線。
離心泵的通用性能曲線:
水泵在不同轉(zhuǎn)速下的性能曲線用同一個(gè)比例尺,繪在同一坐標(biāo)內(nèi)而得到的性能曲線。

水泵的選擇步驟:
第一步:水泵流量的確定
1.冷卻水流量:按照如下公式進(jìn)行計(jì)算,公式中的Q為制冷主機(jī)制冷量:
L(m3/h)=[Q(kW)/(4.5~5)℃×1.163]×(1.15~1.2)
2.冷凍水流量:按照如下公式進(jìn)行計(jì)算。公式中的Q制冷主機(jī)制冷量(供回
水溫差為5℃):
L(m3/h)=Q(kW)/5℃×1.163
第二步:水泵揚(yáng)程的確定
冷凍水泵揚(yáng)程的組成:
制冷機(jī)組蒸發(fā)器水阻力;
末端設(shè)備(空氣處理機(jī)組、風(fēng)機(jī)盤管等)表冷器或蒸發(fā)器水阻力;
各種閥門附件的水阻力;
過濾器阻力;
分水器、集水器水阻力;
冷凍水管路沿程阻力和局部阻力損失。
注意:揚(yáng)程的計(jì)算要根據(jù)制冷系統(tǒng)的具體情況而定,不可照搬經(jīng)驗(yàn)值!
冷卻水泵揚(yáng)程的組成:
制冷機(jī)組冷凝器水阻力;
冷卻塔噴頭噴水壓力;
冷卻塔(開式冷卻塔)接水盤到噴嘴的高差;
各種閥門附件的水阻力;
過濾器阻力;
制冷系統(tǒng)水管路沿程阻力和局部阻力損失。

膨脹水箱:

膨脹水箱:
吸收由于溫度變化帶來的系統(tǒng)水的體積膨脹;
有利于系統(tǒng)中空氣的排除;保持一定的靜壓。
開式膨脹水箱和閉式膨脹水箱作用相同,但是在水的表面的靜壓值為0。

靜壓:
為了防止氣蝕:在泵上;在閥門上。
閥門上的靜壓隨水流速的升高而降低。
如果靜壓低于蒸汽壓,就會(huì)發(fā)生氣蝕。
經(jīng)驗(yàn)法則:
閥門入口處的靜壓至少應(yīng)為閥門上壓降的兩倍。

為了防止空氣吸入系統(tǒng),系統(tǒng)連接管件可做到不漏水,但對(duì)空氣并不有效。
冷卻塔:
冷卻塔是利用挾帶廢熱的冷卻水在塔內(nèi)和空氣進(jìn)行接觸熱交換,通過蒸發(fā)作用來散去制冷空調(diào)系統(tǒng)中產(chǎn)生的廢熱的一種設(shè)備。
電子水處理儀:


Y形過濾器:

止回閥:

泄水、放氣閥:

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