地源熱泵空調系統(tǒng)設計培訓教程.ppt

1、,設計培訓教程,設計中心 潘松法 2009年6月,地源熱泵系統(tǒng),目錄,一、地熱能交換系統(tǒng)簡介 二、水源熱泵機組的選擇 三、空調負荷計算 四、中央空調水系統(tǒng)設計 五、中央空調風系統(tǒng)設計 六、地埋管的設計,一、 地熱能交換系統(tǒng)簡介,1.地埋管,主要的地熱能交換系統(tǒng)形式,1.1水平埋管,1.2垂直埋管,2.地表水,3.地下水,1.地埋管,1.1水平埋管,優(yōu)點： 室外施工費用相對較低,缺點： 室外占地面積較大,一般適用于小型的而且具有足夠占地面積的地方。,1.地埋管,1.2垂直埋管,優(yōu)點： 運行及維護費用低 占地面積較小 冬季無需輔助熱源 不產(chǎn)生任何污染 節(jié)能效果明顯 缺點： 初投資費用稍高,優(yōu)點：

2、運行及維護費用低 無需占用土地 室外施工費用低 冬季無需輔助熱源 不產(chǎn)生任何污染 缺點： 需臨近較大面積水域 系統(tǒng)效率低于其他方式,與其他地源熱泵系統(tǒng)的比較：,2.地表水,優(yōu)點： 運行及維護費用低 室外施工費用較低 冬季無需輔助熱源 無需占地，受建筑周圍環(huán)境影響小 不產(chǎn)生任何污染 換熱效率高，節(jié)能效果明顯 缺點： 打井受政策限制 系統(tǒng)易受地下水源狀況影響,與其他地源熱泵系統(tǒng)的比較：,3.地下水,二、 地源熱泵機組的選擇,WFI地（水）源熱泵機組型式,1.GSG水源螺桿機組,2.VKC水-水機組,3.PSPH水-風機組,GSG水源螺桿機組,特點及適用場合 單機冷量大，效率高，可以分段調節(jié)或無級調

3、節(jié)，可用于夏季制冷冬季制熱。適用于影劇院、酒店、辦公樓、商場等大型場所.。,注: 地下水式可采用大溫差小流量設計。,R22 制冷量：134KW3192KW R134a 制冷量：144956KW,VKC水-水機組,特點及適用場合 機組主要優(yōu)點是結構緊湊、體積小、重量輕、運行平穩(wěn)、管理方便.而且采用模塊化設計，可以進行自動增卸載調節(jié)能量。 具有熱回收功能，可提供免費生活熱水。 其中全熱回收型機組， 具有制冷，制熱，制冷+熱水， 制熱+熱水，熱水五種模式， 真正“一機三用”功能。,主要用于中、小型賓館、辦公、醫(yī)院、藥廠、等場所.,制冷量：8296KW,PS/PH水-風機組,特點及適用場合,方便獨立計

4、費，免除物業(yè)管理糾紛 各戶獨立操作，實現(xiàn)自由制、制熱，達到傳達四管效果 具有回收建筑物內余熱功能 系統(tǒng)具有靈活的擴展能力 系統(tǒng)布置緊湊、靈活 省掉中央機房，減低公共部分管道的占用空間 無需一次投入主機，分散投資壓力,主要辦公、賓館、醫(yī)院等場所.,三、負荷計算,空調負荷估算指標,摘自暖通空調.動力,在沒有掌握具體空調房間的面積、性質、使用對象等情況下，僅知道整個建筑的面積，可通過建筑面積來估算確定空調負荷。,注： 1. 上述指標為總建筑面積的冷負荷指標,建筑物總面積小于5000m2時,取上限值.大于10000m2時,取下限值. 2. 按照上述指標確定的冷負荷,即是制冷機容量,不必再加系數(shù). 3.

5、 博物館可參考圖書館,展覽館可參考商店.其他建筑物可參考類似的建筑. 4. 由于地區(qū)差異較大,上述指標以北京地區(qū)為準.南方地區(qū)可按上限采取. 5. 全年用空氣調節(jié)系統(tǒng)冬季負荷可按下述方法估算:北京地區(qū)為夏季冷負荷的1.11.2倍,廣州地區(qū)為夏季冷負荷的1/31/4.,空調負荷估算指標,在需要進行工程方案的初步設計及報價時, 可通過下表對空調負荷進行估算，以下為部分WFI常用單位面積空調負荷估算指標。,按空調面積估算,空調負荷估算指標,空調負荷估算指標,以下為技術措施部分具有代表性的單位面積空調負荷估算指標。,摘自暖通空調動力,按空調面積估算,空調負荷詳細計算,在做施工設計時，必須進行詳細的負荷

6、計算，且詳細的負荷計算有利于準確確定空調的初投資和保證良好的運行效果。所以詳細的負荷計算在設計時是非常有必要的。空調負荷詳細計算通常由以下幾部分組成：,通過圍護結構傳入的熱量,透過外窗進入的太陽輻射熱量,人體散熱量,照明散熱量,設備等其他內部熱源的散熱量,食品或物料的散熱量,滲透空氣帶入的熱量,伴隨各種散濕過程產(chǎn)生的潛熱量,空調負荷,空調負荷詳細計算,首先我們對由于圍護結構傳熱產(chǎn)生的冷負荷進行計算，建筑的圍護結構一般分為內圍護和外圍護結構，與室外空氣接觸的圍護結構被稱為外圍護結構，顧名思義，內圍護結構就是與建筑內其他相鄰房間的間隔結構。這兩項在負荷計算中要分別進行計算！,1.外墻冷負荷 要計算

7、通過外墻的傳熱負荷通常要知道外墻的結構類型、外表面顏色、傳熱系數(shù)以及其朝向。具體可按當?shù)氐墓?jié)能標準取數(shù)。,2.外窗冷負荷 外窗冷負荷與外墻冷負荷不同，它包含兩部分，由于溫差傳熱形成的負荷與由于太陽輻射所形成的負荷。,1)溫差傳熱負荷 計算公式：Qc=KFt K窗的傳熱系數(shù) W/m F窗的面積 m t-計算時刻的負荷溫差 計算時需確定的原始參數(shù)為：窗的面積，窗的傳熱系數(shù)。,2)太陽輻射負荷 Q=FXgXdJwt Xg-窗戶的構造修正系數(shù) Jwt計算時刻下，透過無遮陽設施外窗的太陽總輻射強度 W/m 地點修正系數(shù) 計算時需確定的原始參數(shù)為：窗的種類，窗玻璃遮擋系數(shù)，窗玻璃內遮陽系數(shù)，窗的陰影面積。

8、,空調負荷詳細計算,空調負荷詳細計算,3.人體冷負荷 人體散熱形成的冷負荷和散濕量按下式計算：,1）人體散熱冷負荷 CLr=n(q1Cq2)Cr CLr人體散熱形成的冷負荷 n空氣調節(jié)房間內的人數(shù)（人） q1-每個人散發(fā)的顯熱量（W） q2-每個人散發(fā)的潛熱量（W） C人體顯熱散熱冷負荷系數(shù) 該系數(shù)取決于人員在室內的停留時間及由進入室內時算起至計算時刻的時間。對于人員密集的場所，如電影院，劇場，會堂，體育館等，可取1；24h內室溫不能保持恒定（夜間停止使用），取1。 Cr群集系數(shù),2)Wr=nWCr n空氣調節(jié)房間內的（人） W每個人的散濕量 g/h Cr群集系數(shù),空調負荷詳細計算,4.照明冷

9、負荷 照明散熱形成的冷負荷可根據(jù)照明器材的類型及安裝方式的不同，按下式計算：,1）.白熾燈 CL1NN1Ccl1 2）.明裝熒光燈（鎮(zhèn)流器安裝在空調房間內） CL1(N1N2)n1Ccl1 3）.暗裝熒光燈（燈管安裝在頂棚的玻璃罩內） CL1N1n1n2Ccl1 式中 CL1照明散熱形成的冷負荷（W） N白熾燈的功率（W） N1熒光燈的功率（W） N2鎮(zhèn)流器的功率（W），一般取熒光燈功率的20； n1-燈具的同時使用系數(shù) n2-考慮燈罩玻璃反射，頂棚內通風等情況，當熒光燈 上部有小孔時，取 n2=0.5-0.6,燈罩上無孔時，視頂棚通風情況取0.6-0.8。 Ccl1-照明散熱形成的冷負荷系數(shù)

10、,空調負荷詳細計算,注：摘自全國民用建筑工程設計技術措施暖通空調.動力,空調負荷詳細計算,5.滲透空氣冷負荷 通過外門開啟及圍護結構縫隙滲入室內的空氣量按可按下述方法計算：,(1)、由于外門開啟而滲入的空氣量G1按下式計算： G1=n*Vm*w 式中G1由于外門開啟而滲入的空氣量(kg/h)； n每小時的人流量(人次/h)； Vm外門開啟一次(包括出入各一次)的空氣滲入量m3/(人次.h)，按下表選用； w室外空氣密度（kg/ m3 ）。 （2）、通過圍護結構、門、窗滲入室內的空氣量G2可按換氣次數(shù)估算： G2=V*w式中G2圍護結構、門、窗縫隙滲入室內的空氣量(kg/h)； 每小時的換氣次數(shù)

11、，與房間容積和門、窗的多少有關，一般可按下表 估算； w室外空氣密度(kg/ m3 )。,四、中央空調系統(tǒng)水系統(tǒng)設計,源側水系統(tǒng),負荷側水系統(tǒng),下面以一個簡單的水系統(tǒng)流程圖來介紹什么是中央空調的水系統(tǒng)及其原理,原理圖(流程圖),由上圖可知,地源熱泵空調水系統(tǒng)通常由以下幾部分組成,一.水源熱泵機組,三.水系統(tǒng)附屬設備,四.水系統(tǒng)(負荷、源側)管路及其附件,.水泵,.冷卻塔, .集、分水器(無系統(tǒng)分區(qū)時無此設備),.水處理裝置,.全自動軟化裝置,.膨脹水箱(高位及落地式兩種),二.末端設備,1.根據(jù)建筑的空調面積和房間功能進行空調冷負荷計算。 2.統(tǒng)計建筑空調總冷負荷Q。 3.大部分建筑需要考慮房

12、間的同時使用率，一般建筑的同時使用率為 8590%，特殊情況需根據(jù)建筑功能和使用情況確定。 4.制冷機組冷負荷=建筑空調總冷負荷*同時使用率。根據(jù)計算的制冷機冷負荷即可選擇制冷主機。制冷主機用在政府會堂等重要建筑時，應考慮備用。 5.當實際工況與水源熱泵機組額定工況不同時，應進行修正后再做校核。,(一)水源熱泵機組,(二) 末端設備選擇,風機盤管有兩個主要參數(shù)：制冷（熱）量和送風量，故選擇風機盤管有如下兩種方法： （1）房間循環(huán)風量=房間面積*層高（吊頂后）*房間換氣次數(shù)。 利用循環(huán)風量對應風機盤管中速風量，即可確定風機盤管型號。 若產(chǎn)品未提供不則風速下的客定值數(shù)據(jù)時，可參考下表進行換算,風機

13、盤管的選擇,（2）房間所需冷負荷=房間的計算瞬時最大冷負荷(估算時 房間單位負荷*房間面積) 利用房間冷負荷對應風機盤管中速風量時的制冷量即可確定風機盤管型 號。確定型號以后，還需確定風機盤管的安裝方式（明裝或暗裝），送回風方式以及水管連接位置（左或右）等條件。 當出風管較長時,選型時要注意校核機外余壓是否能滿足工程實際需要。,注:風機盤管冷量測定工況:干球溫度27C,濕球溫度19.5C,進出水溫差5C 熱量測定工況:干球溫度21C,進水溫度60C 對于一般的住宅和辦公建筑，房間面積較大時應考慮使用多個風機盤管；房間單位面積負荷較大，對噪音要求不高時可考慮使用風量和制冷量較大的風機盤管。,空氣

14、處理機組主要用于處理室內空氣和供新風，一般有回風工況和新風工況兩種工作狀態(tài)。 一般有吊頂式和落地式兩種。落地式包括立式和臥式兩種。另外機組的送回風方式也有多種情況。根據(jù)建筑情況和建筑業(yè)主的要求進行最終的確定。 空氣處理機組的選擇一般由下列幾個主要參數(shù)決定：風量、冷量、機外余壓和噪聲 1.先根據(jù)系統(tǒng)需要的風量確定空氣處理機組的型號 2.然后根據(jù)需要提供的冷量來決定其排管數(shù)。 3.根據(jù)系統(tǒng)需要的余壓要求確定余壓 4,根據(jù)環(huán)境的噪音值與室內之差,做好防噪措施.,空氣處理機組的選擇,空氣處理機形式,空氣處理機選型步驟,(二) 末端設備選擇,SLS 200 - 250,葉輪名義直徑,泵進出口公稱直徑,S

15、LS單級單吸立式離心泵,(三) 水系統(tǒng)附屬設備,.水泵及其選型,命名方式：,一般來說,空調水系統(tǒng)采用的均為離心式水泵,因為其壓頭和流量都比較容易滿足水系統(tǒng)的要求.安裝形式上分為立式泵及臥式泵.從水泵構造上分單吸泵及雙吸泵.,臥式泵 臥式泵是目前最常用的空調水泵,其結構簡單,造價相對低廉,運行的穩(wěn)定性好,噪音較小,減振設計方便,維修比較容易.缺點是占用一定面積.,臥式離心泵,.水泵及其選型,立式泵 當機房面積較為緊張時,立式泵體現(xiàn)出其占地面積較小的優(yōu)勢,通常其電機設于水泵的上部.運行穩(wěn)定性不如臥式泵,減振設計相對困難.另外,維修難度也比臥式泵大一些.,.水泵及其選型,第一步：水泵流量的確定,冷凍

16、水水流量：為所對應的冷水機組的冷凍水流量,計算水泵流量應附加5%10%的裕量，或根據(jù)如下公式進行計算。,其中： L為冷凍水水流量，m3/h; Q為乘以同時使用率后的總冷負荷，kw; t為冷凍水進出水溫差，一般取4.55。,X(1.151.2),.水泵及其選型,冷卻水水流量：為所對應的冷水機組的冷卻水流量,計算水泵流量應附加5%10%的裕量，或根據(jù)如下公式進行計算。,L=,Q1+Q2,tx1.163,X(1.151.2),其中： L為冷卻水水流量，m3/h; Q1為乘以同時使用率后的總冷負荷，kw; Q2為機組中壓縮機耗電量，kw; t為冷卻水進出水溫差，一般取4.55。,補水水量：補水量為系統(tǒng)

17、水量的1%2%,.水泵及其選型,第二步：水泵揚程的確定,冷凍水泵揚程的確定 1.制冷機組蒸發(fā)器水阻力：一般為57mH2O；（具體值可參看產(chǎn)品樣本） 2.末端設備（空氣處理機組、風機盤管等）表冷器或蒸發(fā)器水阻力：一 般為46mH2O；（具體值可參看產(chǎn)品樣本） 3.回水過濾器阻力，一般為35mH2O； 4.分水器、集水器水阻力：一般一個為3mH2O； 5.制冷系統(tǒng)水管路沿程阻力和局部阻力損失：沿程阻力一般為比摩阻(100 300Pa/m)每乘以管道長度.局部阻力為沿程阻力的50%. 綜上所述，冷凍水泵揚程為上述阻力之和。 冷卻水泵揚程的確定 揚程為冷卻水系統(tǒng)阻力+冷卻塔積水盤至布水器的高差+布水器

18、所需壓力,.水泵及其選型,補水泵揚程的確定 揚程為定壓點與最高點距離+水泵吸水端和出水端阻力+35mH2O的富裕揚程。,由上表可見：水泵并聯(lián)運行時，流量有所衰減；當并聯(lián)臺數(shù)超過3臺時，衰減尤為厲害。故建議： 1.選用多臺水泵時，要考慮流量的衰減，一般附加5%10%的裕量. 2.水泵并聯(lián)不宜超過3臺，即進行制冷主機選擇時也不宜超過三臺。 3. 大中型工程應分別設置冷,熱水循環(huán)泵.,水泵并聯(lián)運行情況,一般，冷凍水泵和冷卻水水泵的臺數(shù)應和制冷主機一一對應，并考慮一臺備用。補水泵一般按照一用一備的原則選取。,.冷卻塔及其選型,圓形逆流冷卻塔,方形橫流冷卻塔,冷卻塔按形式分為逆流式,橫流式,引射式及蒸發(fā)

19、式(閉式)冷卻塔.按外形分為圓形與方形.,冷卻塔的形式及其特點,常用冷卻塔的工作原理圖,常用冷卻塔的工作原理圖,冷卻塔及其特點,1.逆流式冷卻塔 (1)進風與出風口具有較大的高差,因而進出風不易短流,能保證吸入空氣溫 度較低. (2)逆流塔的熱交換效率是最高的. (3)圓形逆流塔的進風百葉可沿圓周布置,方形塔也可在四周布置,因此進風較均勻,冷卻效果好. (4)外形尺寸上,圓形塔直徑比同樣性能的方形塔大，邊長也更大一些,由于這些原因,受占地面積限制圓形塔的使用場合受到一定影響. 2.橫流式冷卻塔 橫流式冷卻塔的熱交換效率不如逆流塔.進風與出風口的高差也比逆流塔小得多,如果出風口處受到某種氣流或其

20、他物體的影響和阻礙,會使進風與出風出現(xiàn)短流現(xiàn)象.另橫流塔進水口一半在塔體頂部,因此通常要求塔上方有水平干管,管道布置稍有困難.,冷卻塔及其特點,3.引射式冷卻塔 取消了冷卻風機,而采用高速的水通過噴水口射出,從而引射一定量的空氣進入塔內進行熱交換而冷卻.沒有風機等運轉設備,可靠性高,穩(wěn)定性好,噪聲比其他類型的冷卻塔低.缺點是設備尺寸偏大,造價相對較貴.同時,由于射流流速的要求,它需要較高的進塔水壓. 4.蒸發(fā)式冷卻塔(閉式冷卻塔) 冷卻水系統(tǒng)為一全封閉系統(tǒng),對水質的保證性能較好,不易被污染,雜質也不會進入冷卻水系統(tǒng)中,另一個優(yōu)點就是在室外溫度較低時(過渡季節(jié))可以把它當成一個蒸發(fā)冷卻式制冷設備

21、,使冷卻水直接當做空調系統(tǒng)的冷卻水使用.從而減少機組的運行時間.但其電耗大,進塔水壓要求較高.,1、冷卻塔臺數(shù)與制冷主機的數(shù)量應一一對應，可以不考慮備用； 2、冷卻塔的能力大多數(shù)為標準工況下的出力（濕球溫度28,冷卻水 量32C/37C),由于地區(qū)差異,夏季濕球溫度會不同, 應根據(jù)廠家樣冊提供的曲線進行修正.濕球溫度可查當?shù)貧庀髤?shù)獲得. 3、當無冷卻塔修正曲線時，可以按冷卻水流量附加一定余量。如冷卻塔的水流量 = 冷卻水系統(tǒng)水量(1.21.5)； 4、冷卻塔與周圍障礙物的距離應為一個塔高。 舉例：假設空調系統(tǒng)冷卻水量為160m3/h，當?shù)貪袂驕囟?8,冷水進出溫度32C/37C,那么冷卻塔的

22、冷卻水量=160 1.2=192 m3/h，根據(jù)就近原則，選擇冷卻塔參數(shù)表中冷卻水量為200m3/h 的冷卻塔。,冷卻塔的設計選型,.集、分水器,對于小型風冷模塊工程，水環(huán)路無需分區(qū)的工程，不用設置集分水器。,對于中大型工程，水環(huán)路需要分區(qū)的工程，需要設置集分水缸。,多于兩路供應的空調水系統(tǒng)，宜設置集分水器。,集、分水器的直徑應按總流量通過的斷面流速(0.5-1.0m/s)初選,并應大于最大接管開口直徑的2倍,.膨脹水箱及其選型,高位膨脹水箱+電子水處理儀 此套設備應用于所在地水質比較好，系統(tǒng)比較簡單，要求造價比較低的方案。但冬天需要對膨脹水箱采取保溫措施。 軟化水裝置+閉式膨脹水箱+電子水處

23、理儀 此套設備應用于系統(tǒng)比較復雜的水系統(tǒng)，也是比較常見的補水裝置。 閉式膨脹水箱主要起系統(tǒng)定壓作用,閉式膨脹水箱,膨脹水箱的選擇,高位膨脹水箱的選擇(開式) 膨脹水箱的有效容積為膨脹水量Vp與調節(jié)水量Vt之和.即 V=Vp+Vt 膨脹水量:Vp=aVct a-水的膨脹系數(shù),取0.0006. Vc-系統(tǒng)的水容量(L) t-水的平均溫差,冷水取15,熱水取45. 估算膨脹水量Vp:冷水約0.1L/KW,熱水約0.3L/KW. 調節(jié)水量Vt為補水泵3min的流量,且保持水箱調節(jié)水位不小于200mm. 最低水位應高于系統(tǒng)最高點0.5m以上.,1.0% 1.2% 60 1.7%,膨脹水箱的選擇,1)總容

24、積: V=Vt/(1-) Vt-調節(jié)水量,同開式膨脹水箱(m3) -系數(shù),一般=0.650.85,當P2允許時,盡可能取小值. 2)工作壓力: a)補水泵啟動壓力P1(mH2O),大于系統(tǒng)最高點0.5m.,d)安全閥開啟壓力即膨脹罐最大工作壓力P4=P3+(12)m ,且不超過系統(tǒng)中 設備的允許工作壓力.,c)電磁閥開啟壓力P3=P2+(24)m,b)補水泵停止壓力P2(mH2O),P2=(P1+10)/ -10 P2取值應保證系統(tǒng)不超壓.,落地式膨脹水箱的選擇(閉式),.水處理裝置,“Y”形過濾器,電子水處理儀,產(chǎn)品主要形式,電子水處理儀按實際計算流量選擇 “Y”形過濾器按其所在管段的管徑選

25、擇.,當工程所在地水質較硬或是系統(tǒng)較大的時候，系統(tǒng)的循環(huán)水和補水最好是軟化水，該空調系統(tǒng)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(tǒng)補水量進行選擇。補水裝置可以根據(jù)實際情況來選（裝置小，系統(tǒng)補水時間長；裝置大，系統(tǒng)補水時間短）。軟化水經(jīng)處理后儲存在軟化水箱內,軟化水箱的容積通常取補水泵0.51.0小時的水量.,工程圖片,.全自動軟化裝置,（四）水系統(tǒng)管路及其附件,空調水系統(tǒng)中,常用水管有焊接鋼管,無縫鋼管,鍍鋅鋼管及PVC塑料管幾種. 焊接鋼管與無縫鋼管通常應用于空調冷,熱水及冷卻水管路,在使用之前,管道用進行除銹及刷防銹漆的處理.焊接鋼管造價便宜,但其

26、承壓能力相對較低,一般常用于工作壓力不大于1.6MPa的水系統(tǒng)中.無縫鋼管價格略貴于焊接鋼管,其承壓較高,可采用不同的壁厚來滿足水系統(tǒng)對工作壓力的要求. 鍍鋅鋼管從使用功能上可以滿足冷凍水與冷卻水系統(tǒng)的壓力要求,所以在這些系統(tǒng)中大量使用。 空調冷凝水管也可采用近年新推出的PVC管材,其內表面光滑,流動阻力小,施工安裝方便,也是一種值得推廣的管材. 常用鋼管的規(guī)格按公稱直徑排列如下: DN15,DN20,DN25,DN32,DN40,DN50,DN65,DN80,DN100,DN125,DN150,DN200,DN250,DN300,DN350, DN400,DN450,DN500,DN550,

27、DN600,DN650,DN700,注:冷媒(水、鹽水、乙二醇水溶液)系統(tǒng)管道DN50時采用焊接鋼管或鍍鋅鋼 管,DN50時采用無縫鋼管.,（四）水系統(tǒng)的管路及其附件,空調水系統(tǒng)附件主要包括： （1） 閥門：蝶閥、截止閥、平衡閥、球閥、閘閥。起調節(jié)作用的有截止閥和平衡閥，起關斷 作用的起調節(jié)作用的球閥、閘閥和蝶閥。 （2） 水過濾器：在水系統(tǒng)中的孔板、水泵、換熱器等設備的入口管道上，均應安設過濾器。 （3） 軟接頭：為了防止振動，在機組與進出口接管處和末端的進出水管處設置，通常采 用金屬軟連接。 （4） 補償器：在水系統(tǒng)中，消除管道熱脹冷縮產(chǎn)生的應力，通常為金屬波紋管 （5） 自動排氣閥：排除

28、水管路系統(tǒng)中的空氣，一般采用全銅的自動排氣閥，且在其前面加球 閥和閘閥。 （6） 壓力表：測試水系統(tǒng)壓力，位于機組、水泵的進出水端和過濾器的進出水端 （7） 溫度計：測試水系統(tǒng)溫度，主機、換熱器、末端、分集水器上.,以上介紹了水系統(tǒng)中主機、末端及附屬設備的選型，下面介紹一下水系統(tǒng)中水管路的設計,一.關于水系統(tǒng),二.水管管路設計,.水系統(tǒng)的分區(qū),.水系統(tǒng)的平面設計,.水系統(tǒng)的分類,.水系統(tǒng)分類,（1）按系統(tǒng)定壓方式劃分，可分為開式系統(tǒng)（不常用）、閉式系統(tǒng),（2）按冷熱水管道的設置方式劃分，可分為雙管制、三管制、四管制系統(tǒng),（3）按水量特性劃分，可分為定流量、變流量系統(tǒng) （4）按水的性質劃分，可分

29、為冷凍水、冷卻水、熱水系統(tǒng)、冷凝水系統(tǒng) （5）按各末端設備的水流程劃分，可分為同程式、異程式系統(tǒng),（一）關于水系統(tǒng),空調水系統(tǒng)的劃分方式：,下面主要介紹同程式、異程式系統(tǒng)的原理及形式,.水系統(tǒng)分類,同程及異程式系統(tǒng)的特點,水流通過各末端的路程相同的水管路系統(tǒng).,同程式系統(tǒng),水流經(jīng)每個末端的流程是不相同的.,異程式系統(tǒng),特點:各末端水阻力接近, 有利于水力平衡,減少系 統(tǒng)初調試工作量,但初投 資高.,特點:節(jié)省管道及其占用空間,對投資較為有利.,為了減少投資及減少對建筑本身的影響,空調系統(tǒng)通常以1.6MPa作為工作壓力的劃分界限,使水系統(tǒng)內所有設備和附件的工作壓力都處于1.6MPa之下.考慮到水

30、泵揚程大約在40m左右,因此,水系統(tǒng)的靜壓應在120m以下,對于目前的建筑來說,這相當于大約室外高度100m左右的建筑(地下室-10m左右),當建筑高度較高,使得水靜壓大于1.2MPa時,水系統(tǒng)宜按豎向進行分區(qū)以減少設備承壓.,按壓力分區(qū),.水系統(tǒng)的分區(qū),.水系統(tǒng)的平面設計,按使用性質分區(qū) 各區(qū)域在使用時間,使用方式上有較大區(qū)別,這一點在綜合建筑中較為明顯,如酒店建筑中的客房與公共部分,辦公建筑中的辦公與公共部分等.公共部分本身象餐飲,商場,娛樂等在使用時間上也存在一定的區(qū)別. 按負荷固有性質分區(qū) 負荷的固有特性當然與房間使用性質有一定關系,但影響更多的則是朝向及內外區(qū)方面. 從朝向上來說,南

31、北朝向的房間由于日照不同,在過渡季節(jié)時的要求有可能不一致,東西朝向的房間由于出現(xiàn)負荷最大值的時間不一致,在同一時刻也會有不同的要求. 從內外分區(qū)上看,外區(qū)負荷隨室外氣候的變化較為明顯,而內區(qū)的負荷相對穩(wěn)定,全年的供冷的時間較多.,按負荷性質分區(qū),L - 水流量m3/s d - 水管內徑 m - 水流速 m/s,d=,4L,v,冷凍水管管徑計算 由選取的各管段合適的水流速，并根據(jù)各管段水流量算出管徑，并根據(jù)計算管徑選取靠近的標準管徑作為該段水管的管徑。,注: 此管徑計算方法只能粗略估算，管徑的計算需要水力計算。,（二）水管管路設計,摘自民用建筑空調設計,（二）水管管路設計,水管壓力損失的計算 管

32、道的摩擦壓力損失(沿程阻力) P=,L d,V2 2,-摩擦系數(shù) d-管道直徑 V-水流速度 -水的密度 L-管道長度,2. 局部壓力損失(局部阻力),V2 2,P=,-管道局部阻力系數(shù),3. 水管壓力損失=沿程壓力損失+局部壓力損失,冷凝水水管徑確定,（二）水管管路設計,冷凝水管路布置原則：,（1）空調冷凝水管應獨立布置，不能與污水管相連； （2）水平向冷凝水管的坡度應不小于0.01，并盡量縮短其長度，當長度較長 時，根據(jù)實際情況設置懸掛結構，防止冷凝水管下垂； （3）對于冷凝水盤位于空調機組內負壓區(qū)時，在連冷凝水管時必須設置存水 彎；,（4）采用集中排水方式時，應遵循“就近原則”，并盡量減

33、少同一冷 凝水水管所連接的空調機組的數(shù)量。 （5）由于冷凝水管路太長無法實現(xiàn)坡度時，可引入下層冷凝水管中 排水，但要注意，引入管要斜插入下層冷凝管中。,連接空調末端的冷凝水水管徑為末端自身的冷凝水水管徑，匯流后的管徑根據(jù)匯流管所連接的末端設備的總制冷量選擇。,匯流后冷凝水水管徑可參考下表選擇：,摘采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范,（二）水管管路設計,例如：空調末端A機組冷負荷為25kw，B機組冷負荷為30kw，試確定 A、B冷凝水匯總管管徑。,則：機組A和B的總負荷為55kw，根據(jù)以上的表格，可查得冷凝水水管徑為DN32,五、中央空調風系統(tǒng)設計,中央空調風系統(tǒng)的設計,風口形式及其選擇,送回風形式的確

34、定,風管尺寸的計算,送風量的確定,風管的形式及特點,新風系統(tǒng)的設計,房間的送風量可以根據(jù)房間的冷負荷和空氣處理前后的焓差值計算得出,Gw =Qw /(iq-ih),式中： Gw：房間所需風量，kg/s,iq：空氣處理前焓值，kJ/kg,ih：空氣處理后焓值，kJ/kg,通常在設計過程中，根據(jù)房間送風量來選擇適當風 量的末端裝置。,（一）送風量的確定,Qw：房間冷負荷，kw,（二）送回風形式的確定,與一些精度要求較高的工業(yè)建筑相比，高層民用建筑屬于舒適性空調要求，其氣流組織設計時一般不強調精度要求。但應注意以下三點： 1.盡可能保證室內參數(shù)的均勻性（特別是溫度） 2.防止送、回風空氣短流導致空調

35、效果不良。 3.防止夏季時直接對人體吹冷風。,下面介紹幾種典型的氣流組織,幾種典型的氣流組織形式,此方式為高層民用建筑常用的一種空調氣流組織方式，適合于全吊頂?shù)姆块g。通常送風口采用散流器或條形風口，回風口采用百葉式風口或條形風口。,幾種典型的氣流組織形式,上送下回方式在氣流組織上比上送上回方式更為合理，室內空氣參數(shù)均勻，不存在送、回風短流問題，也適用于凈高較高的場所。但將占用一定的建筑面積，有時較困難。,特點,以冬季送熱風為主的空氣調節(jié)系統(tǒng)，當空氣調節(jié)房間層高較高時，宜采用此方式。,幾種典型的氣流組織形式,側送是另一種較多用于高層民用建筑的送風方式，通常都屬于貼附射流，送風口采用條形或百葉式風

36、口。,特點,側送風氣流組織較好，人員基本處于回流區(qū)，因此舒適感好，但要求一個房間內有兩個不同高度的吊頂（或通過走道與房間隔墻上的風口送入）。,（三）風口形式及選擇,. 風口選型受到很多因素的制約： (1) 室內裝修。 (2) 空調房間的氣流組織。 (3) 風口的安裝和連接形式。,（2）單層百葉式風口,（1）固定式百葉風口 ：風口葉片固定為某一個角度，此角度大于 45度，用于空調回風口。,. 風口的類型和適用場所（主要介紹三種風口）,1. 百葉式風口,確定了送風量和氣流組織，下一步則需設計風口尺寸、個數(shù)及位置。,葉片可調的風口，既可作回風口，也可作送風口，用作送風口時，根據(jù)房間氣流組織的要求可進

37、行兩個方向上的出風角度調整，可垂直或吊頂安裝。 （3）雙層百葉風口 當作為送風口時，可進行四個方向上調整出風氣流的角度， 其風量的調整范圍也遠遠大于單層百葉風口。 （4）自垂式百葉風口 靠風口兩端的空氣壓差打開或關閉，只能用于垂直安裝。 要求必須保持一定的風速，如風速過小則打開角度太小， 阻力系數(shù)過大，一般用在樓梯間正壓送風。,（三）風口形式及選擇,2. 散流器,（1）圓盤散流器 風阻系數(shù)較大，射程流程略小，氣流組織屬于 平送貼附流型，比較適合于一些要求較高的房 間的空調送風。 （2）斜片散流器 屬于平送流型，貼附射流，其射流軸心速度衰 減較慢，流程較長，可控制的范圍較大。,3. 噴口 高大空

38、間的空氣調節(jié)場所，如會堂、體育場、 影劇院等，可采用側送或頂送。有球型噴口、鼓型噴 口、固定式噴口等。,（三）風口形式及選擇,. 風口尺寸、個數(shù)的確定,實際工程設計中，對于風口尺寸和個數(shù)的確定，都是參照廠家提供的風口性能表來選擇風口尺寸和確定個數(shù)的。一般按照風量、射程、頸部風速來確定。例如:,（三）風口形式及選擇,確定風口的個數(shù)時，在風口性能表中可查得適合參數(shù)的風口，比如射程、動壓等，并且已知總的送風量，即可確定風口的個數(shù)。風口之間的間距一般在36米之間。,通過氣流組織計算來校核風口尺寸和個數(shù)。,（四）風管尺寸的計算,合理采用管內的空氣流速以確定風管截面尺寸.主要公式如下：,S=G/V,S-風

39、管的截面積 m2（矩形風管S=長寬，圓形風管S=r2）,G-風道內的風量（m3/s),V-風道內截面風速（m/s),例：某工廠風管內風量10000m3/h,該風管為低速送風系統(tǒng)的總管。試確定該風道的尺寸。 風管內風速查下表，查得總管和總支管V=69m,取7m,帶入以上公式，得S=0.396m2.再根據(jù)常用風管規(guī)格表，確定風管尺寸800500。,風道的寬高比一般為7，不超過10，也可根據(jù)實際情況而定。,（四）風管尺寸的計算,根據(jù)噪聲和風管本身的強度,并考慮到運行費用進行設定.常用的風管的風速(見下表). 風管和設備內的風速,（四）風管尺寸的計算,管道的摩擦壓力損失(沿程阻力) P=,L 4Rs,

40、V2 2,-摩擦系數(shù) Rs-管道水力半徑（m），RS=f/p (橫截面/濕周) V-空所氣流速(m/s) -空氣的密度(Kg/m3) L-管道長度(m),2. 局部壓力損失(局部阻力),V2 2,P=,-管道局部阻力系數(shù),3. 風管壓力損失=沿程壓力損失+局部壓力損失,（五）風道阻力的計算,4.簡略的估算法 對于一般通風系統(tǒng)，風管壓力損失值P=（Pa）可按下式估算 P=Pm L（1+K） 式中 Pm單位長度風管的摩擦壓力損失，Pa/m(一般為0.81.5Pa/m)； L到最運送風口的送風管總長度加上到最運風口的風管的總長度，m； K局部壓力損失與摩擦壓力損失的比值。 彎頭三通少時，取K=1.0

41、2.0； 彎頭三通多的場合，可取到K=3.05.0,（五）風道阻力的計算,（五）風管的形式及特點,鋼板制風道 可分為鍍鋅鋼板與普通鋼板. 通常鍍鋅鋼板的厚度不能太厚,一般不超過1.2mm.可在現(xiàn)場進行加工也可定制,施工方便.,無機玻璃鋼風道 耐腐蝕,使用壽命長,強度較高的優(yōu)點.其綜合造價與鋼板制風道基本相同，但使用時很難保證風道要求，選擇時要慎重。,硅酸鹽板風道 防火性能好,但綜合造價較高,大范圍的使用受 到一定限制.,（五）風管的形式及特點,復合玻璃纖維風道 風道與保溫材料合二為一,重量較輕,使用壽命長,消聲性能好.但當尺寸較大時,強度不夠,風道阻力也很大.另外如施工不好,漏風量較大.,軟風

42、道 施工簡單,靈活方便,但其風阻力較大,容易損壞，對施工管理要求較高.,(六) 新風系統(tǒng)的設計,對空調房間送入必須的新風量,是保證工作人員身體健康的重要措施.根據(jù)對某些空調房間的調查,有些空調房間由于新風量不足,工作人員的患病率顯著的增加.因此設計時必須加以注意.,引言,計算公式：必要風量(m3/h)=A面積/人均占有面積,1、對于普通場合，可以根據(jù)每人占用面積來計算新風量,新風量的確定,A表示人均新風量(m3/h)根據(jù)房間功能級別不同，可參考下頁表中數(shù)據(jù),一般室內人均占有面積估算值,注：新風量不應小于循環(huán)風量的10%,摘采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范 (GB50019-2003),新風量的確定,

43、摘采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范 (GB50019-2003),2、對于一些廢氣量大的場合或者一些工藝型場合，新風量應根據(jù)有害物質濃度進行計算，資料不足時，可根據(jù)換氣次數(shù)來估算新風量。,新風量的確定,計算公式：必要風量(m3/h)=換氣次數(shù)房間容積,部分場所換氣次數(shù)推薦值,注：對于一般性場合，如無特殊要求且室溫波動范圍在1則可選用換氣次數(shù)為5次/小時。新風量不能小于循環(huán)風量的10%,新風負荷的計算,空調新風負荷計算公式：,式中： QW：新風負荷，kW,GW：新風量，kg/s,iw：室外空氣焓值，kJ/kg,in：室內空氣焓值，kJ/kg,Qw=Gw(iw-in),室內外空氣焓值可由焓濕圖查取,如寧

44、波： 室外空氣干球溫度34.5,濕球溫度28.5,焓值92.08KJ/kg. 室內空氣干球溫度25,相對濕度55%,焓值52.92KJ/kg. 1m3/h新風=12.84W冷量,新風系統(tǒng)的平面設計,中央空調新風的平面設計等同于一般的風系統(tǒng)平面設計,但包括兩套風管路系統(tǒng)(小型工程,如靠自然排風或衛(wèi)生間排風能滿足要求的可不單獨設置排風系統(tǒng))包括管道尺寸的確定,送、排風口形式及尺寸的確定.應注意以下幾點:,1.新風進口的位置:應設置在比較潔凈的地方.盡量在排風口的上風 側,且應低于排風口,并盡量保持不小于10m的間距.進口底部距室外 地面不宜少于2m,當進風口布置在綠化帶時,則不宜少于1m.,2.新

45、風進口處宜裝設可嚴密開關的風閥,嚴寒地區(qū)應裝設保溫風閥,有自動控制時,應采用電動風閥.進風面積應滿足新風量隨季節(jié)變化時最大風量的需要. 3.新風入口處應有防雨措施。,六、地埋管設計,地埋管設計,一、地埋管形式選擇 地熱換熱器的埋管方式主要有兩種形式, 豎直埋管和水平埋管. 選擇哪種方式主要取決于場地大小、當?shù)貛r土類型及挖掘成本. 如果場地足夠大且無堅硬巖石, 則水平式較經(jīng)濟. 當場地面積有限時,適合采用豎直埋管方式, 很多情況下這是惟一選擇. 水平埋管就是將塑料管水平敷設在離地面1 2m 的地溝內. 水平埋管的地熱換熱器受地表氣候變化的影響, 效率較低, 而且占地的面積比較大, 在國內建筑物比

46、較密集的情況下, 它的使用受到一定的限制. 豎直埋管就是在地層中垂直鉆孔, 孔的深度一般在30 150 米. 在豎直埋管方式中, 由于地下深層土壤溫度比較恒定, 占地面積小, 因此在地源熱泵工程中得到了廣泛的應用.,地埋管設計,地埋管設計,地埋管設計,二、地埋管管材與傳熱介質 1.地埋管管材 地源熱泵系統(tǒng)地埋管管材應采用化學穩(wěn)定性好、耐腐蝕、導熱系數(shù)大、流動阻力小的塑料管材及管件，宜采用聚乙烯管（PE80或PE100）或聚丁烯管（PB），不宜采用聚氯乙烯（PVC）管。管材與管件應為相同材料。由于處理熱膨脹和土壤移位的壓力能力弱，所以不推薦在地埋管換熱器使用PVC管。 地埋管質量應符合國家現(xiàn)行標

47、準中的各項規(guī)定。管材的公稱壓力及使用溫度應滿足設計要求，且管材的公稱壓力不應小于1.0Mpa。地埋管的管材及壁厚規(guī)范如下表：,地埋管設計,聚乙烯（PE）管外徑及公稱壁厚 （mm）,聚乙烯（PE）管外徑及公稱壁厚 （mm）,地埋管設計,2、傳熱介質,傳熱介質應以水為首選，也可選用符合下列要求的其它介質： 安全，腐蝕性弱，與地埋管管材無化學反應； 較低的冰點； 良好的傳熱特性，較低的摩擦阻力； 易于購買、運輸和儲儲藏。 傳熱介質安全性包括毒性、易燃性及腐蝕性。良好的傳熱特性和較低的摩擦阻力損失是指傳熱介質具有較大的導熱系數(shù)和較低粘度。可采用的其它傳熱介質包括氯化鈉溶液、氯化鈣溶液、乙二醇溶液、丙醇

48、溶液、丙二醇溶液、甲醇溶液、乙醇溶液、醋酸鉀溶液及碳酸鉀溶液。 在傳熱介質（水）有可能凍結的場合，傳熱介質應添加防凍液。應在充注閥處注明防凍液的類型、濃度及有效期。為了防止出現(xiàn)結冰的現(xiàn)象，添加防凍液后的傳熱介質的冰點宜比設計最低運行溫度低35。,地埋管設計,以甲醇為對照物（甲醉為100）,地埋管設計,乙烯乙二醇水溶液濃度與相應凝固點及沸點,地埋管設計,三、連接方式 地下熱交換器中流體流動的回路形式有串聯(lián)和并聯(lián)兩種，串聯(lián)系統(tǒng)管徑較大，管道費用較高，并且長度壓降特性限制了系統(tǒng)能力。并聯(lián)系統(tǒng)管徑較小，管道費用較低，且常常布置成同程式，當每個并聯(lián)環(huán)路之間流量平衡時，其換熱量相同，其壓降特性有利于提高系

49、統(tǒng)能力。因此，實際工程一般都采用并聯(lián)同程式。,地埋管設計,四、水平連接集管 分、集水器是傳熱介質（水或防凍液）從熱泵到地熱換熱器各并聯(lián)環(huán)路之間循環(huán)流動的調節(jié)控制裝置，設計時應注意各并聯(lián)環(huán)路間的水力平衡及有利于系統(tǒng)排除空所。與分、集水器相連接的各并聯(lián)環(huán)路的多少，取決于豎直U形埋管與水平連接管路的連接方法、連接管件和系統(tǒng)的大小。,地埋管設計,五、地下?lián)Q熱器長計算 詳見下一部分 六、地熱換熱器系統(tǒng)的水力計算 傳熱介質不同，其摩擦阻力也不同，水力計算應按選用的傳熱介質的水力特性進行計算。國內已有的塑料管比摩阻均是針對水而言，對添加防凍劑的水溶液，目前尚無相應數(shù)據(jù)，為止，地埋管壓力損失宜按以下方法進行計算。 1.確定流量G（m3/h），公稱直徑和流體特性。 2.根據(jù)公稱直徑，確定管子的內徑dj（m）。 3.計算管子的斷面面積A（m2）： 4.計算流速V（m/s）：,地埋管設計,5.計算管子的雷諾數(shù)（Re），Re應該大于2300以確保紊流： 6.計算單位管長的摩擦阻力損失Pd（Pa/m） Pd=0.1580.750.25dj1.25V1.75 PY= PdL 式中：PY：計算管段的沿程阻力損失，Pa；