水系统丨中央空调水系统方案设计基础总结

　　一、中央空调系统设计的主要要素：

　　建筑情况、费用、环境因素、舒适度、品牌因素。

　　1.建筑情况：

　　建筑物的类型和规模;是新建筑还是现有建筑;可提供何种能源形式;是否有合适的空间(如管道井、吊顶空间、机房等);建筑物的围护结构的情况(如材料，结构类型等)。

　　2.环境因素：

　　在建筑中，有何种环境要求?周边环境的空气是否存在影响(是否有大量的灰尘?空气是否是高盐含量的?)?周边环境允许的噪声标准或要求;机组可能安装场所附近，是否存在干扰源(热源、电磁源、强气流等)?

　　3.舒适度：

　　房间的用途和结构(用于确定负荷计算的基本参数及选择适用的室内机组或末端装置);室内的温湿度基准和允许波动范围;室内空气洁净度要求和主要污染源;新风和换气的标准和基本要求;运行、监控和管理的要求;是否有特殊空调要求的房间?

　　4.品牌因素：

　　相关人员对空调系统形式和品牌的了解程度;品牌的交易流程、服务水平和技术支援力量;项目招标方或终用户对品牌的要求或期望。

　　5.费用：

　　竞争对手的信息(产品情况、价格技术对应能力等);综合考虑设备、施工、运行和保养等各个方面的总体费用。

　　二、设计时应当注意的问题

　　方案设计时要注意，合理分区，负荷计算(如有条件应采用逐时计算的方法)。

　　根据室内状况进行机型选择(应利用各机型的特点并考虑建筑方面的限制，同时与设备供应商确认出货能力)。

　　施工图纸绘制：

　　①充分考虑施工可行性(施工条件、施工工期和供货周期)。

　　②各种设备应在图上明确标识，有特殊设计时应注明。

　　③与关联工程方进行必要协调。

　　设计注意事项：

　　⑴对于大型的建筑，如发现因建筑结构或房间用途不同导致各部分热负荷有明显差异，应先进行空调分区讨论以求达到佳效果。

　　⑵建筑物内负荷特性相差较大的内区与周边区，以及在同一时段内分别进行加热和冷却的房间，一般宜分区设置空气调节系统。

　　⑶分空调系统时要了解清楚各空调房间的用途，规模，工作时间，负荷变化等情况。负荷特性相差较大的房间应分别设系统。

　　⑷集中冷源还是自带冷源要从投资与经常费用综合考虑。对个别使用时间与众不同的房间，应设自带冷源的空调机。

　　⑸大中型建筑物选制冷机的容量及台数时，应大小搭配;按过渡季的小负荷选一台小制冷机，这样既能满足部分小负荷运行的需要，又可节约能耗。

　　三、负荷计算

　　1.对空调房间进行负荷计算时，应考虑以下因素：

　　⑴通过建筑围护结构传入的热量。(包括朝向、墙体结构类型等)

　　⑵通过外窗进入的太阳辐射量。

　　⑶室内人员的散热量。

　　⑷各种室内热源的散热量。

　　⑸外部空气带来的热量。(包括外气量和外气处理方式)

　　⑹各种散湿过程产生的潜热量。

　　⑺各种建筑内部的热湿干扰(包括吊顶、邻室、风管系统的回风区等)

　　若在计算每个房间的空调冷负荷时，未列入新风冷负荷，则在计算空调系统冷负荷时应计入新风冷负荷。

　　估算简易公式：总负荷=单位面积冷负荷×房间地面面积×修正系数

　　估算法流程：确定房间类型→计算房间面积→选取单位面积冷负荷估算指标→计算空调房间总负荷。

　　单位面积冷负荷估算指标：

　　2.新风量的确定：

　　⑴引入新风主要是为了攺善空调房间内空气质量，降低有害物质的含量和浓度，确保室内的人员的舒适度和生理健康。

　　⑵一般来说，新风量应保证每人每小时30m3。

　　⑶对普通场所，可根据每人占用面积来计算新风量。

　　计算公式：新风量(m3/h)=(A×面积)/人均占有面积

　　上式中，A表示人均新风量(m3/h)通常进行估算时，可取30m3/h。

　　室内人员占有面积表：

　　注：当人均占有面积超过10m2时，按10m2来计算。

　　对于一些废气量大的场合或者一些工艺型场合，一般应根据换气次数来计算新风量。

　　计算公式：新风量(m3/h)=换气次数×房间容积

　　对于一般性场合，如无特殊要求且室温波动范围在±1℃则可选用换气次数为5次/小时。

　　换气次数推荐值：

　　新风处理时应注意的事项：

　　新风取入口应避开建筑的排气口和室外废气发生处。否则会引起引入的新风品质不高，不能达到换气的目的。

　　对于选用冷媒机，新风处理机的新风管不能与空调的回风管道连接。当新风机与空调机同时使用时，会引起空调温控出现偏差提前使空调机停止运行，室内无法达到要求的空调环境;当单独使用新风机时，新风会从空调回风口吹入室内，可能将回风滤网上的灰尘带入室内，降低室内的空气品质。

　　四、水系统的分类

　　空调水系统的分类方法很多，按照管道的布置形式和工作原理，一般可归纳为以下几种主要类型：

　　按原理可分为：闭式和开式;

　　按供、回水管道数量分为：双管制、三管制和四管制;

　　按供、回水在管道内的流动关系分为：同程式和异程式;

　　按供、回水干管的布置形式分为：水平式和垂直式;

　　按调节方式可分为：定水量和变水量。

　　1.闭式系统：管路不与大气相接触，在系统高点设膨胀水箱并有排气和泄水装置的系统。

　　开式系统：管路之间有贮水箱(或水池)通大气，自流回水时，管路通大气的系统。

　　2.两管制：冷水系统和热水系统采用相同的供水管和回水管，只有一供一回两根水管的系统。

　　三管制：分别设置供冷管路、供热管路、换热设备管路三根水管;其冷水与热水的回水管共用。

　　四管制：冷水和热水的系统完全单独设置供水管和回水管，可以满足高质量空调环境的要求。

　　3.定水量系统：定水量系统中的水量是不变的，它通过改变供回水温差来适应房间负荷的变化。这种系统各空调末端装置，采用受设在空调房间内的温控器控制的电动三通调节阀调节。

　　变水量系统：变水量系统是通过改变空调负荷侧的水流量来适应房间负荷的变化。这种系统各空调末端装置，采用受设在空调房间内的温控器控制的电动二通调节阀调节。

　　4.同程式：经过每一并联环路的管长基本相等，阻力相近;若通过每米长管路的阻力损失接近相等，则管网的阻力不需调节即可保持平衡。

　　异程式：经过各并联环路的管长不等，管路的阻力不等;需在各并联管网上增加相应的调节阀来调节水网平衡。

　　五、空调水系统的组成：

　　1.水系统的阀门：

　　水系统中设置的阀一般有两个作用：一是起调节用，调节管网中的水量，另外是起关断作用，如变换季节时的冷、热源转换，或设备检修时，用阀门关断。

　　⑴闸阀：阀体长度适中，转盘式调节杆，调节性能好，在较大管径管道中被广泛使用。

　　⑵截止阀：阀体长，转盘式调节杆，调节性能良好，适用于场地宽敞，小管径的场合(一般DN≤150mm)。

　　⑶蝶阀：阀体短，手柄式调节杆，调节性能稍差，价格较高，但调节操作容易，适用于场地小，大管径的场合(一般DN>150mm)。

　　2.水系统阀门选择：

　　⑴冷水机组、热交换器进出口、主管道调节，均可根据情况选用闸阀、截止阀或蝶阀。

　　⑵分、集水器上，由于主要功能是调节，一般选截止阀或闸阀。

　　⑶水泵入口装设阀门一只，出口装设阀门两只。其中出口端靠近水泵一侧阀门为止回阀，另两只阀门可选择闸阀、截止阀或蝶阀。

　　⑷空调末端设备出入口小口径管道可选用闸阀或截止阀。

　　⑸多层、高层建筑各层水平管上可装设平衡阀，用以平衡各层流量。

　　⑹水箱及管道、设备低点装设排污阀，由于不用于调节，宜选用能严密关断的阀门如闸阀、截止阀等。

　　平衡阀是一种具有特殊功能的阀门，具有良好的流量特性，能够合理分配流量，实现流量定量，可以有效地解决供热(空调)系统中存在的室温冷热不匀问题。由于该阀上设有开启度指示，开度锁定装置及用于流量测定的测压小阀，所以只要在各支路及用户入口装上适当规格的平衡阀，并用专用智能仪表进行一次性调试后锁定，将系统的总水量控制在合理范围内，从而克服了“大流量、小温差”的不合理现象，但由于价格较贵，一般用于末端装置很多的大型系统和精度要求较高的情况。

　　平衡阀的安装位置：平衡阀既可以装在供水管上，也可以装在回水管上。一般我们建议装在回水管上，安装了平衡阀的供(回)水管就不必再设截止阀。

　　电子水处理仪：用于处理水质，除去长时间循环的冷水，冷却水的重碳酸盐、细菌、藻类等。目前用得多的是高频电子水垢处理仪。传统的是定期向系统中投入一定量的药物清洗剂。

　　水流开关：当水流开关感应到通过热交换器的水流量过低时，该装置会使机器停止运行。安装时尽量安装在水泵的出口管段。

　　温控电动二通阀或三通阀：根据负荷控制温度，如果夏季室温低于设定值时，通过电动阀调节或关断来调节水量。另外，电动阀与风机盘管的风机电源连锁，当风机盘管停止使用时，电动阀随之关闭停止供水。

　　当系统阻力增大，水泵扬程增高，a、b两点的压差增大，水流量减少。为保持系统内压力稳定，在供、回水总管之间设置带压差控制阀的旁通管，当a、b两点间压差超过压差控制阀的整定值时，阀门开启，部分水量返回至冷水机组循环流动，冷水机组定流量运行。另外，对于间断使用的空调系统，循环水量也可通过压差旁通阀回流。

　　一是收集因水加热体积膨胀而增加的水容积，防止系统损坏，另外，还起定压作用。膨胀水箱的连接处为定压点，因此，膨胀水箱接于系统内不同的位置，可以改变水系统内的压力分布，这对高层建筑水系统的压力分布分析十分重要。