空调详细系统组成:
大中型空调装置可划分为三部分:
制冷主机:制取冷水或热水的空调设备。
水(风)系统:以水(风)为介质在建筑物内部(空调水)或与空气(冷却水)传递冷量或热量的系统称为水(风)系统,水(风)系统载体是管网。
空调末端装置:空调末端装置包括组合式空调机组、风机盘管机组和新风机组等。
制冷主机分类—电与非电:
氟机:氟利昂直接与空气进行换热,直接制冷或者制热。
水机:氟利昂在蒸发器中与水换热,再将冷水泵至末端(风机盘管),由空气与水进行换热,进行制冷(或采暖)。
风冷氟机:
1、分体机(壁挂机、柜机等)
2、风管机
制冷主机分类:
变制冷剂流量多联机:
变制冷剂流量多联式空调系统(简称多联机(1台室外机带多台室内机)),通过控制压缩机的制冷剂循环量和进入室内换热器的制冷剂流量,适时满足室内冷、热负荷要求的直接蒸发式制冷系统。
风冷冷水机:
常见机型:
1、风冷模块机
水冷冷水机:
常见机型:
空调水系统及管网系统:
空调水系统的功能是将制冷(热)站的冷(热)源与空调末端装置连接起来,保证空调水按照不同的供水管路分别输送到各个空调房间的末端装置。
按循环水的循环方式,分为开式和闭式两种;
按系统中水泵设置方式,分为泵系统、二级泵系统等;一次泵、二次泵等。
按循环水流动途径,分为同程式和异程式两种;
按供、回水管管数,分为二管制、三管制和四管制三种;
按用途,分为冷(温)水系统和冷却水系统;
按水泵输出流量的变化,分为定流量系统和变流量系统。
冷水闭式系统、冷却水开式系统、泵二级泵系统、空调水异程式。
开式系统与闭式系统:
开式系统:
因闭式系统的水泵扬程仅需克服管路循环阻力,通常水泵的设计扬程裕量较大,节能空间比开式系统大。
为什么要采用二(多)级泵?
制冷机都为定流量,而冷水泵要达到最不利点需要很高的扬程,如果用泵要求大流量高扬程的运行就会造成泵组能耗非常高。采用两级(或多级)泵,泵大流量低扬程运行,再采用二级泵变频运行以节省运行费用。(快递送货)
二(多)级泵一般用于管网间阻力相差比较大的系统中。
例:冷水泵流量:900m3/h,扬程55m,配电200kW。
泵:900m3/h,扬程30m,配电量110kW;
二级泵:300m3/h,扬程25m,配电量37kW。
水系统分区设计:
一、水系统的分区方式:按压力分区;按使用时间分区;按空调负荷质分区。
由于机械制造和使用材料的原因,空调水系统采用的各种设备、附件、管件及管道的工作压力是有一定限制的。
为减少,空调水系统通常以1.6MPa作为工作压力划分界限,即在设计时,使水系统内所有设备、附件、管件及管道的压力都处于1.6MPa以下。
考虑水泵扬程大约40m(相当于0.4MPa)左右,因此水系统静压应在120m(相当于1.2MPa)以下,这相当于室外高度100m左右的建筑(地下室-10m左右)。
机组承压(压入式)=水泵的扬程+建筑的高度
当建筑高度较高,使得水静压大于1.2MPa时,水系统宜按竖向进行分区以减少系统内的设备、附件、管件及管道承压。
主要问题:由于采用中间换热器,换热存在温差,造成高区空调效果比低区差。或者需要降低主机的出水温度来提高高区的空调效果。
通常采用以下二种竖向分区的方法
不同分区各自设冷热源,自成水系统。
2、按使用时间分区
在综合建筑中,不同房间的空调使用时间通常有较大的差别。
建筑中的公共部分本身如餐饮、商场、等在使用时间上也存在一定的差别。
优点:各区可以管理,使用方便,调节灵活,不用时可关停,从而限度地节省能源和运行费用。
一般来说,上部为客房或办公室,下部为公共区域的高层酒店或写字楼,至少要分为上下两个区。公共区域是否再分若干个区则要视其使用者的具体情况确定。比如,医院的手术室。
3、按空调负荷质分区
空调负荷的质与房间使用质以及房间所处的位置有一定关系。
从朝向上来说,南北朝向的房间由于日照不同,在过渡季节时的要求有可能不一致;东西朝向的房间由于出现负荷值的时间不一致,在同一时刻也会有不同的要求。
从内、外区看,建筑外区负荷随室外气候的变化而变化,有时需要供冷,有时需要供暖;建筑内区的负荷则相对比较稳定,全年以供冷的时间较多。
定流量系统是通过改变供回水温差来满足末端负荷变化要求的,系统中水流量是恒定不变的。当末端负荷减少时,水系统供回水温差随之减小,使系统输送给负荷的能量减少,以满足负荷减少的要求,但水系统的输送能耗并未改变,因此冷媒运送效率急剧下降。
减小空调主机水流量是有危险的,水流量减小会造成蒸发器内水的流速不均匀或流速减慢,甚至在管道转变处形成不流动的死水,容易导致水温过低,甚至出现结冻,电空调主机(如离心机)可能出现喘振,从而对主机造成破坏。
变流量系统是通过改变水流量来满足空调末端负荷变化要求的,所以供水量跟随负荷的变化而改变。当末端负荷减少时,水系统供水流量随之减小,使系统输送给负荷的能量减少,以满足负荷减少的要求。因水流量减少能够大幅度降低水系统的输送能耗,因而具有的节能效果。
异程式和同程式水系统:
1.异程式水系统
循环水经过每一个环路的管路长度不相等的系统称为异程式水系统。水系统的供、回水干管中水流方向相反。
管道布置方式有垂直异程和水平异程两种形式。异程式系统,初最省,但运行费用;
异程式就像跑道跑步一样,相同的起点不同赛道,跑内道的路径短,跑外道的路径长;每个选手跑的距离不一样。
2.同程式水系统
循环水经过每一环路的管路长度相等的系统称为同程式水系统。
水系统的供、回水干管中水流方向相同,管道布置方式有垂直同程和水平同程两种形式。同程式系统,初,但运行费用中等,甚至很低。
同程式就像所有选手都在同一条赛道上跑,大家跑的路径一样。
水系统温差(12/7℃或者14/7℃):
“大温差小流量”系统的特点:
1.制冷主机及末端设备换热面积大,造价高。
2.节省管道。不同的冷量下大温差系统所节约的管路费用(管道费+辅材费+保温材料费)在22%~46%之间,平均为30%。由于管径减小,同时节省了吊顶及管井空间;
3.节省水泵。流量减小阻力下降,从而减少水泵的扬程和流量,可选择更小的泵组满足系统需求,大温差小流量系统比常规系统的泵组可减少20~30%;
4.节省泵组运行费用。水泵的功率与流量成正比。相对于常规空调系统,7℃温差泵的流量比5℃温差泵流量少29%,因此运行费用少约29%。
对末端出力的影响:末端样本参数验证和实测表明,流量的减少对常规末端额定出力影响在7%~8%,影响不大。
对空调效果的影响:①空调系统绝大部分时间(大于96%)是在90%以下负荷运行,此时供给末端的水流量比较充足,末端出力有富余,不影响空调效果;②在4%的尖峰负荷时间内,假设末端选型没有任何余量(一般末端选型为大于室内实际负荷1.1~1.3倍左右),有两种选择可以保证空调效果:一是末端风机开(因为末端选型一般是按中、低档选),二是进一步降低主机冷水出口温度(远大机组可按6℃甚至5℃运行),更低的水温可以增大末端设备的出力,进而保证空调效果。
分集水器及系统控制阀门:
电磁阀:为了节能管理,在空调系统的分区管道或末端设备上可以安装电磁阀,使不需要空调的区域或房间断流,减少能量损耗,降低空调负荷,同时可减少输配系统的功率消耗。
:减少了冷温水流量,影响主机安全运行。
分集水器:
空调主机制出的冷水(7℃)或热水(65℃)通过分水器分配到各个区域。分配要求:①按使用要求分配;②按负荷大小分配。
分水器就像分酒器一样,按酒量来分配。
冷水或热水通过末端使用后,冷水(14℃)或热水(55℃)经过集水器汇合,然后再分配到空调主机。分配要求:①按负荷要求分配(主机台数);②保证设备可靠。
集水器就像大河一样,所有支流的水全部汇集到大河内,再流入海洋。
旁通管及压差旁通阀:
当空调末端关闭时造成管网的水流量减少,水系统的压力上升,而主机为定流量变温差系统,此时就需要将减少的流量通过压差旁通管来将多余的冷水进行短接。
压差旁通阀,它的作用是平衡分集水器之间的压力平衡的,还能调节流量。系统流量变小,导致压差增大,压差超出设定值时,阀门自动打开,部分流量从此经过,以保证机组流量不小于限制。
①抵消系统内水温变化时水体积的膨胀和收缩;
②补充系统内的损耗或对系统运行前充水;
③稳定系统内特别是水泵吸入口的压力;
④有利于系统内空气的排放。
①水箱容积按系统总水量4%计算(7-65℃实际膨胀2%)。
一般放置楼顶;
③膨胀水箱应保温防冻(循环管);
④膨胀水管与系统的连接点应以保证系统运行中不同高度的设备中,水不产生汽化现象为原则。接在水泵的入口处,是最简便最可靠的方法。(汽化与温度压力相关)
⑤膨胀水箱应与大气接通,不能密闭;
⑥膨胀水箱应有自动补水系统,维持水箱液位的正常高度。
定压罐的功能与膨胀水箱相同,北方地区因水箱结冰,而多采用定压罐,定压罐采用压力控制补水泵的启闭,也有采用压力控制变频补水泵。常见故障为压力参数设定值不准确、逆止阀的安装位置错误。
①单一设备组成,如风机盘管、风柜等;
②多种设备组成,如同时有风盘、风柜、新风机等;
③制冷量大小不同,如几kW/台~几百kW/台;
④送风量大小不同,几百m³/h.台~几十万m³/h.台;
⑤全新风系统。
冷却水系统:
冷却塔:
冷却塔是利用空气和水的对流,将水挥发成水蒸气而带走热量使水温下降的散热设备。
按理论计算,冷却塔的冷却限温度就是湿球温度,比如湿球温度为28℃时,冷却塔冷却限就是28℃。但实际运行中,冷却塔是达不到湿球温度那么低,一般相差3~5℃。
干球温度:用温度计在普通空气中所测出的温度,即我们一般天气预报里常说的气温。
湿球温度:是指同等焓值空气状态下,空气中水蒸汽达到饱和时的空气温度,即拿个湿棉球包住温度计底端所测得的温度。
空气湿度越大,干湿球温度差异越小;空气湿度越小,干湿球温差也就越大。
冷却塔分类:自然通风式、机械通风式。
冷却塔标准设计工况:
进出水温度:37℃/32℃;湿球温度:28℃(按国标GB7190.7-2018)
一般配塔标准:
100万大卡电冷机配300m³/h冷却塔;
100万大卡双效溴化锂主机配400m³/h冷却塔;
100万大卡单效溴化锂主机配500m³/h冷却塔。
机械式冷却塔:常用于空调系统、化工工艺冷却等。分为:逆流式(水由上而下,空气由下而上,阻力较大)和横流式(水由上而下,空气水平,体积较大)。
作用:可以降低补水中的钙、镁离子浓度,降低水的硬度,延缓结垢倾向。适用于冷温水、冷却水、卫生热水一次水(二次换热时)的软化。
补水总硬度CaCO3:<50mg/L,可不使用软化处理;50~150mg/L,推荐使用;>150mg/L,必须使用。
软水器进水压力:0.3~0.6MPa,≤0.3MPa,入口需装加压泵;≥0.6MPa,入口需装减压阀;
①标准安装:适合软水器与冷却塔摆放在同一平面且水平距离≤100m或高度差≤20m的系统。
一般情况下,软水器与主机、泵组紧密安装。
②加装增压泵:适合水压稳定,软水器距离冷却塔≥100m或高度差≥20m,且自来水压不足以克服系统阻力的系统。
③加装软水箱、增压泵:适合软水器与冷却塔高度差≥20m,补水压力不稳。软水箱可有效避免补水压力波动和因增压泵选型过大而抽空软水器的问题。
④也可将软水器放置冷却塔附近(如屋顶),但应注意补水压力、夏季防晒、冬季防冻等。
该系统:①热水温度不受机组空调负荷的影响,供水温度和压力比较稳定;②水箱具有蓄热作用,可以避开空调负荷高峰,机组选型时总负荷降低。
缺点是:①机组与水箱一般相距较远、管理上有时不便;②需用卫生热水的建筑物较分散时,需要的管线长。
这种型式克服了高位水箱式的缺点,管理方便,特别是在需用卫生热水的建筑物较多时更具优越,但这种型式对补水压力要求较高,当补水压力不稳定时,系统供水压力不稳,补水压力不足时系统无法运行,这时就需附加稳压装置。
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