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1、第八章 水系统与制冷机房,第一节 空调水系统,一、空调水系统概述,典型空调系统原理图1制冷机房；2制冷机组（冷水机组）；3冷冻水泵；4空气处理装置；5换热器；6风机；7冷却水泵；8冷却塔；9冷却塔风机,空调水系统：冷冻水系统和冷却水系统冷冻水系统是为了实现制冷机组向空调设备输送冷量。冷却水系统是为了将空调区域的热量排到建筑之外。,用系统能效比（COPs）和系统季节能效比（SCOPs）来评价整个空调系统在某时刻和整个制冷季节的综合能源利用效率。制冷机组的能效比 系统能效比,KW/kW,KW/kW,系统季节能效比,KWh/kWh,结论：减少冷冻水和冷却水系统的能耗能够提高整个空调系统的系统季节能效
2、比。,二、冷冻水系统,空调冷冻水系统由水泵、管道、定压设备、阀门、换热器、除污器等主要部件构成。（一）冷冻水系统的主要形式（特征和适用场合）（二）典型冷冻水系统分析（下去自己看）,（一）冷冻水系统的主要形式,1.开式和闭式系统（循环水系统）,闭式冷冻水系统,1膨胀水箱 2空调设备 3冷冻水循环水泵 4蒸发器,1、蓄冷能力小，低负荷时，冷冻机也需经常开动。2、膨胀水箱的补水有时需要另设加压水泵。3、与空气接触少，减缓腐蚀。4、壳管式蒸发器，用户表面换热设备。,1空调（或需冷却）设备 2冷水箱 3回水箱 4水泵 5蒸发器,开式冷冻水系统图式,1、冷冻水与大气接触，循环水中含氧量高，宜腐蚀管路。2、
3、末端设备（喷水池，表冷器）与冷冻站高差较大时，水泵必须克服高差造成的静水压力，增加耗电量。3、如果喷水池较低，不能直接自流回到冷冻站，则需增加回水池和回水泵。4、如果采用自流回水，回水的管径较大，会增加投资。5、水容量大，运行稳定，控制简便。可构成水蓄冷系统。,设计时注意几点：,1、开式和闭式系统水泵扬程计算。2、开式系统，注意水泵吸水真空高度的问题；闭式系统，在水泵入口设置定压水箱(最低运行压力大于5KP)。,闭式冷冻水系统,开式冷冻水系统,1-制冷机组；2-水泵；3-定压水箱；4-用户,1-制冷机组；2-水泵；3-冷冻水箱；4-回水箱；5-用户,开式系统蓄水箱容量的确定原则：蓄存所有的系统
4、水容量并附加一定的安全系数按照系统小时循环水量的5%10%计算。,开式冷冻水系统,上述两者中较大值,（一）冷冻水系统的主要形式,2.直连系统与间连系统（用户水系统与制冷机组连接方式）,直连式冷冻水系统,用户侧水路和制冷机组直接连通。系统规模较小，用户比较集中，高差也比较小时。减少中间换热环节，降低设备投资，运行效率较高。,间连式冷冻水系统,用换热器将全部或部分用户侧水路与制冷机组水路分隔。系统规模较大，用户比较分散，便于系统调节，减少相互影响，保持较高的运行效率。在大型建筑和超高层建筑（100m）应用普遍。各个系统都必须分别设置其定压、补水系统或装置。,（一）冷冻水系统的主要形式,3.异程系统
5、和同程系统（空调末端水的流程是否相同）,同程冷冻水系统,优点：流经各终端用户的压力损失比较接近，利于水力平衡简化水系统设计并减少系统初调节的工作量。,异程冷冻水系统,主干管较短，可以节省管道的初投资及管路占用空间各个用户压力损失相差较大，需要调节阀平衡。水系统设计和初调节相对复杂,4.两管制、三管制和四管制系统（供回水主干管数目不同）,两管制水系统,三管制水系统,四管制水系统,5.一次泵和二次泵系统（水泵克服系统阻力要求不同）,一次泵冷冻水系统,用一次泵克服阻力。特点：组成简单，控制容易，运行管理方便。一般多用此系统。,二次泵冷冻水系统,一次环路制备冷冻水，二次环路输配。一次环路定流量，二次环
6、路变流量。优点：能够分区分路供应用户侧所需的冷冻水，用于大型系统。,6.变水量（CWV）和定水量（VWV）系统（用户侧冷冻水流量是否实时变化以适应空调负荷需求）,定水量系统,通过改变冷冻水供回水温度差或调节末端风机转速来适应空调房间的冷负荷变化。末端无水流量控制装置或采用电动三通阀用于小型或功能单一，负荷特性一致空调系统,变水量系统,改变用户侧水流量来适应负荷变化。末端采用电动阀连续调节所需的水流量。减低冷冻水输配能耗具有较大的节能潜力,（二）典型冷冻水系统分析,1、一次泵定水量系统（较小型空调系统，负荷特性单一）,一一对应，连锁控制，系统简单单台发生故障，影响整个机房制冷能力,一机一泵,多泵
7、共用,并联水泵与并联机组串联。可以互相备用。需在制冷机组前（后）设置电动水阀，与水泵、制冷机组连锁控制。,多泵备用,一一对应，连锁控制，但设置旁通水管和阀门与多泵共用差别不大,2、一次泵变水量系统,一次泵变水量系统的控制方法,温差控制法 根据干管回水温度或制冷机组的供回水温差，对制冷机组和水泵台数进行控制压差控制法 利用测定点压差值的变化来控制水泵的供水量。末端压差控制法和干管压差控制法,一机一泵,3、二次泵变水量系统,二次泵变水量系统,一次泵回路采用干管压差控制法或温差控制法二次回路采用可调节水泵转速满足空调负荷需求。,三、冷却水系统,冷却水系统的水源,地表水、地下水、海水、自来水,空调冷却
8、水系统的形式,直流式冷却水系统,最简单的冷却水系统,混合式冷却水系统,水温较低且系统较小的场合,利用喷水池的冷却水系统,机械通风冷却塔循环系统,气候比较干燥地区的小型空调系统中,空调系统中应用最广泛的冷却水系统,直流式冷却水系统,升温后的冷却水直接排走，不重复使用。冷却水可为地面水、地下水或城市自来水。适用水源充足的地方,混合式冷却水系统,循环式冷却水系统,将来自冷凝器的冷却水先通入蒸发式冷却装置，使之冷却降温，然后再用水泵送回冷凝器循环使用。是目前空调系统中最为普遍的系统形式。蒸发式冷却装置：自然通风冷却循环，机械通风冷却循环,结构简单，占地面积大，冷却能力低。适用于空气温度较低，相对湿度较
9、小的小型制冷系统。,自然通风冷却循环系统,机械通风冷却循环系统,冷却效率高，结构紧凑，适用范围广。,冷却塔有自然通风和机械通风两类。按冷却温差分：玻璃冷却塔可分为低温差（5 左右）和中温差（10 左右）按水和空气流动方式分：玻璃钢冷却塔又可分为逆流式、横流式、横逆流式。,冷却塔,冷却塔是将携带热量的冷却水在塔中与空气进行热交换，将热量传输给空气并散入大气环境中去的装置，在冷却水系统中起节约用水和降低能耗的作用,冷却塔有湿式冷却塔（简称湿塔）和干式冷却塔（简称干塔）,冷却塔一般由塔体部分、风机部分、配水部分、淋水部分及收水部分组成，下塔体可以兼做贮水用,常用的冷却塔有自然通风式冷却塔、机械通风式
10、冷却塔和混合通风冷却塔。冷却塔的极限出水温度比当地空气的湿球温度高3.55,1 自然通风式冷却塔,自然通风式冷却塔是利用空气自然对流来使水冷却的，水流运动形式有喷淋、溅滴等多种.主要有进水管、出水管、分配水管、喷头和通风百叶窗等部件组成。,自然通风式冷却塔示意图1喷头 2上水总管 3分配水管 4百叶窗 5集水池 6出水管,缺点：占地面积大；冷却效率低；冷却效果不稳定，易受风速和风向的影响，水被吹散的损失大,优点：构造简单；设备投资少；运行维护方便。,冷却塔水系统图,通风式冷却塔需要消耗电能，而且维护管理比较复杂。但是它的冷却效率高，结构紧凑，占地面积小，适用范围广,2 机械通风式冷却塔,在塔内
11、空气和水通过填料时的流动方向是相逆的：热水从上向下淋洒，而空气从下向上流动。冷却效果比较好，横断面积相对较小，其缺点是配水不够均匀，而且塔体高度较大。,逆流式冷却塔,横流式冷却塔是指空气通过填料是横向流动的。冷却塔中空气和水热交换不如逆流式冷却塔充分，冷却效果较差。但是由于冷却塔不需要专门设置进风口。所以塔体的高度低，而且配水比较均匀，另外配水管的高度较低，工作时水泵的扬程低，耗电较小,1.冷却水系统的形式,根据冷却塔与制冷机组的连接方式，可分为单元式、干管式和混合式三种。,单元式冷却水系统,优点：一机对一塔，连锁控制，流量分配合理。运行可靠性高缺点：配管管线布置最复杂，管路数目多，占用空间大
12、，不能互相备用。,干管式冷却水系统(a)一泵一机；(b)多泵共用,集中干管形式（多机对多塔），管路数目少，占用空间小，设备之间可以互相备用。冷却风机台数或转速控制，应用广泛。,混合式冷却水系统(a)一泵一机；(b)多泵共用,供水集中干管形式，出水一机对一塔，管路数目少，占用空间小，设备之间可以互相备用。,2.冷却水泵扬程确定,冷却水系统管路的沿程阻力和局部阻力制冷机组冷凝器的的水侧阻力（约510m）冷却塔内的进水管总阻力喷嘴出口余压（3m）水柱高差，即冷却塔喷嘴到集水盘液面的高差。（冷却水池，还包括集水盘液面到冷却水池液面的高差）,3、冷却水温度控制,冷却水温度控制的原则一般蒸气压缩式制冷机组的冷却水进水温度要求不宜低于15.5度。吸收式制冷机组的冷却水进水温度要求不低于24度（避免溶液结晶）。在制冷机组允许的情况下，应尽量降低冷却水温度在过渡季和冬季，可以用冷却塔供冷（free-cooling）；冬季制冷机组需要制冷运行，冷却塔也运行，注意结冰。,冷却水温度控制方法：风机台数控制与转速（变频）控制注意：冷却水流量的关联调节，防止冷却水的“溢流”、“旁通”和”抽空”冷却水旁通控制 当冷却水温过低时，在供、回干管间设置旁通管，提高冷却水温度。,意义：保证制冷机组的稳定、高效运行；可降低冷却水系统的能耗。而调节冷却水泵转速也具有一定的节能效果。,The end,
