空调水系统范文（精选9篇）
空调水系统 第1篇
中央空调系统形式多样,其可采取的节能方法也呈现多样化,就中央空调系统一水系统而言,因不同节能公司存在不同的做法,其产生的节能量也大小不一。
2 二次泵系统节能
常见的控制策略是采取二次泵变频控制。针对一次泵是否可以变频,争议较大,本文认为:在保证一次泵出水总管的流量应与二次泵的流量保持一致的情况下,一次泵亦可以做变频运行,使得盲管的水流量始终保持零流量(如图1所示)。当供给侧流量大于需求侧流量时,旁通管道自右向左有水流过,此时需要降低一次泵的频率,当需求侧流量大于供给侧流量时,旁通管道自左向右有水流过,此时需要升高一次泵的频率。
3 冷却水系统节能
关于冷却水系统节能的说法不一,有厂家提出制冷机及冷却塔能耗的优化最佳控制,如图2所示。
有设计单位提出冷却塔风扇的功率远小于主机功率,风扇功率的减小对节能量的贡献不如主机能耗减少对节能量的贡献多,所以提出尽量使风扇全开而降低冷却水的回水温度,提高主机效率。
另有厂家提出回水温度根据湿球温度+温差的控制方法,低风速、多冷却塔控制的方式,如图3所示。
事实上,冷却水回水温度跟室外湿度、主机的负荷有很大关系,室外相对湿度高于80%以上,冷却水温度很难降低,主机的负荷低于50%以上时,冷却水温度很容易降低,从节能的角度考虑,冷却塔风扇可全配置成变频驱动,冷却水回水温度设定值可调节,当冷却水回水温度高于室外湿球温度+2℃时,冷却塔风扇全变频全开,当冷却水回水温度接近室外湿球温度+2℃时,冷却塔风扇部分开启变频运行。
4 管理节能
管理节能的方法有很多,本文就实施夜间停机计划进行探讨,如酒店类建筑在凌晨2:00以后,空调离心机组夜间供冷时的电流百分比在50%以下,则系统停止运行4小时,在清晨峰电来临前1小时将系统负荷拉下来。表1是某酒店空调系统夜间运行能耗记录:正常运行期间AM2:00-AM7:00,按5小时计算,系统能耗约1340.3kWh。
如果实施夜间停机计划,则系统在AM2:00-AM6:00停止运行,系统在AM6:00开机后主机负荷提高,但一般能够在1小时内将负荷拉下来,即恢复到夜间未停机的运行状态,夜间停机计划时系统仅有1小时的耗电量,计算如表2所示,停机前后主机功率、电流百分比变化如图4所示。
对比发现,实施夜间停机计划每晚可节省空调用电1020kWh (=1340.3-320.3)。同时实践证明,酒店实施夜间停机计划,冷冻水的供回水温度在4小时内会逐步升高,如图5中蓝色和白色的温度线,AM2:00停机前冷冻水的供回水温度在11/13℃,AM6:00冷冻水供回水基本保持平衡在20℃,基本反映在凌晨6:00建筑负荷室内外会达到平衡,AM6:00主机开启后,冷冻水温开始下降,AM7:00系统负荷又达到平衡。实施夜间停机计划减少了空调设备的运行,使空调系统产生一定的节能量,每年从9月份开始,酒店类建筑可逐步考虑从夜间停机开始,逐步推广到白天。
5 应用小结
总之,空调水系统节能主要体现在控制方式的选择,不管是通过控制二次泵系统、冷却水系统还是通过管理节能,控制系统的好坏都直接影响到系统节能量的大小,而控制系统的性能可以用稳、准、快三个字来描述。“稳”是指系统的稳定性,一个系统要能正常工作,首先必须是稳定的,从阶跃响应上看应该是收敛的;“准”是指控制系统的准确性、控制精度,通常用稳态误差来描述,它表示系统输出稳态值与期望值之差;“快”是指控制系统响应的快速性,通常用上升时间来定量描述。
空调水系统 第2篇
关键词：冷却塔；温度调节器；节能；冷却塔供冷
冷却塔被广泛地应用于制冷空调系统及工业设备的冷却水系统。对于空调用户而言，冷却塔的功耗在整个空调系统的能耗中也占有一定的比例，而且由于其使用频率高，累计能耗是十分可观的。从节能的角度讲，我们应当对空调系统中冷却塔的耗能给予同样的重视，系统节能应整体考虑。为了适应越来越高的节能要求，我们应该分析影响冷却塔冷却能力的因素，从运行过程中节约风机、水泵等能耗的观点出发，找出冷却塔节能的各种实施方法，在能源日趋紧张的今天，是一项十分有意义的工作。
当前，国内外冷却塔的节能研究(以机械通风湿式塔为主)主要集中在以下几个方面：
(1)改进冷却塔体的结构，优化冷却塔内部构件的布置，使气、水分布均化，减少阻力，提高效率；
(2)改进冷却塔运行方式，减少能耗；
(3)高温水在进入冷却塔之前，先进行一定的“预处理”，使水进入冷却塔后能增大与空气的接触面积和接触时间，以达到节水和节能的目的。
1.冷却塔性能
在制冷空调系统中，冷却塔起着非常重要的作用。从热力学方面考虑有3种基本形式的冷却塔：湿式(蒸发式)、干式、湿干混合式。目前应用较广泛的是湿式(蒸发式)冷却塔。冷却水通过冷却塔与外界空气同时进行着热量和质量的交换，热量分为显热和潜热两部分。冷却水通过冷却塔与外界空气同时进行着热量和质量的交换，热量分为显热和潜热两部分。假若换热量全部为水的潜热，则冷却水降低6℃，蒸发的水量不及供水量的1/100。冷却塔的性能与温度范围和接近度有关。温度范围是指冷却塔出水与进水的温度差。冷却塔的选择与以下几个因素有关：需冷却的热负荷，冷却的温度范围，接近度，湿球温度。
2.冷却塔的冷却能力
冷却塔的冷却作用是通过水与空气进行直接或间接的热、质交换来实现的。为了达到节能的目的，首先我们应该清楚影响冷却塔冷却能力的各个因素，以便在运行过程中采取适当的措施，使冷却负荷与冷却能力相匹配，尽可能地节省能耗。对结构已经确定的冷却塔而言，影响冷却塔的冷却能力的主要因素有：室外空气(湿球)温度、冷却水入口温度、冷却水量及诱导风量等。
(1)室外空气(湿球)温度
冷却塔出口水温度的理论极限值为室外空气的湿球温度。因此，当水量一定，入口水温一定时，室外空气的湿球温度越低，与入口水温之差越大，冷却塔冷却能力就越强。但是我们必须注意的是冷却水温度太低的话，制冷机组的冷凝压力会大幅度降低。因为对于制冷机冷凝器冷凝压力有一个低限，冷凝温度也有一个低温限制，所以冷凝温度过低，将导致制冷机组运行容易出现故障。
(2)入水口温差
当冷却水量一定，室外空气湿球温度一定时，随着冷却塔入口水温的增加，入口水温及出口水温与空气湿球温度之差都将增加，促进了冷却，因此冷却能力会增加。但是对于某一结构形式已确定的冷却塔而言，由于冷却能力的限制，可能使出水口水温有较大的升高，这样可能导致制冷机组的冷凝压力过高，使机组制冷量不足。
(3)冷却水量
当冷却水入口水温、空气湿球温度一定时，冷却水量增加，冷却塔的总容积传热系数也会增加，虽然冷却水温降有所减少，但总的效果还会使制冷能力增加。但也要注意的是，由于水量的增加，将使配管内的腐蚀、管内压力损失增加。因此必须在检验循环水泵，制冷机组及冷却塔等设备的使用条件后才能确定。
3.冷却塔的运行与节能途径
由上所述，室外空气湿球温度，入口水温，及冷却水量的变化都将引起冷却塔冷却能力的变化。因此，如果在运行过程中，当室外空气(湿球)温度变化或冷却负荷发生改变时，充分利用上述特性，采用适当的措施必然能做到使冷却塔的冷却能力与冷却负荷相匹配，从而节省运行能耗。
(1)通过温度调节器控制风机的启、停
当冬季室外空气(湿球)温度降低时，冷却塔的冷却能力增加，出口水温降低，由温度调节器感知水温，停止风机运转，达到防止水温过低及节能的目的。
(2)通过调速装置改变风机用电机的转速
由于室外空气湿球温度的变化是随机性的，采用调速装置可以改变风机用电机的转速，可以使电机实现无级调速，从而获得更好的节能效果，同时也可以减少风机的启、停次数，延长风机的使用寿命。根据生产的需要预先设定供水温度，由气候气象环境对水温的影响、系统换热条件的改变对水温的影响，用温感探头的实测值反应出来，最终通过调控降温设备的能耗来稳定供水温度，实现自控节能。
(3)风机台数控制
当空调系统有几台冷却塔或每台冷却塔有几台风机时，风量的调节可以通过风机台数控制来实现，根据需要来确定风机开启的台数，因此这种调节手段更强，调节范围更大，且水温比较稳定，尤适合在制冷负荷变化不大而室外空气参数变化大的情况下使用，工业用冷却塔上最为实用。表3-1 为维持冷却塔出水温度32℃不变，室外空气湿球温度变化与风机开启台数变化对应表。风机的开与停，可以采用手动，也可通过温感来实现自动控制。根据测量供水温度的变化，自动调节风机的开、停机数量达到控温节能的目的，从而节省冷却塔风机能耗。
表 3－1
(4)封闭式冷却塔洒水泵的运行控制
当室外空气(湿球)温度降低或者冷却负荷减少时，可通过设置在冷却塔内的温控器关闭洒水泵，节约洒水泵的能耗。当洒水泵停止运行时，冷却水仅仅靠与空气的显热交换来冷却。
(5)冷却塔进水控制
以往的研究基本上局限于冷却塔本身，而对冷却塔的处理对象——待冷却高温水却涉及很少，如果让高温水在进入冷却塔之前，先进行一定的“预处理”，改变气、水之间的传热、传质性能，同样也能达到节水和节能的目的。同济大学[5]做法：以现有的冷却塔为基础，在进水管装上溶气设备(溶气罐或射流溶气器)，利用一定的压力将空气溶于进水中，然后再进行冷却。改进后的冷却塔的容积散质系数比原来提高15％—20％，冷却效率大大提高。
(6)冷却塔直接供冷系统。
在前面已经讲到，在空调的水系统中，通常情况下，被冷却塔冷却的水流经制冷机组的冷凝器，形成冷却塔——冷凝器的冷却水循环环路，系统的另一循环环路为蒸发器——用户的冷冻水环路。如果当室外空气湿球温度下降到某一值时，制冷机组可以停止运行，由冷却塔冷却的冷却水可直接送入用户空调末端，形成冷却塔——用户的循环环路，即冷却塔直接供冷的模式。这样，设计通过两个途径节省能耗：1)停止制冷机组可以节省大部分能耗，2)系统的循环水泵由冷却水泵与冷冻水泵同时运行变成只有冷却水泵运行。
对空调用户而言，所消耗电量为制冷机组、冷却塔、水泵等系统各部分耗电量的总和。因此，节约各部分的耗电量对于用户同等重要，这样才有可能保证系统总体上节能。在空调系统中利用冷却塔节能，可以从改变其自身的运行工况着手，也可以从冷却塔系统的角度，充分利用冷却塔的冷却能力。为了用户的最大限度节能，冷却塔的生产厂家在设计与制造过程中应多考虑冷却塔的自控功能，并且提供冷却塔在冬夏两种工况的热工参数。
4.结论
我国是个淡水严重短缺的国家，而经济确以惊人的速度增长，人民生活水平的提高，使得空调的普及率迅速升高，因此对空调水系统的冷却塔节水节能提出了更高的要求，虽然冷却塔的运行节能往往被忽视，但笔者相信，随着控制技术的不断提高和制造成本的不断下降，冷却塔的节能技术将会被用户更多地接受和采用。冷却塔的节能有多条途径，而且随着研究工作的不断深入，还会有各种新的方法不断出现。各种方法、途径之间不是孤立的，而是相互联系、相互制约的关系。在实际操作中，既可以从某一角度对冷却塔进行节能改造，也可以从多方面综合评价，最终目的都是为了使冷却塔效率达到最优，节能节水率达到最高，以缓解当前紧张的水资源和能源问题。
参考文献
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空调水系统 第3篇
关键词：空调水系统问题
暖通空调系统在可以满足人们对工作和生活环境要求的同时，还可以提高工作效率和生活质量，起到节约能源、提高能源利用率的作用。空调系统的主要工作原理是制冷剂在空调制冷机组内的蒸发器中与冷冻水进行热量交换，冷冻水系统内的冷冻水管道是循环式系统，变流量系统可以分为相对变流量和真正变流量两种，要充分发挥变流量系统的节能潜力，就需要将被气化后的制冷剂在空压机的作用下形成高温的气体，当气体流经制冷机组的冷凝器时，在冷却水的作用下，直接将气体转变为低温的液体，被降温后的冷冻水经由水泵被送至空气处理机的热交换器中，随后通过送风管路送入到每个房间。在这样的循环过程下，夏季房间内所产生的热量就会被冷却水带走，流经冷却塔后释放到空气当中。
一、空调水系统设计中存在的问题
1、水系统未分高低区域。一般来说轻工建设的空调水系统冷水是从上压下，热水是从下压下，无高低之分。所以当出现用大量大时往往造成高层冷热水水压不稳定。有的施工设计不周详，从设计上详细剖面图较少模棱两可，造成安装上存在缺陷，安装完毕启用一段时间，阀杆一动就漏水关不死。如果更换其它型号可不一定匹配
2、供水系统设计不合理。有的供水系统由主要干线，然后分几个环路， 分环上的水阀少给空调水系统的维修管理造成不便。有的供水管道布置不合理， 有的供水水平管道敷设在通道的地面上，一旦出现泄漏，就会影响系统使用。有的供水系统为双侧连接， 两侧水力不平衡， 无法按设计流量进行分配。
3、水系统运行故障 。由于系统日常维护不当，造成故障后水浪费的现象在暖通空调系统中是较普遍的现象。常见的故障哟有制冷系统的脏堵与冰堵、空气过滤器出风口被障碍物堵塞，系统压力不正常，出现故障后维修需要放水，这样不仅浪费了大量的能源。
4、空调水系统的选择不合理。不同性质的用房， 在设计上统统采用风机盘管系统，这样的系统既要满足温度要求， 又要排除臭味，但是由于空调冷冻水系统没有设置平衡阀，设计中的不同取值差异较大，无法满足空调的用水需求。
二、空调水系统设计策略
1、合理设计围护结构。合理设计水系统的围护结构，能够提高维护结构的节水性能，有利于暖通空调系统节能。系统冷冻水和冷却水流量估算/rt冷吨 ，空调冷冻水泵进出口压力不正常的原因就是无法克服冷冻水在管网中的流动阻力，其进出口两端的压力差无法满足水泵所提供的扬程。在遇有压力不正常时应首考虑到膨胀水箱内是否有水。膨胀水箱具有容纳系统冷冻水膨胀量和向系统补水的作用。如果补水阀被误关闭，就会进行管网造成水循环不畅导致压力不正常。
2、冷却水系统设计。冷却水系统的补水量包括排污损失和泄水损失 ，当选用逆流式冷却塔，应综合考虑各种因素的影响。冷却水系统的补水量取为循环水量的1.5电制冷、水质好时取小值，水质差时取大值。
3、提高系统控制水平。首先是暖通空调水系统要利用电子和计算机的相关技术。空调水系统需要把温度、湿度和空气品质控制在一个很窄的范围内。因此对暖通空调系统的设计有着更高的要求。暖通空调水系统这类系统通常是用冷水带走空调空间的大多数显热负荷，空间的潜热负荷造成的湿气也可以提供一些额外的显热冷却。全水系统通根据暖通空调空气处理装置末端的不同通常分为定风量系统和变水量系统。通过各自的调节风门独立的恒温器控制风门及送入每个区域的风量。虽然变风量系统是一个冷却系统，但是大部分时间需要冷却的场所要具有内部负荷大的内部空间. 其次是在暖通空調水系统节能优化中，不但要优化运行管理，而且还应提高系统控制水平。改变主机匹配不当，主干管布置未按功能区分的问题，就要通过改管线最好各配变频泵，低区一路至换热器换热器出来，减少冷热水压力，运用独立的放置干管分两个系统逐步改管。当然要根据气温变化不断进行切换，安装电控阀能解决不同区域按功能进行使用，节约了能源。高低区域一定要分开，能够减少能源浪费，也可以降低维修率。
4、水系统的节能措施。制冷机组冷凝热回收的换热可以与不同的系统结合起来使用。如果与生活用热水系统相结合，首先要进入板式热交换器，通过热交换器被压缩后的制冷剂温度较高，能够将热量完全可以将热水加热到洗澡用的温度，储存的水温可以满足人们的需要。当制冷机组的冷凝器将热水加热到需要的温度时，亦可在系统中添加水源热泵，有利于避免冷凝热排放到大气中造成热污染，避免了因为燃料的燃烧向大气排放的有害物，应该说是一种有环保作用的节能技术。
【参考文献】
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浅析空调水系统管道冲洗 第4篇
1. 管内杂质种类分析
各种材质管道由于加工环境、加工工艺不同, 产生的杂质也不同, 比较来说, 无缝钢管、焊接钢管杂质较多, 镀锌钢管较少, 塑料管材最少。主要杂质有掉渣、铁屑、焊渣、铁锈等。另一方面来自管道安装过程, 一般来讲, 安装过程中杂质污物引入的可能性及其数量最大, 例如:焊渣、短焊条、砂轮片、麻丝、短锯条、布条、油漆等。还有可能存在土建混凝土块、石子等建筑垃圾。在此可见, 安装过程中控制很重要。
2. 冲洗方案的编制
2.1 冲洗前根据计划编制切实有效的冲洗方案。
2.2 通常施工过程中都把冲洗安排在工程的最后, 系统调试前。
冲洗前应将有碍冲洗工作的减压阀、温度计、流量计等拆除。冲洗时管内流速不得低于1m/s, 排水时不得形成负压。
2.3 各分区分别冲洗, 按先主管, 后支管, 最后空调设备的顺序冲洗。
而主管路的冲洗使用自重流排水和循环冲洗两种方法结合冲洗, 效果更佳、更彻底。示意图如下:
2.3.1首先利用自然重力流的方法进行空调主管路的冲洗:关闭各层支管控制阀门, 防止冲洗时, 主管内杂物进入支管, 往系统中注水, 注水宜使用洁净自来水。满水后, 启动循环泵, 进行循环, 将杂质和水混合运行。通常主管管径较大, 多采用无缝钢管或焊接钢管, 因此主管内污物应该是相对较多的, 为了节约用水, 循环30分钟左右 (时间也可根据系统大小适当调整) , 停泵, 快速将分、集水器底部排污阀全部打开, 利用建筑物高差形成的重力流沿介质工作的反方向将系统水排空。冲洗过程中冲洗人员应使用榔头沿被冲洗管路上的三通、弯头等有焊缝处敲打, 使杂质能顺着水流排除。排尽后再次往系统中注满水, 循环20分钟后, 停泵, 打开1个泄水阀, 观察排出水污浊度, 若浊度较高, 再次将系统水放空;若浊度一般则进行系统的循环冲洗, 启动补水泵及循环泵, 调节分集水器底部排污阀开度, 边补水边循环排污。主管内冲洗流速, 控制在1.5m/s, 以保证冲洗效果。待主管内杂质冲除后, 继续往系统内注水, 满水后, 关闭补水泵、排污阀。启动循环水进行闭式循环, 运行15~20min, 停泵, 关闭水泵进水口阀门, 拆下过滤器进行清洗。清洗完毕后, 重装过滤器, 打开水泵进水口阀门, 起泵, 再次进行循环清洗, 如此反复数次, 直至冲洗干净。
2.3.2冲洗支管, 主管冲洗完毕后, 打开每层支管控制阀门, 同时保证每层末端空调设备进出水阀门关闭。如主管冲洗方法冲洗支管。支管冲洗完毕后, 打开末端空调设备供水阀门往系统中补水 (保证注水方向同运行方向) 对设备支管进行冲洗, 过程中逐个拆洗过滤器。最终达到冲洗标准。
3. 冲洗标准
空调水系统采用管材一般为碳钢管和热镀锌钢管, 冲洗等级为一般冲洗, 目测排出口的水色和透明度与入水口对比接近, 无可见杂物。
4. 冲洗需注意事项
冲洗前必须编制切实可行的冲洗方案, 必须定稿讨论, 并报送各相关方进行审批, 方案应包括时间安排、冲洗步骤、人员组织、水源组织、排水组织以及应急措施等, 方案确定后实施过程中严格按照方案要求进行技术交底, 使参加冲洗的人员对方案特别是注意事项做充分的了解。
冲洗过程中必须注意安全管理, 由于管道冲洗时水流流速较大, 压力也比较大, 冲洗时先对管道支吊架、阀门的开启情况进行全面检查, 不符合要求或存在隐患的部位及时进行加固处理, 对在管道附近的作业的其他专业工种应暂停施工或采取隔离保护措施。另外组织好冲洗水的排放, 避免造成水害带来不必要的损失。
冲洗过程中一般不能参加的设备、器件有自控阀件、水流指示器、报警阀、温度计、平衡阀、减压阀、流量孔板以及空调设备等, 对振动水流敏感容易造成感应器件失灵的、对杂质敏感的阀件设备等冲洗时都要进行拆除隔离。冲洗完毕验收合格后及时安装拆除隔离的阀件设备, 暂时不能连接成系统的管道应及时进行盲板封口处理。
5. 结束语
合理、有效的系统冲洗, 不仅能使得空调的调试、运行顺利平稳的进行, 一个运行稳定的系统很大程度上也将了空调后期的维保费用。同时值得注意的是空调系统投入使用后也要定期进行清洗, 以保证使用的效果与舒适度, 一般一个冷暖季需要对过滤器进行一次全面清洗。
参考文献
[1]GB 50243-2002《通风与空调工程施工质量验收规范》
[2]徐涛, 陆超平, 王轶虹.暖通空调水系统效率优化研究[J].机电信息.2016 (31)
常用空调水系统的控制方法 第5篇
1 空调末端设备控制
对于大多数空调房间而言, 其冷热量需求是不断变化的, 其对空调水量的需求也是不断变化的。通常情况下, 由设在空调末端设备处的自动控制两通类阀门控制进出空调末端设备的水量以适应冷热量需求的变化。这些阀门分为开关类及调节类。开关类阀门根据设定值对进出空调末端设备的水流进行开关控制, 以维持控制值在一定范围内变化;调节类阀门根据设定值对进出空调末端设备的水量进行调节控制, 以维持控制值。
2 变流量一级泵系统冷水机组定流量方式
2.1 冷水系统
由于冷水机组能够维持冷水流量一直保持在一个定值, 而不会发生蒸发器结冰的现象, 能够很好的保持供水温度的正常稳定, 为此冷水系统一直以来都是备受欢迎的一种空调水系统控制方式。通常来讲, 冷水系统可以通过两种连接方式来实现与水泵的相连, 即并串联与串并联这两种形式。这两种连接方式都各自具备不同的优点与缺点, 因此在实际的冷水机组安装中, 需要根据实际情况选择最佳的水泵相连方式, 以提高冷水系统的运行效率。
2.2 冷却水系统
与空调冷水系统中的冷水机组定流量方式一样, 空调冷却水系统中的冷水机组定流量方式也是目前应用最为广泛的冷却水系统形式。若冷却水泵与冷水机组以串并联形式连接, 便于维持通过冷水机组流量的稳定, 也便于实现运行控制。空调冷却水系统设计应关注冷水机组对冷却水最低进水温度的要求, 必要时需采取预热措施及旁通控制措施。
2.3 免费冷却系统
所谓免费冷却系统就是指在空调水的运行中, 可以通过使冷却塔中的水温与室外空气相互转换而实现水冷却, 继而再将免费冷却形成的冷却水运用到空调系统循环中去, 这种系统具有很大的节能效果, 是一种值得大力推广的空调水控制系统。
2.4 控制方式
变流量一级泵系统冷水机组定流量方式应用广泛, 其自动控制也十分成熟, 相对于其他系统, 可谓基本控制。
(1) 空调冷水泵、冷却水泵与冷水机组对应联锁运行, 以保持通过冷水机组的空调冷水流量基本不变。 (2) 空调冷水泵、冷却水泵、冷却塔等维持稳定运行, 已开启冷水机组通过机组内部控制进行加载或卸载运行, 以维持空调冷水供水温度。 (3) 冷水机组的运行台数需满足系统负荷需求。根据空调末端侧的实际负荷需求值与已运行冷水机组额定容量值的比较或冷水机组的实际运行电流值与额定电流值的比较, 结合系统中冷水机组的容量特点和运行累积时间等因素, 确定冷水机组运行台数。
2.5 系统缺点
虽然变流量一级泵系统冷水机组定流量方式具有操作简便、系统稳定的特点, 但在实际的应用中, 该系统也存在着一定的缺点, 主要体现在为保证空调水系统稳定可靠地运行, 一级泵系统需维持变流量一级泵系统冷水机组压差旁通阀两侧的压差为设定压差。部分负荷情况下, 用户侧的管道阻力和空调末端设备阻力均减小, 会导致出现资用压差大于空调末端设备阻力的情况, 多余的资用压差需要通过各空调末端设备上的阀门予以消除或增加空调末端设备上的无为流量, 却消耗了水力输送能量, 对于大型系统更加明显。
3 水环热泵系统
3.1 系统形式
水环热泵机组通常被认为是空调的冷热源设备, 但在空调水系统及其自动控制系统中, 水环热泵机组却与常规空调水系统中的空调末端设备类似。应针对水环热泵机组的各种形式进行水环热泵系统设计。水环热泵机组的运行方式可分为定频运行及变频运行, 其阀门控制信号可分为开关类及调节类, 虽然阀门可以与其压缩机进行联锁, 但目前大多数阀门采用与机组联锁启停的方式。水环热泵机组对水系统的水质要求较高, 开式冷却塔的冷却水水质往往不符合水环热泵机组的要求。因此当选择开式冷却塔时, 需设置换热器与其水系统相结合。
3.2 控制方式
(1) 开启顺序为:冷却塔或热水换热器电动开关阀、水泵、水环热泵机组;关闭顺序为:水环热泵机组、水泵、冷却塔或热水换热器电动开关阀。 (2) 通过对各压差传感器所测得的实际压差值与设定压差值进行比较, 调节水泵的运转频率, 使实际压差值稳定在各自的设定值。 (3) 当水泵已单台运行, 仍需调节至低于允许最低频率时, 维持在该最低频率定频运行, 并通过调节旁通调节阀以维持实际压差值稳定在各自的设定值。 (4) 供热模式下, 开启热水换热器对应电动开关阀, 调节水泵前旁通, 阀组, 维持水泵出水温度为设定值。调节热水换热器一次侧热水阀门以维持二次水侧供水温度。 (5) 供冷模式下, 选择开启闭式冷却塔及其对应的电动开关阀, 调节水泵前旁通阀组, 维持水泵出水温度为设定值。 (6) 自循环模式下, 全开旁通阀组中回水侧阀门、全关冷热补充阀门, 关闭冷却塔、热水换热器对应电动开关阀、闭式冷却塔及其对应电动开关阀。
4 在空调水系统的设计中应当注意的问题
首先, 在进行空调水系统的运行试验中, 要注意按照正确的操作顺序进行操作, 在开启开关或关闭系统时要严格按照标准规范进行, 以避免因操作失误而对整个系统或一些设备造成损害。
其次, 在使用中, 工作人员必须要了解空调水系统的各个设备和子系统之间的功能作用以及特性要求, 在系统工作时要注意满足这些设备的需求, 尤其是在系统非正常运转时, 更要格外注意冷却水机组、水泵等设备的特性要求是否得到满足, 以免损坏设备。
第三, 空调冷却水系统的冷热源设备必须要能够满足供水温度需求, 这是保证空调末端设备得以顺利运行的基础。对于压差的控制要根据不同的设计需求和水压阀门的选择等多方面因素进行综合考虑来确定。
第四, 变流量运行的控制策略不仅限于压差控制或固定压差设定值控制, 随着流量控制类阀门、自动控制等技术的不断进步, 变流量运行控制策略也将不断进步。
结束语
空调水系统中冷却水系统设计 第6篇
本设计为上海市某资金结算中心空调水系统中冷却水系统设计。首先分析建筑特点:该资金结算中心为一幢六层高级公用建筑, 占地面积为1355m2, 建筑面积为6858m2。地下一层为机房、车库、帐表库和现金库, 地上一至六层为办公室、大户室和会议室等。考虑实际应用的高效性、节能性及建筑特点和空调工程, 此设计采用目前空调系统中应用最为广泛的机械通风冷却塔循环水系统, 选择在地下一层机房内放置HYS系列水冷式螺杆冷水机组一台。
2 设计方案阐述
2.1 冷却水循环系统的冷却水量
冷却水量取决于冷水机组冷凝器的散热量和冷却水供、回水温差。可按下式计算:
式中:Q冷凝器散热量, kw;
W冷却水量, m3/h;
△t冷却水供、回水温差, ℃;
c水的比热容, k J/ (kg℃)
不同机型冷凝器的单位产冷量的散热量, 可按下式估算。
对蒸气压缩式制冷机组:Q= (1.2~1.3) Q0
对双效溴化锂制冷机组:Q= (1.75~1.85) Q0
式中:Q0冷水机组制冷量, kw。
2.2 冷却塔
冷却塔的作用是使需要冷却的水在塔内主要借助于水的蒸发冷却作用而得到降温。为了充分利用水自愿, 降低城市自来水供水官网的负荷, 同时也为了降低运行费用, 用于空调制冷系统冷凝器的冷却水都是采用冷却塔处理而循环使用的。
冷却塔有开式环路冷却塔和闭式环路冷却塔两大类。一般常见的冷却塔多为开式环路冷却塔。从构造上来分, 目前使用的定型冷却塔产品大致有:逆流式、横流式、蒸发式和引射式四种类型。通常后三种的外形以方形 (或矩形) 为主, 第一种则有方形和圆形两种外形。逆流式冷却塔常用于制冷空调系统, 横流式冷却塔常用于热负荷较大的工业水冷却。
2.3 冷却塔的选择
首先应根据工程设计资料计算需要的冷却水量 (一般情况下可以按1KW制冷量配用冷却水量0.25~0.50m3/h估计) , 然后根据对冷却塔的技术要求选择型号规格。在选定时, 尚需复核所选择冷却塔的尺寸 (指占地面积和高度) 是否适合现场的安装条件, 要根据冷却塔的运行质量核算冷却塔安装位置的楼板 (或屋面板) 结构的承受能力。要重视所选冷却塔在运行时的噪声水平, 使满足环境噪声要求。选择理想的冷却塔还要重视它的能耗指标和价格以及飘散现象对周围环境的影响。
从冷却塔流出的冷却水温度与进塔空气的湿球温度之差叫做冷幅高。一般 (t2-ts) 为4~6℃。冷却塔出水温度t2应当等于冷凝器的进水温度。
冷却塔的进、出水温差△t= (t1-t2) 称为冷却度。根据冷却度不同, 机械通风式冷却塔可分为标准型 (△t=5℃左右) 、中温型 (△t=10℃左右) 和高温型 (△t=20℃左右) 三种。
根据冷却水量和冷却水供、回水温度便可以选择冷却塔。冷却水的冷却效果主要取决于空气的湿球温度 (上海为28.2℃) , 因此, 冷却塔产品的技术资料都是在既定的空气湿球温度下 (一般是28℃) 的数据。如果设计条件与产品技术要求不符, 则需对产品的技术数据进行修正。另外, 冷却塔的性能与冷却水的进、出口温度关系很大。从热平衡角度分析, 对既定的冷却塔, 温差越大, 处理水量越小。可以根据当地的气象条件 (环境空气的湿球温度) 、冷却度、冷幅高 (或进水温度) 及处理水量, 按冷却塔选用曲线或冷却塔选用水量表来选择。本设计就是利用冷却塔选用曲线图选型的。
选择冷却塔时还应考虑以下因素:周围环境对噪声的要求;防止飘水对周围环境的影响;考虑有无防火、防冻要求等。对于溴化锂吸收式冷水机组的冷却水系统, 还应考虑冷却水温度过低会引起溴化锂溶液结晶的问题。
2.4 冷却水系统的补水量
冷却水系统中, 冷却水量的损失一般包括蒸发损失、嫖水损失、排污损失和泄漏损失等。其中, 蒸发水量损失是随空调负荷变化而变化的, 排污损失可以由人控制。根据相关资料得知, 电动制冷时, 冷却塔的补水量取冷却水量的1%~2%;溴化锂吸收式制冷机组的补水量取冷却水量的2%~5%。
2.5 冷却水箱的确定
冷却水箱的功能是增加系统的水容量, 使冷却水泵能稳定地工作, 保证水泵吸入口充满水不发生空蚀现象。计算冷却水箱容积根据冷却水循环量和管道的长度而定, 一般按水箱能贮存1~1.5min循环水量来确定其容积, 即为冷却水循环量的1.6%~2.5%;根据文献中介绍, 逆流式冷却塔由于干燥到正常运行所需附着水量约为标准循环水量的1.2%。但是, 通过对实际工程的多次观察发现:循环水开始启动后, 水从冷却塔布水器流到集水槽约需10s左右, 不同的塔型、型号有差别, 考虑安全因素, 按20s计, 贮水量仅为小时循环的0.56%, 取0.6%。因此, 目前空调工程中, 冷却塔设在建筑物的屋顶上, 空调冷冻站设在建筑物的底层或地下室。水从冷却塔的集水槽出来以后, 直接进入冷水机组而不设水箱。当空调冷却水系统仅在夏季使用时, 该系统是合理的, 它运行管理方便, 可以减小循环水泵的扬程, 节省运行费用。
2.6 冷却水的水质要求
循环冷却水系统对水质有一定的要求, 既要阻止结垢, 又要定期加药, 并在冷却塔上配合一定量的溢流来控制p H值和藻类生长。
2.7 冷却水量的计算
2.7.1 冷凝器的热负荷计算
对蒸气压缩式制冷机组:Q= (1.2~1.3) Q0
式中Q0冷水机组制冷量kw
本设计取系数1.2
2.7.2 冷却水量计算
冷却水量取决于冷水机组冷凝器的散热量和冷却水供、回水温差。可按下式计算
式中Q冷凝器散热量kw;
W冷却水量m3/h;
△t冷却水供、回水温差, 5℃;
c水的比热容, 4.18k J/ (kg℃) .
2.7.3 冷却水箱的选择
冷却水箱的容积根据冷却水量和管道的长度而定, 一般按水箱能贮存1~1.5min循环水量来确定其容积, 即为冷却水循环量的1.6%~2.5%, 本设计为确保安全起见, 取2.5%, 因此, 冷却水箱的容积为:
查手册选取公称容积为1.0的方形水箱, 14009001100。
2.7.4 冷却塔的选择
(1) 冷却塔的选择方法
本设计从冷却塔流出的冷却水温度为30℃, 上海地区冷却塔空气的湿球温度为28.2℃。
冷幅高为t2-ts=30-28.2=1.8℃, 冷却水量为25.8。
冷却度为△t=t1-t2=35-30=5℃, 本设计所选的冷却塔为标准型冷却塔, 在5NB型逆流式冷却塔热工性能曲线上, 从湿球温度为28.2℃与进水温度为35℃线交点作平行于进水温度轴的平行线;与温差为5℃线相交后, 引垂线向下;与水流量为25.8m3/h线相交在5°-30线上方, 可见选择5NB-30型, 即满足要求。选定5NB-30系列圆形逆流标准低噪声玻璃钢冷却塔, 其特性参数如表1所示。
(2) 冷却塔的补水量
根据相关资料得知, 电动制冷时, 冷却塔的补水量取冷却水量的1%~2%, 考虑到运行安全性, 本设计取1.8%, 由于本设计没有单独设冷却水箱, 利用了冷却塔底部集水盘贮存水, 所以冷却塔的补水量即为冷却水箱的补水量。
3 结论
在空气调节中, 常常通过水作为载冷剂或冷却剂来实现热量的传递, 因此水系统是中央空调系统的一个重要的组成部分, 正确合理地设计空调水系统是整个空调系统正常运行的重要保证, 同时也能更有效地节省电能消耗, 其设计和安装的好坏也直接影响到空调系统的效果和使用寿命。除冷冻水系统外, 采用水冷式冷凝器的制冷系统的运行费用主要由两方面构成, 一是制冷压缩机的耗电费用, 另一个就是冷却水的费用。所以, 合理的选用冷却水系统对制冷系统的运行费用和初投资有重大意义。
参考文献
[1]陆亚俊, 等.暖通空调[M].北京:中国建筑工业出版社, 2002.
[2]尉迟斌.实用制冷与空调工程手册[M].北京:机械工业出版社, 2002.
空调水系统的设计与施工技术 第7篇
关键词：冷却塔,冷却水系统,流量
近年来, 随着科学技术的迅速发展以及对节能和环保要求的不断提高, 在建筑空调安装过程中, 设备的选择是及其安装是个有效的控制途径。
1 水泵选择与安装
在设计空调水系统时应进行必要的水力计算, 根据设计流量计算出在该流量下管路的阻力, 以确保选用水泵的扬程合理。在对流量和扬程乘以一定的安全裕量后, 进行水泵的选择。有些设计人员未进行设计计算, 认为扬程大一些保险, 导致所选择的水泵不能满足要求, 或者造成运行费用增加, 甚至水泵不能正常工作。
一般工程项目中配置的冷水机组都在2至4台之间, 对于规模很大的工程项目, 甚至需要5台以上的冷水机组并联工作。制冷站内的主机与水泵的匹配一般来说是一机对一泵, 以保证冷水机组的水流量及正常运行, 因此, 目前我国空调水系统大多为有2台或2台以上水泵并联的定流量系统或一次泵变流量系统。空调设计时, 都是按最大负荷情况来进行设备选择以保证最不利情况时的需要。在循环水泵采用并联运行方式时, 选择水泵一定要按管路特性与水泵并联特性曲线进行选型计算。选型时, 除应注意水泵在设计工况时的性能参数外, 还应关注水泵的特性曲线, 尽量选择特性曲线陡的水泵并联工作。
很多空调设计都是冬夏两用的, 即随着季节的变化, 为盘管供应冷水或热水。冬季热负荷一般比夏季冷负荷小, 且空调水系统供回水温差夏季一般取5℃, 冬季取10℃, 根据空调水系统循环流量计算公式G=0.86Q/ΔT (式中Q为空调负荷KW, ΔT为水系统温差℃, G为水系统循环流量m3/h) , 则夏季空调循环水流量将是冬季的2~3倍。所以水泵应根据夏季工况参数选型。
水泵安装时, 其进出水口均应安装金属软接或橡胶软接, 以减小振动对管路的影响, 并保护水泵。重量大于300kg的水泵应安装惯性基础和减震器。惯性基础一般用型钢框架内填混凝土 (C30) 制作。惯性基础的重量一般为水泵自重的1.5~2倍。减震器应根据惯性基础重量和水泵重量并考虑水泵的动载荷选取。此外还应在水泵惯性基础上安装水平限位装置。
水泵出口声响异常, 一般是系统阻力太大, 导致系统缺水来引起的。
解决方法:
(1) 再开启一台水泵。运行两台水泵时, 异响消失。
(2) 适当关小泵出口阀门, 异响消失。
(3) 泵前过滤器太脏, 吸不上水, 拆洗过滤器。
(4) 系统排气, 减小系统阻力。
2 冷冻水系统设计与施工
(1) 系统冷冻水 (或盐水) 流量估算0.14L/S~0.2 0 L/S (0.2 5 L/S~0.4 0 L/S) /冷吨。1RT=3516.91W。
(2) 冷冻水系统的补水量 (膨胀水箱) 。
水箱容积计算:Vb=a△t Vsm3
式中:Vb为膨胀水箱有效容积 (即从信号管到溢流管之间高差内的容积) (m3) ;a为水的体积膨胀系数, a=0.0006L/℃;△t为最大的水温变化值 (℃) ;Vs为系统内的水容量m3, 即系统中管道和设备内总容水量。
(3) 冷冻水系统流速规定。
DN100及以上管道:2.0m/s~3.0m/s
DN80~DN100管道:1.0m/s~2.0m/s
DN40~DN80管道:1.0m/s左右
DN40以下管道:1.0m/s以下
无论如何, 冷冻水系统管路的流速不应大于3.0m/s。
系统运行时或刚开机时, 水中不可避免混有空气, 所以系统管路上应根据管径安装自动放气阀。特别要注意立管顶端最易积聚空气, 阻碍冷冻水正常流动, 必须安装自动放气阀。为便于维修, 在过滤器及控制阀处应设置旁通管, 在水泵的进出口处, 系统最低点和局部低点应设排水阀。
生产厂房内冷冻水系统如果系统较大, 末端设备较多时, 建议采用同程式系统。既可以避免安装多级平衡阀, 节约成本, 又容易达到水力平衡。
冷冻水系统管路多采用焊接, 焊渣等杂物非常容易掉到管道内, 堵塞过滤器或盘管。所以安装完成后, 应进行管路清洗, 清洗时应敲打管路, 除去附着在管内壁的焊渣等杂物。系统初次运行一周后应清洗过滤器。空调水管路焊接应该用氩弧焊打底, 电焊盖面。因为氩弧焊打底不会出现焊渣, 且焊缝致密, 不易渗漏。
冷冻水系统初次运行时, 应先打开供水阀, 待系统充满水后, 再打开回水阀, 以利于去除管路的杂质, 防止进入盘管。
3 冷却水系统设计与施工
制冷机冷却水量估算表 (表1) 。
冷却塔的选择。
冷却水系统形式主要有两种:水泵前置式和水泵后置式, 如图1、2图。确定时要考虑水系统的承压能力。水系统的承压能力最大的地方是水泵出口, 如图中的A点, 系统承压有以下三种情况:系统停止运行时, 水泵出口压力为系统静水压力h=Z;系统瞬时启动, 但动压尚未形成时, 水泵出口压力为系统静水压力和水泵全压之和h=Z+HP;正常运行时, 水泵出口压力为该点静水压力与水泵静压之和h=Z+HP-v2/2g。冷水机组冷凝器耐压, 目前国产机组一般为981KPa。水泵壳体的耐压取决于轴封的形式, 水泵吸入侧压力在981KPa以上时, 要使用机械密封。
冷却水系统设计应注意的问题。
(1) 多台冷却塔并联时, 冷却塔进水管路应设置平衡阀或电动控制阀, 平衡管路阻力。
(2) 冷却水系统水质较差时, 应设计旁滤系统, 过滤冷却水。
(3) 在有结冻危险的地区, 冷却塔间歇运行时, 为防止冷却塔水池结冰, 应设加热管线。室外冷却水管应保温。
冷却塔漂水过大是施工调试中经常遇到的问题。其主要原因是冷却水量超过额定流量。调节冷凝器进出水阀门, 观察出水压力表, 把压差控制在额定范围内 (一般压差为0.08MPa左右) , 一般就可以解决问题。如果不行, 再去查看布水器喷口喷射角度是否过于朝下, 调节冷却塔布水器的喷射角度, 使其稍有倾斜 (15度) 。
4 冷凝水系统设计与施工
通常, 可以根据机组的冷负荷Q (KW) 按下列数据近似选定冷凝水管的公称直径。
Q7kW DN=20mm Q=7.1~17.6 kW DN=25 m m
Q=101~176 kW DN=40 mm Q=177~598 k W DN=50 mm
Q=599~1055kW DN=80mm Q=1056~1512kW DN=100mm
Q=1513~12462kW DN=125mm Q>12462 kW DN=150 mm
注: (1) DN=15mm的管道, 不推荐使用。 (2) 立管的公称直径, 就与水平干管的直径相同。 (3) 冷凝水管的公称直径DN (mm) , 应根据通过冷凝水的流量计算确定风机盘管机组、整体式空调器、组合式空调机组等运行过程中产生的冷凝水, 必须及时予以排走。排放冷凝水管道的设计, 应注意以下事项。
(1) 沿水流方向, 水平管道应保持不小于千分之一的坡度;且不允许有积水部位。
(2) 当冷凝水盘位于机组负压区段时, 凝水盘的出水口处必须设置水封, 水封的高度应比凝水盘处的负压 (相当于水柱高度) 大50%左右。水封的出口, 应与大气相通。为了防止冷凝水管道表面产生结露, 必须进行防结露验算。
(3) 冷凝水立管的顶部, 应设计通向大气的透气管。
(4) 设计和布置冷凝水管路时, 必须认真考虑定期冲洗的可能性, 并应设计安排必要的设施。
(5) 回水的冷凝水可以做为冷却塔的补水。
冷凝水施工中, 管道安装一定注意不能倒坡。很多情况都是因为倒坡使冷凝水不能正常排放, 导致凝水盘处溢水。安装时存水弯的高度应符合设计要求, 否则冷凝水不能排出。
冷凝水管在吊顶上敷设时, 应认真保温, 防止结露。
5 结语
空调水系统 第8篇
1 系统存在大流量、小温差的原因
供热空调水系统在实际运行中存在着大流量、小温差的现象主要有以下几个原因。
(1)设计水流量是根据最大的设计热(冷)负荷与一定供回水温差来确定。而实际上系统大部分时间是在部分负荷条件下运行。
(2)设计时选择水泵是根据上述设计流量与最不利环路的阻力来确定的,而不是根据水泵实际工作的特性曲线来确定。因此,在系统实际运行时,水泵的工作点在流量与扬程的关系图上应是在水泵铭牌参数的右下侧,故实际水流量比设计流量大,水泵的效率降低。
(3)设计时水泵扬程选配过高或采用了过于保守的安全系数;当实际水阻较小时,导致流量变大,电机过载,可能会跳闸,严重时甚至烧毁电机。
(4)设计热(冷)负荷取值偏大,或采用了太大的水量附加系数。
(5)由两台以上冷(热)水机组和对应的水泵组成的系统采用定流量系统。定流量系统适合冷(热)水机组总台数不超过两台的小型系统。在由两台以上主机组成的定流量系统中,如果低负荷时停止部分主机和水泵的运行,由于没有相应的流量调节措施,系统阻力变小,流量变大,造成正在运行的水泵电机过载,设备台数越多,这种现象越严重。这时系统总流量低于设计流量,还可能造成建筑低负荷时但某区域仍需较高负荷其所需的供水量不能满足要求,致使该区域温度等参数失控。
2 系统耗电输热(冷)比计算式
按照《公共建筑节能设计标准》的规定:集中热水采暖系统循环水泵的耗电输热比
Δt设计供回水温度差(℃);∑L室外主干线(包括供回水管)总长度(米)。
当∑L500米时,α=0.0115;
当500<∑L<1000米时,α=0.0092;
当∑L≥1000米时,α=0.0069。
另外,该规范提供空气调节冷热水系统输送能效比计算式ER=0.002342H/(ΔTη),
H水泵设计扬程(米);ΔT供回水温度差(℃);η水泵在设计工作点的效率(%)。
并规定ER不大于表1中的数值。
从以上两个公式可知,当水系统处于大流量、小温差工况时,水输送效能比很可能达不到规范的要求。因此,在设计时应做好水力平衡计算。热水采暖系统的并联环路(不包括共同段)之间的压力损失相对差值,对于双管同程式不大于15%,单管同程式不大于10%,双管异程式不大于25%,单管异程式不大于15%。空调水系统各并联环路之间的水阻力损失的相对差额不应大于15%[2]。在供热工程中只要水力平衡有保障,就应选配容量适合的锅炉和水泵。
3 管道阻力特性与水力稳定性计算公式
在供热空调管网中,流体流动产生的压降与流量存在以下关系式,水力工况的变化遵循这一关系式ΔP=SV2,
ΔP网路计算管段的压力降或阻力,Pa;V网路计算管段的水流量,m3/h;S网路计算管段的管道阻力特性系数,或称为管路阻抗,或称为阻力数,Pa/(m3/h)2。
S仅取决于管道本身构造,不随流量变化,也不会受其它并联管段构造变化而变化。比如,某管段不会因并联的其它管段上阀门关闭、开大、或加长等等的变化而受影响改变它的S值。注意,公式中指的是管段压力降ΔP,不是管段的压力P。特别指出,并联管路的压力降相等,不是压力相等,这一点有的人容易混淆。
管网水力失调的程度通过水力稳定性来体现。一个供热空调水系统往往由多个水力调节回路组成。水力稳定性就是对各回路之间相互影响程度的反映。水力稳定性是指网路中各个热用户在其它热用户流量改变时保持本身流量不变的能力。通常用水力稳定性系数来衡量网路的水力稳定性。
ΔPw正常工况下网路干管的压力损失,Pa;
ΔPy正常工况下热用户的作用压差,Pa。
ΔPw=0时,(理论上,网路干管直径为无限大),y=1,水力稳定性最好。
ΔPw=∞时或ΔPy=0,(理论上,用户系统管径为无限大网路干管直径为无限小),y=0,水力稳定性最差。
由以上关系式可知,提高热水网路水力稳定性的主要方法是相对地减小网路干管的压降,或相对地增大用户系统的压降[2]。因此,系统设计时应有意识使干管流速取值偏向下限值,支管流速取值偏向上限值。选择水泵时宜选用特性曲线较平坦的水泵,即流量变化时,水泵扬程波动不太大,有利于提高各环路的水力稳定性。
4 几种常见的水力工况调节方法与设计方案
为了保证水力稳定性,调节方法一般是改变管段的阻力特性系数S(如阀门调节)、水泵变频调速或水泵改变台数运行;而发出调节指令的依据可以是管网的流量、节点的压力或者是节点之间的压差参数。
下面谈一谈在实际工程中常见的几种水力工况调节方法与设计方案。
(1)在需要保证设计流量的环路上安装平衡阀。平衡阀的阻力应为所在环路总阻力的10%~30%。
《公共建筑节能设计标准》第5.2.7条规定:集中采暖系统供水或回水管的分支管路上应根据水力平衡要求设置水力平衡装置。《民用建筑节能设计标准》第5.2.3条也有规定:在室外各环路及建筑物入口处采暖供水管(或回水管)路上应安装平衡阀或其他水力平衡元件,并进行水力平衡调试。
平衡阀安装使用时应注意以下几方面:
1)建议安装在回水管上;
2)尽可能安装在直管段上;
3)注意新系统与原有系统水流量的平衡;
4)不应随意变动平衡阀的开度;
5)不必再安装截止阀;
6)系统增设(或取消)环路时应重新调试整定[2]。
(2)使用变频装置控制任何一台并联的水泵变频调速,或者采用一台变频调速泵与其它工频恒速泵并联运行,末端设备设置二通电动阀,在供回水总管上可设置也可不设置压差旁通阀(见图1)。如果图1中的水泵没有设置变频装置调速运行,则供回水总管上应设置压差旁通阀。水泵变频运行与管路上的电动阀配合,使输配管路的流量随用户所需实时变化,减少水力失调,提高管网的水力稳定性,降低系统运行能耗。通常把用户侧水量处于实时变化的系统称为变水量系统。在变水量系统中,如果采用定速水泵,水泵运行能量没有节省。
水泵的能耗占供热空调系统总能耗的比例越大,采用变频水泵运行的节能效果就越好。在空调系统中,一般水泵能耗约占总能耗的20%~25%。水泵采用变频技术,使水流量与热(冷)流量同步调节,实现全流量范围内的节能运行。变流量水泵还应满足系统从最小到最大负荷、全流量范围内的所有扬程要求。
在变频调速过程中,水泵的最低转速不应使主机在较低效率下运行,避免空调机组在最小临界负荷时停机。变频泵流量下限应保证水系统处于紊流状态。水泵的水输送系数WTF不应小于设计计算的理论水输送系数的0.6倍。随着流经机组的水流量的减少,冷冻水温的降低,冷水机组的COP值会降低,这个问题在系统运行过程中也要结合考虑。
当采用一台变频调速泵与其它定速泵并联运行时,应选择合适时机投入或切除变频泵,切换时机为此时变频泵的流量为零,而其扬程恰好等于系统的压差。如果切换时机选择不当,就会造成流量波动或控制滞后。
目前大多数空调水系统都是将压差测点设置在分水器与集水器上的供回水总管上。在机组侧流量不变的前提下,供、回水总管间压差的变化,反映了用户侧整个管系的阻力变化。变频器根据压差的变化控制变频泵调速运行来追随用户流量的变化。但是,这仅仅保证了各用户的流量之和,并不能保证变频后各用户各自所需的流量。如果要保证每个用户在任何时候都能分配到足够的水量,也可将压差设定值适当的设高一些,但这样又会在多个用户管路上无谓地损耗更多的能量。
(3)末端设备设置二通电动阀,同时改变水泵运行台数来满足用户侧水量要求的变化。现以三台并联定速水泵台数的转换过程来阐述系统的运行情况(见图2)。
系统在设计状态下,三台水泵同时工作,系统工作点为a点,单台水泵流量为W0,扬程为H0。随着用户冷负荷的减少,末端设备的电动温控阀关小,供回水压差变大,此时压差控制旁通电动阀开大,使供水管的水更多地旁通流到回水管。压差重新得到调整。反之则相反。管路上如此反复变化,在满足用户侧所需总流量的同时,冷源侧的流量保持不变,可以认为管道性能曲线0~a不变化。
当停止一台水泵只有两台水泵工作时,水泵工作曲线变为p~b1,此时总流量变小,供回水压差减少,压差控制旁通阀开始关小,刚开始时单台水泵的流量大于设计流量,水泵的电机处于过载。当旁通阀关小到管道性能曲线由0~a变为0~b时,管道性能曲线与水泵工作曲线相交于b点,单台水泵的工作参数恢复到设计参数,即流量为W0,扬程为H0。两台水泵向单台水泵转换时的情况同理。只有在剩下一台水泵工作时,才能出现旁通阀全关的情况。
在这种设计合理的变水量系统中,水泵的工作点在除刚开始转换后的短期出现不稳定点b1、c1外,基本上不发生变化,有利于水泵的长期高效、安全可靠工作。
由ΔP=SV2知,随着水泵工作台数的增加,流量V变大,若ΔP保持不变,则S变小,管道性能曲线由0~c变为0~b再变为0~a,系统的阻抗变得越来越小,管道性能曲线越来越平坦。工程中常见多台型号相同的风机并联运行也存在类似情况。这就是说,无论是水泵或者是风机,在并联时管路的阻抗S较小才能使流量增加得更多。反过来说,管路的阻抗S较大时水泵或风机并联后流量增加的效果不明显,此种情况水泵或者风机均不宜并联运行。
无论是水泵采用变速控制或者台数控制,压差测点与旁通阀设置的回路不一定要相同,它们应设置在系统哪个节点间是一个值得探讨与研究的问题。
(4)在压降较大的用户回路上单独设置二级泵。如果用户系统中有一些用户的压降比其它用户压降大很多时,应通过计算选择扬程合适的二级水泵设置在压降较大的用户环路上,其它压降小的用户连接在一级泵的环路上。二级泵环路与一级泵环路之间不必进行平衡。采用这种安装方式,系统的平衡调节比较容易,一级泵的容量可以比没设置二级泵时小一些,同时避免为了满足压降大的用户的流量要求而在其它压降小的用户管路上耗费多余的能量,避免压降小的用户管路长期承受较大的压力,减少系统的维修量。系统设计更合理、安全、节能。
(5)二次泵变流量水系统(见图3)。一次泵系统适合中、小型工程或负荷性质比较单一和稳定的较大型工程。如果系统较大、各环路负荷特性或水阻相差悬殊时,宜采用二次泵系统[2]。在末端设备配置二通电动阀是二次泵变流量的前提,二次泵能够相应地实施改变流量是实现节能的保证。二次泵改变流量的方式可以是变速控制或台数控制。
当二次泵采用变速控制时,宜设置压差旁通阀,在水泵到达最低转速限制值时开始开启,旁通阀的最大设计流量为一台变速泵的最小运行流量。当二次泵采用台数控制方式时,二次泵系统的用户侧回路通常应设置压差旁通阀,此旁通阀是平衡用户侧需水量与二次泵组的供水量,旁通阀最大设计流量为一台定速二次泵的设计流量[2]。
5 结束语
水力平衡是节能及提高供热(冷)品质的关键问题。在供热空调水系统中,应该对系统用户用热用冷的情况进行仔细分析,认真做好水力平衡计算,采用合理先进的系统形式,采取一定的保证措施与调节方法,最大限度地满足用户的需求,最大限度地减少水力失调,提高管网的稳定性,使机组、水泵等设备在额定流量下运行,运行效率及水输送效率得到提高,室温冷热不均的现象得到改善,整个系统的能耗处于合理、节省的状况。
参考文献
[1]邹瑜.供热空调系统水力平衡技术及其应用.1999.
[2]全国勘察设计注册工程师公用设备专业管理委员会秘书处.全国勘察设计注册公用设备工程师暖通空调专业考试复习教材(第二版)[M].2006.
[3]GB50189-2005.公共建筑节能设计标准[S].
空调水系统 第9篇
1 系统水力不平衡
系统水力运行不平衡会使该空调系统的节能效果和满意的舒适性大打折扣, 造成该问题出现有如下几方面的原因:1) 系统管路未按照设计图纸施工;2) 平衡阀选型错误及安装位置不正确;3) 缺少技术支持盲目操作, 因此在管路施工前先要熟悉图纸, 施工完成再次核对现场与图纸设计是否符合, 鉴于大多数系统为四管制管路相对复杂, 后续的复核工作显得尤为重要, 目前空调系统常用的平衡阀有:1) 静态平衡阀该阀是一种可以精确调节阀门阻力系数的手动调节阀, 一般安装在干管、立管、支管路上;2) 动态平衡阀该阀门是控制设备出口流量控制在额定流量下运行从而保护设备正常运行, 一般安装在水泵的出口处;3) 动态压差控制阀该阀具有一定的比例压差控制范围, 可以在一定流量范围内使所需控制回路的压差保持基本恒定, 平衡阀在安装时要注意如下几点:平衡阀宜安装在回水管上, 平衡阀设置在直管段处, 平衡阀前后的直管长度应不小于阀门进口位置5倍管径出口2倍管径。系统水平衡调试前应制定详细的调试计划, 成立一支由施工单位、平衡阀厂家技术人员业主物业工程人员组成的调试小组, 将测试数据汇总后与设计参数进行对比和讨论。
2 空调水系统的堵塞系统正式运行前空调系统会进行冲洗
但管路死角内的污物和吸附在管道内壁的污物一般不容易冲洗干净, 污物一般沉积在风机盘管进水管过滤器的滤网处与系统支干管的末端, 系统初期运行拆修过滤器时放出的水为黑色带砂、焊渣、铁锈、和麻丝的污水, 运行差不多一年左右大部分是烂掉的麻丝形成的粉状污物, 凡被堵塞的机组和管道, 作为热媒的水便会流速减慢, 直至堵塞, 影响其热媒的作用, 从而严重制约该系统的使用效果。运行过程中的保养与维修较为困难, 因此, 为防止管内污物堵塞, 要做到如下几点;
1) 施工前管材应按照规格型号摆放于货架之上, 同时对管内进行清理;对管道的两端加设临时管帽或管堵, 防止污物进入管内。2) 小口径的管道套丝后清理管口毛刺, 用麻丝做填料时要注意用量合适, 如是预制的管件及时清理管道内部麻丝, 大口径管道采用氩弧焊;打底电焊盖面从而减少管道内壁的焊渣, 安装过程中对敞开的管口进行临时封闭。3) 在设计上, 每个系统管网最低处一般会设计DN25的排污阀, 笔者认为系统管道口径大于DN150就应考虑在设置较大口径的排污阀, 便于清洗时排水通畅迅速。4) 在主要设备及末端装置前设“Y”型过滤器, 避免管网内杂物进入设备及末端装置, 针对不同型号不同设备“Y”型过滤器内的过滤网网孔目数要合适, 选型不当会起不到使用效果或影响流量。对于吊顶内风机盘管的过滤器最好安装于集水盘内, 便于拆洗, 要注意的是一定要安装在进水管上面, 貌似一些简单的问题往往在施工现场经常发生。5) 对主要设备如冷冻机、大型空调机的进、出水管间可安装旁通管并加短路阀, 冲洗时先关闭设备前的进、出水阀, 再打开短路阀即可对整个管网进行系统冲洗。对于系统末端的风机盘管, 安装短路阀会比较困难, 可以在供水干管末端及回水干管首端设置冲洗阀, 对供回水的水平干管分别进行冲洗, 冲洗时系统主要控制阀门要做好警示标志防止其它人员误操作, 另外要注意冲洗水的排放。
3 管内存气
在空调工程水系统中, 会遇到管道内集气的现象, 管道内如果大量集气, 则会减少过流面积, 形成气塞, 阻碍正常循环, 如果支管产生气塞, 会导致一组盘管失效。如果水平干管产生气塞, 则会导致多组盘管失效, 系统内存气严重的话还会引起循环水泵进出口压力不正常, 运气噪音大等问题;要解决系统存气得问题需要从如下几个方面去解决;
1) 一般施工单位在进行管道施工时认为空调供回水管水管是有压管道随意上下翻越, 配管时为绕过结构梁、其它管线等障碍物形成上下方向n形弯, 使管道顶部集气, 其实这些问题的发生与现场的建筑结构条件限制是有关联的, 通常会受到建筑结构大梁的限制;特别如酒店办公楼等结构复杂的项目施工单位在结构施工前就应该编排机电管线综合图, 合理安排各专业管线安装标高, 结构预埋期间的预留预埋图的准确性尤为重要, 必须每个专业确认后方可施工, 施工时必须按规定的标高、位置事先做好此项预埋或预留工作。
2) 自动排气装置的安置位置应符合如下几点, 即设在可能存气段的最高点, 预留操作空间, 一般设计中排气阀下会安装一个手动控制阀, 但是在施工过程中往往被去除, 原因是现在的排气阀大部分是组装式的, 会带一个类似于止回阀的装置, 如果再安装手动控制阀显得多余, 笔者经过多项空调系统调试后认为该阀门必须要装, 系统调时比如系统进水排气阀往往是最后才安装的, 大量的排气工作还是手动比较合适, 如果后续更换排气阀也将非常方便。
4 空调水系统凝结水堵塞及倒坡问题
1) 冷凝水存在问题一般由设计选材、施工工艺不合理造成, 冷凝水管材尽量采用U-PVC管, 该管材内壁光滑施工快捷, 但是施工时要注意凝结水管的断面应足够大;不建议采用de25以下的管材, 安装管道应按照规范要求设置支架, 管道中间不得有纵向弯曲也应避免左右弯曲以避免气阻使流水不畅, 连接设备处应设200mm透明软管以便观察水流情况。
2) 落地空调机, 设备基础应高于地坪面150m m, 在排水管下部增设存水弯。吊顶式空调机在正常工作时, 设备内部处于负压状态, 凝结水虽然能经凝结水管能够正常排出, 但会有许多凝结水在负压作用积留在设备内部, 设备停止运行后, 设备内部压力与外界压力大致相同, 设备内积留凝结水会瞬间大量涌出, 会导致凝结水管排水能力不足使凝结水溢出凝水盘, 上述问题可以通过加大管径和增加存水弯的深度来解决。
