1、第八章第八章 水系统与制冷机房水系统与制冷机房1第一节第一节 空调水系统空调水系统2一、空调水系统概述一、空调水系统概述3典型空调系统原理图典型空调系统原理图1 1制冷机房；制冷机房；2 2制冷机组（冷水机组）；制冷机组（冷水机组）；3 3冷冻水泵；冷冻水泵；4 4空气处理装置；空气处理装置；5 5换热器；换热器；6 6风机；风机；7 7冷却水泵；冷却水泵；8 8冷却塔；冷却塔；9 9冷却塔风机冷却塔风机冷冻水系统冷冻水系统冷却水系统冷却水系统4空调水系统：空调水系统：冷冻水系统冷冻水系统和和冷却水系统冷却水系统冷冻水系统冷冻水系统是为了实现制冷机组向空调设备是为了实现制冷机组向空调设备输送输
2、送冷量。冷量。冷却水系统冷却水系统是为了将空调区域的是为了将空调区域的热量排到建筑之热量排到建筑之外。外。5 用用系统能效比（系统能效比（COPCOPs s）和和系统季节能效比（系统季节能效比（SCOPSCOPs s）来评来评价整个空调系统在价整个空调系统在某时刻某时刻和和整个制冷季节整个制冷季节的的综合能源利用综合能源利用效率。效率。 制冷机组的能效比制冷机组的能效比 系统能效比系统能效比e/COPQPKW/kW sefwc,w/()COPQPPPPKW/kW 某运行时刻制冷某运行时刻制冷机机组组的的能效比能效比整个空调整个空调系统系统的的能能效比效比6 系统季节能效比系统季节能效比耗的总能
3、量空调系统在制冷季节消取的总冷量制冷机组在制冷季节制sSCOP KWh/kWh 结论结论：减少冷冻水和冷却水系统的能耗减少冷冻水和冷却水系统的能耗能够提高整个空能够提高整个空调系统的系统调系统的系统季节能效比。季节能效比。7二、冷冻水系统二、冷冻水系统 空调冷冻水系统由空调冷冻水系统由水泵水泵、管道管道、定压设备定压设备、阀门阀门、换热器换热器、除污器除污器等主要部件构成。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）（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）（二）典型冷冻水系统分析（下去自己看）8（一）冷冻水系统的主要形式（一）冷冻水系统
4、的主要形式1. 1.开式和闭式系统（循环水系统）开式和闭式系统（循环水系统）9闭式冷冻水系统闭式冷冻水系统1 1膨胀水箱膨胀水箱 2 2空调设备空调设备 3 3冷冻水循环水泵冷冻水循环水泵 4 4蒸发器蒸发器 1 1、蓄冷能力小，低负荷时，冷冻机也需经常开动。、蓄冷能力小，低负荷时，冷冻机也需经常开动。2 2、膨胀水箱的补水有时需要另设加压水泵。、膨胀水箱的补水有时需要另设加压水泵。3 3、与空气接触少，减缓腐蚀。与空气接触少，减缓腐蚀。4 4、壳管式蒸发器，用户表面换热设备。壳管式蒸发器，用户表面换热设备。10111 1空调（或需冷却）设备空调（或需冷却）设备 2 2冷水箱冷水箱 3 3回水
5、箱回水箱 4 4水泵水泵 5 5蒸发器蒸发器 开式冷冻水系统图式开式冷冻水系统图式1 1、冷冻水与大气接触，循环水中含氧量高，宜腐蚀管路。冷冻水与大气接触，循环水中含氧量高，宜腐蚀管路。2 2、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、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。差造成的静水压力，增加耗电量。3 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、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。泵。4 4、如果采用自流回水，回水的管径较大，会增加投资。、如果采用自流回水，回水的管径较
6、大，会增加投资。5 5、水容量大，运行稳定，控制简便。可构成水蓄冷系统。水容量大，运行稳定，控制简便。可构成水蓄冷系统。12设计时注意几点：设计时注意几点：1 1、开式和闭式系统、开式和闭式系统水泵扬程计算。水泵扬程计算。2 2、开式系统，注意水泵、开式系统，注意水泵吸水真空高度吸水真空高度的问题；闭式系统，的问题；闭式系统，在水泵入口在水泵入口设置定压水箱设置定压水箱( (最低运行压力大于最低运行压力大于5KP)5KP)。 闭式冷冻水系统闭式冷冻水系统 开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13
7、开式系统开式系统蓄水箱容量蓄水箱容量的确定原则：的确定原则：蓄存所有的蓄存所有的系统水容量系统水容量并附加一定的并附加一定的安全系数安全系数按照系统按照系统小时循环水量小时循环水量的的5%10%5%10%计算。计算。开式冷冻水系统开式冷冻水系统 上述两者中上述两者中较大值较大值14（一）冷冻水系统的主要形式（一）冷冻水系统的主要形式2. 2.直连系统与间连系统（直连系统与间连系统（用户水系统用户水系统与与制冷机组制冷机组连接方连接方式）式）直连式冷冻水系统直连式冷冻水系统 用户侧水路用户侧水路和和制冷机组制冷机组直直接连通。接连通。 系统规模系统规模较小较小，用户比较，用户比较集中集中，高差高
8、差也比较也比较小小时。时。 减少减少中间换热环节中间换热环节，降低，降低设备设备投资投资，运行，运行效率较高效率较高。15间连式冷冻水系统间连式冷冻水系统 用用换热器换热器将将全部或部分用全部或部分用户侧水路户侧水路与与制冷机组水路制冷机组水路分隔。分隔。 系统规模系统规模较大较大，用户比较，用户比较分散分散，便于系统调节，减，便于系统调节，减少相互影响，保持较高的少相互影响，保持较高的运行效率。运行效率。 在在大型建筑大型建筑和和超高层建筑超高层建筑（100m100m）应用普遍。应用普遍。 各个系统都必须分别设置各个系统都必须分别设置其其定压定压、补水系统补水系统或或装置装置。16（一）冷冻
9、水系统的主要形式（一）冷冻水系统的主要形式3. 3.异程系统和同程系统异程系统和同程系统（空调末端（空调末端水的流程水的流程是否相同）是否相同）同程冷冻水系统同程冷冻水系统 优点：优点： 流经各终端用户的流经各终端用户的压力损压力损失比较接近失比较接近，利于，利于水力平水力平衡衡 简化简化水系统设计水系统设计并减少系并减少系统统初调节初调节的工作量。的工作量。17异程冷冻水系统异程冷冻水系统 主干管主干管较短，可以节省管较短，可以节省管道的道的初投资初投资及管路及管路占用空占用空间间 各个用户压力损失相差较各个用户压力损失相差较大，需要大，需要调节阀调节阀平衡。平衡。 水系统设计和初调节水系统
10、设计和初调节相对相对复杂复杂184. 4.两管制、三管制和四管制系统两管制、三管制和四管制系统（供回水主干管数目供回水主干管数目不同）不同）两管制水系统两管制水系统 三管制水系统三管制水系统 四管制水系统四管制水系统 195. 5.一次泵和二次泵系统一次泵和二次泵系统（水泵（水泵克服系统阻力克服系统阻力要求不同）要求不同） 一次泵冷冻水系统一次泵冷冻水系统 用一次泵克服阻力。用一次泵克服阻力。特点：特点：组成简单，控组成简单，控制容易，运行管理方制容易，运行管理方便。便。一般多用此系统。一般多用此系统。20二次泵冷冻水系统二次泵冷冻水系统 一次环路一次环路制备冷冻水制备冷冻水，二，二次环路次环
11、路输配输配。一次环路一次环路定流量定流量，二次环，二次环路路变流量变流量。优点：优点：能够能够分区分路分区分路供应供应用户侧所需的冷冻水，用用户侧所需的冷冻水，用于于大型系统大型系统。216. 6.变水量（变水量（CWVCWV）和定水量（）和定水量（VWVVWV）系统）系统（用户侧（用户侧冷冷冻水流量冻水流量是否是否实时变化实时变化以以适应空调负荷适应空调负荷需求）需求）定水量系统定水量系统 通过改变通过改变冷冻水供冷冻水供回水温度差回水温度差或或调节末调节末端风机转速端风机转速来适应空来适应空调房间的冷负荷变化。调房间的冷负荷变化。末端末端无水流量控制无水流量控制装置装置或采用或采用电动三通
12、电动三通阀阀用于用于小型小型或或功能单功能单一，负荷特性一致一，负荷特性一致空空调系统调系统22 变水量系统变水量系统 改变改变用户侧水流量用户侧水流量来适应负荷变化。来适应负荷变化。末端采用末端采用电动阀电动阀连连续调节所需的水流量。续调节所需的水流量。减低减低冷冻水输配能冷冻水输配能耗耗具有较大的具有较大的节能潜节能潜力力23（二）典型冷冻水系统分析（二）典型冷冻水系统分析1 1、一次泵定水量系统（、一次泵定水量系统（较小型空调系统，负荷特性单一较小型空调系统，负荷特性单一） 一一一一对应，对应，连锁连锁控制，系控制，系统简单统简单 单台发生故障，影响整个单台发生故障，影响整个机房制冷能力
13、机房制冷能力一机一泵一机一泵 24多泵共用多泵共用 并联水泵与并联机组并联水泵与并联机组串联串联。 可以互相备用。可以互相备用。 需在制冷机组前（后）设需在制冷机组前（后）设置置电动水阀电动水阀，与水泵、制，与水泵、制冷机组冷机组连锁连锁控制。控制。25多泵备用多泵备用 一一对应，连锁控制，一一对应，连锁控制， 但设置旁通水管和阀门但设置旁通水管和阀门 与多泵共用差别不大与多泵共用差别不大262 2、一次泵变水量系统、一次泵变水量系统一机一泵一机一泵 多泵共用多泵共用 多泵备用多泵备用 27一次泵变水量系统的控制方法一次泵变水量系统的控制方法温差控制法温差控制法 根据根据干管回水温度干管回水温
14、度或或制冷机制冷机组的供回水温差组的供回水温差，对制冷机，对制冷机组和水泵组和水泵台数台数进行控制进行控制压差控制法压差控制法 利用利用测定点压差值测定点压差值的变化来的变化来控制水泵的供水量。控制水泵的供水量。 末端压差控制法末端压差控制法和和干管压差干管压差控制法控制法 一机一泵一机一泵 283 3、二次泵变水量系统、二次泵变水量系统 二次泵变水量系统二次泵变水量系统 一次泵回路采用一次泵回路采用干管压差干管压差控制法控制法或或温差控制法温差控制法 二次回路采用二次回路采用可调节水泵可调节水泵转速转速满足空调负荷需求。满足空调负荷需求。29三、冷却水系统三、冷却水系统30冷却水系统的水源冷
15、却水系统的水源地表水、地下水、海水、自来水地表水、地下水、海水、自来水 空调冷却水系统的形式空调冷却水系统的形式直流式冷却水系统直流式冷却水系统 最简单的冷却水系统最简单的冷却水系统 混合式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水温较低且系统较小的场合 利用喷水池的冷却水系统利用喷水池的冷却水系统 机械通风冷却塔循环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空调系统中应用最广泛的冷却水系统 31直流式冷却水系统直流式冷却水系统升温后的冷却水升温后的冷却水直接排走直接排走，不重复使用。不重复使用。冷
16、却水可为冷却水可为地面水、地下水地面水、地下水或或城市自来水城市自来水。适用水源充足的地方适用水源充足的地方32混合式冷却水系统混合式冷却水系统33循环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将来自冷凝器的冷却水先通入蒸发式冷却装置蒸发式冷却装置，使之冷却降温，然后再用使之冷却降温，然后再用水泵水泵送回冷凝器送回冷凝器循环使循环使用。用。是目前空调系统中是目前空调系统中最为普遍最为普遍的系统形式。的系统形式。蒸发式冷却装置蒸发式冷却装置：自然通风冷却循环，机械通风：自然通风冷却循环，机械通风冷却循环冷却循环34结构简单，占地面结构简单，占地面积大，冷却能力低。积大，冷却能力低。适
17、用于空气温度较适用于空气温度较低，相对湿度较小低，相对湿度较小的小型制冷系统。的小型制冷系统。自然通风冷却循环系统自然通风冷却循环系统35冷却塔 补水 加药 装置 除污器 冷却水泵 制冷机组 屋顶 机械通风冷却循环系统机械通风冷却循环系统冷却效率高，结构冷却效率高，结构紧凑，适用范围广。紧凑，适用范围广。36冷却塔有冷却塔有自然通风和机械通风自然通风和机械通风两类。两类。按冷却温差分：玻璃冷却塔可分为按冷却温差分：玻璃冷却塔可分为低温差低温差（5 5 左右）左右）和中温差和中温差（10 10 左右）左右）按水和空气流动方式分：玻璃钢冷却塔又可分按水和空气流动方式分：玻璃钢冷却塔又可分为为逆流式
18、、横流式、横逆流式。逆流式、横流式、横逆流式。冷却塔冷却塔37冷却塔是将携带热量冷却塔是将携带热量的冷却水在塔中与空的冷却水在塔中与空气进行热交换，将热气进行热交换，将热量传输给空气并散入量传输给空气并散入大气环境中去的装置，大气环境中去的装置，在冷却水系统中起节在冷却水系统中起节约用水和降低能耗的约用水和降低能耗的作用作用 冷却塔有湿式冷却塔（简称冷却塔有湿式冷却塔（简称湿塔）和干式冷却塔（简称湿塔）和干式冷却塔（简称干塔）干塔） 冷却塔一般由塔体部分、风机部分、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，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下塔体可以
19、兼做贮水用 常用的冷却塔有自然通风式冷却塔、机械通风式冷却塔和混合常用的冷却塔有自然通风式冷却塔、机械通风式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 3.5 .55 5 381 1 自然通风式冷却塔自然通风式冷却塔 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。窗等部件组成。 自然通风式冷却塔
20、示意图自然通风式冷却塔示意图1 1喷头喷头 2 2上水总管上水总管 3 3分配水管分配水管 4 4百叶窗百叶窗 5 5集水池集水池 6 6出水管出水管缺点：占地面积大；缺点：占地面积大；冷却效率低；冷却冷却效率低；冷却效果不稳定，易受效果不稳定，易受风速和风向的影响，风速和风向的影响，水被吹散的损失大水被吹散的损失大 优点：构造简单；优点：构造简单；设备投资少；运行设备投资少；运行维护方便。维护方便。39冷却塔水系统图冷却塔水系统图通风式冷却塔需要消通风式冷却塔需要消耗电能，而且维护管耗电能，而且维护管理比较复杂。但是它理比较复杂。但是它的冷却效率高，结构的冷却效率高，结构紧凑，占地面积小，紧
21、凑，占地面积小，适用范围广适用范围广 2 2 机械通风式冷却塔机械通风式冷却塔 404142在塔内空气和水通过填料时的流在塔内空气和水通过填料时的流动方向是相逆的：动方向是相逆的：热水从上向下热水从上向下淋洒，而空气从下向上流动。冷淋洒，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，而小，其缺点是配水不够均匀，而且塔体高度较大。且塔体高度较大。逆流式冷却塔逆流式冷却塔43横流式冷却塔是指空气通过填料是横向流动的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。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
22、却塔不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，耗电较小外配水管的高度较低，工作时水泵的扬程低，耗电较小 444546471. 1.冷却水系统的形式冷却水系统的形式 根据冷却塔与制冷机组的连接方式，可分为根据冷却塔与制冷机组的连接方式，可分为单元式单元式、干管干管式式和和混合式混合式三种。三种。 单元式冷却水系统单元式冷却水系统 优点：优点：一机对一塔一机对一塔，连锁连锁控制，流量分配合理。运控制，流量分配合理。运行可靠性高
23、行可靠性高缺点：缺点：配管管线布置最复配管管线布置最复杂，管路数目多，占用空杂，管路数目多，占用空间大，不能互相备用。间大，不能互相备用。48 干管式冷却水系统干管式冷却水系统( (a a) ) 一泵一机；一泵一机； ( (b b) ) 多泵共用多泵共用集中干管形式（集中干管形式（多机对多塔多机对多塔），），管路数目少，占用空间小，设备之间可以管路数目少，占用空间小，设备之间可以互相备用互相备用。冷却风机台数或转速控制，应用广泛。冷却风机台数或转速控制，应用广泛。49混合式冷却水系统混合式冷却水系统( (a a) ) 一泵一机；一泵一机；( (b b) ) 多泵共用多泵共用供水供水集中干集中干
24、管形式，管形式，出水出水一机对一塔，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。管路数目少，占用空间小，设备之间可以互相备用。502. 2.冷却水泵扬程确定冷却水泵扬程确定 冷却水系统冷却水系统管路管路的的沿程阻力沿程阻力和和局部阻力局部阻力 制冷机组制冷机组冷凝器冷凝器的的的的水侧阻力水侧阻力（约（约510m510m） 冷却塔内的冷却塔内的进水管总阻力进水管总阻力 喷嘴喷嘴出口余压出口余压（3m3m） 水柱高差水柱高差，即冷却塔喷嘴到集水盘液面的高差。，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（冷却水池，还包括集水盘液面到冷却水池液面的高差）的
25、高差）进塔水压进塔水压513 3、冷却水温度控制、冷却水温度控制冷却水温度冷却水温度控制的原则控制的原则 一般一般蒸气压缩式蒸气压缩式制冷机组的制冷机组的冷却水进水温度冷却水进水温度要求不宜要求不宜低于低于15.515.5度。度。 吸收式制冷机组吸收式制冷机组的的冷却水进水温度冷却水进水温度要求要求不低于不低于2424度（避免度（避免溶液结晶）溶液结晶）。 在制冷机组在制冷机组允许允许的情况下，应尽量的情况下，应尽量降低降低冷却水温度冷却水温度 在在过渡季和冬季过渡季和冬季，可以用，可以用冷却塔供冷（冷却塔供冷（free-coolingfree-cooling）；）；冬冬季季制冷机组需要制冷机
26、组需要制冷制冷运行，冷却塔也运行，运行，冷却塔也运行，注意结冰注意结冰。52冷却水温度控制方法：冷却水温度控制方法： 风机台数控制与转速（变频）控制风机台数控制与转速（变频）控制注意：注意：冷却水冷却水流量流量的的关联关联调节，防止冷却水的调节，防止冷却水的“溢流溢流”、“旁通旁通”和和”抽空抽空” 冷却水旁通控制冷却水旁通控制 当冷却当冷却水温过低水温过低时，在时，在供、回干管供、回干管间设置间设置旁通管旁通管，提高冷，提高冷却水温度。却水温度。意义意义：保证制冷机组的：保证制冷机组的稳定、高效稳定、高效运行；可降低冷却水运行；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。系统的能耗。而调节冷却水泵转速也具有一定的节能效果。53The endThe end54
