第10章 空调冷源设备与水系统张

蒸汽压缩式制冷原理 冷却介质 放热 3
低温高 压液体
2
冷凝器
高温高 压气体
膨胀阀
低温低压 液、气体
蒸发器
低温低 压气体
压缩机 1
4
被冷却介质
吸热
吸收式制冷原理
§3.1 冷水机组
一、冷水机组的分类
１．按冷水机组的驱动动力不同可分为：
电力驱动和热力驱动冷水机组
2．压缩式冷水机组按压缩机形式不同可分为：
§3.2 空调水系统
夏季供冷时
冷水机组1制出的7℃冷冻水，
在冷冻水泵3的作用下送至分水 器7，然后由分水器通过各供水 支管分别送至各空调房间或区域 的空调设备10。
在空调设备中，冷冻水与空气
经热湿交换后，水温升至12℃又 分别由各回水支管流回至集水器 8，最后，返回至冷水机组1再被 降温处理至7℃，如此反复循环 。
工作原理：当系统处于设计工况下， 所有设备都满负荷运行。当末端负荷 变小后，末端的二通阀关小，旁通阀 两侧的供、回水压差增大而超过设定 值，在压差控制器的作用下，旁通阀 会自动打开，部分水从旁通阀流过而 直接进入回水管，与用户侧回水混合 后进入水泵及冷冻机。 一次泵系统是目前我国高层民用 建筑中最广泛的冷冻水系统。
P Rml
2
2
ΔP—水在管内流动时所产生的阻力（Pa） ;
Rm —单位沿程阻力（比摩阻）(Pa/m); ζ—局部阻力系数; l—管道长度（m）； ν—水流速度（m/s）。 （2）设备阻力
§3.2 空调冷热水机组
3. 设备的选择
一般情况下，根据系统所需要的流量Q和 总阻力H分别加10%到20%的安全量（考虑计算 和管路损耗）作为选择水泵流量和扬程的依据 ，即Q水泵＝1.1Q，H水泵＝1.1 到1.2H。 当水泵的类型选定后，应根据流量和扬 程，查阅样本和手册，选定其大小（型号）和 转数。
（1）建筑物的冷负荷大小，全年冷负荷的分布 规律 （2）当地的水源（包括水量、水温及水质）、 电源和热源（包括热源性质、品味高低）的情 况 （3）初投资和运行费用 （4）冷水机组的特性
§3.2 空调水系统
空调水系统 冷却塔 冷冻水 Chilled Water
蒸 发 器
冷 凝 器
AHU
建筑 回风

§3.1 冷水机组
三、吸收式冷水机组
１．原理 利用二元溶液在不同压力和温度下能释放和吸 收制冷剂的原理进行制冷循环的。通常以水作为制 冷剂，以溴化锂－水溶液作为吸收剂，依靠热能实 现制冷的热力循环。 ２．分类 ①标准型
吸收式冷水机组
②空调型 ③单冷型
§10.1 冷水机组
四、冷水机组的选型
１．选型原则
一次泵系统
§3.2 空调水系统
５． 一次泵系统和二次系泵系统
（２）二次泵系统 工作原理：用户侧供水量的调节通 过二次泵的运行台数及压差旁通阀来 控制，压差旁通阀控制方式与一次泵 空调冷冻水系统相同，所以压差旁通 阀的最大旁通量为一台二次泵的流量。 二次泵变流量空调水系统是目前 在一些大型高层民用建筑或多功能建 筑群中正逐步采用的一种空调冷冻水 系统形式。
双管制水系统
§3.2 空调水系统
3．双管、三管和四管制系统
（2）四管制系统 定义：冷、热源分别通过各自的 供、回水管路，为末端装置的冷盘 管与热盘管提供冷水和热水的系统 。 优点：运行很经济，对室温的调 节具有较好的效果 。 缺点：初投资高，管道占用空间 大 。 多用于对舒适性要求很高的场合。
四管制水系统
活塞式、离心式、螺杆式和涡旋式冷水机组 ３．吸收式冷水机组按热源方式不同可分为： 蒸气型、热水型和直燃型冷水机组
§3.1 冷水机组
二、电驱动冷水机组
１．活塞式冷水机组 优点：具有热效率高、适用多种制冷剂、制造 容易、价格较低等。 缺点：结构较为复杂，易损件多、检修周期短， 输气不连续、排气压力有脉动，设备振动大、噪声 较大等。 ２．离心式冷水机组 特点：单机容量大，与活塞式相比工作可靠，维 修周期长，运转平稳，转动小，对基础没有特殊要 求。 适于大型空调系统。
§3.1 冷水机组
３．螺杆式冷水机组
特点：单机制冷量较大，压缩比高，结构简单， 零部件为活塞式的1/10,运转非常平稳，机组安装 时可以不装地脚螺栓，直接放在具有足够强度的水 平地面上。
４．涡旋式冷水机组 特点：比活塞式压缩机减少60%运转部件，排 气压力稳定，运行平稳，寿命长，故障率低，但单 机冷量小于210kW，通常采用风冷冷却方式。 适用于小型空调系统。
§3.2 空调水系统
（1）开式系统 原理：在管路之间设有储 水箱（或水池）通大气， 回水靠重力作用流入回水 池。 优点：结构简单，具有一 定蓄冷能力，调节方便， 工作稳定。 缺点：水泵耗电量大；水 质易受污染、管道较脏易 堵塞、易腐蚀。 开式系统应用较少。
１．开式系统和闭式系统
开式水系统
1—壳管式蒸发器 2—空调淋水室 3—淋水泵 4—三通阀 5—回水池 6—冷冻水泵
同程式水系统
§3.2 空调水系统
3．双管、三管和四管制系统
（１）双管制系统 定义：冷、热源利用一组供回 水管为末端装置的盘管提供冷水 或热水的系统 。 特点：不能同时既供冷又供热， 在春秋过渡季节，不能满足空调 房间的不同冷暖要求，舒适性不 高。但由于该系统简单实用，投 资少，在我国高层建筑中得到了 广泛的应用。
冷却水循环系统
§3.3 空调冷却水系统
三．冷却塔的类型
根据水与空气相对运动的方 式不同，冷却塔可分为逆流式冷 却塔和横流式冷却塔两种。 1．逆流式冷却塔 组成：外壳、轴流风机、 填料层、进水及布水管、出水 管、集水盘和进风百叶等 工作原理：在风机的作用 下，空气从塔下部进入，顶部 排出。空气与水在冷却竖直方 向逆向而行，热交换效率高。
Cooling Water 冷却水 冷冻水系统 冷却水系统 冷凝水……
新 风
§3.2 空调水系统
①冷热水系统
空调水系统
②冷却水系统
冷热水系统是指将冷冻站或锅炉房提供 的冷水或热水送至空调机组或末端空气处 理设备的水路系统。 冷却水系统是指将冷冻机中冷凝器的 散热带走的水系统，对于风冷式冷冻机组， 则不需要冷却水系统。
三管制水系统
§3.2 空调水系统
４． 定流量系统和变流量系统 （１）定流量系统
定义：空调水系统输配管路的流量 保持恒定 。 特点：定流量系统比较简单，系统 的水量变化基本上由水泵的运行台数 所决定。但由于水泵的流量是按最大 负荷选定的固定流量，并且不能调节， 在部分负荷时，既浪费了水泵运行的 电能，又增加了管路上的热损失，运 行费用较高, 所以在经济上是不合理 的。
§3.3 空调冷却水系统
二．冷却水系统的组成
来自冷却塔的较低温度的 冷却水，经冷却水泵加压后进 入冷水机组，带走冷凝器的散 热量。高温的冷却回水重新送 至冷却塔上部喷淋。由于冷却 塔风扇的运转，使冷却水在喷 淋下落过程中，不断与塔下部 进入的室外空气进行热湿交换， 冷却后的水落入冷却塔集水盘 中，由水泵重新送入冷水机组 循环使用。
§3.3 空调冷却水系统
一．冷却水系统的分类
冷却水系统按供水方式可分为： 1．直流供水系统 冷却水经过冷凝器等用水设备后，直接排入原水 体，一般适用于水源水量充足的地方。 2．循环冷却水系统 将通过冷凝器后的温度较高的冷却水，经过降温 处理后，再送入冷凝器循环使用的冷却系统。 冷却水系统按通风方式又可分为： （1） 自然通风冷却系统 （2） 机械通风冷却系统
§3.2 空调水系统
3．双管、三管和四管制系统
（3）三管制系统 定义：冷、热源分别通过各自的供、 回水管路，为末端装置的冷盘管和热盘 管提供冷水和热水，而回水共用一根回 水管路的系统 。 优点：克服了双管制系统中各末端装 置无法解决自由选择冷、热的问题。 缺点：末端控制复杂，运行效益低。 三管制系统目前应用很少。
二次泵系统
§3.2 空调水系统
二．冷热水系统的管路水力计算
空调冷热水系统水力计算的任务：确定水系统管ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ路的管径，计算阻力损失，并选出水泵等设备。 1. 管径的确定
d 4Q

Q—水流量，m3/s； —水流速，m/s。
§3.2 空调冷热水机组
2. 阻力损失的计算
总阻力=流动阻力+设备阻力 (1)流动阻力 流动阻力由沿程阻力和局部阻力组成。
逆流式冷却塔
§3.3 空调冷却水系统
２．横流式冷却塔 工作原理：空气从水平方 向横向穿过填料层，然后从冷 却塔顶部排出，水从上至下穿 过填料层，空气与水的流向垂 直，热交换效率不如逆流式。 气流阻力较小，布水设施维 修方便。 一般大型的冷却塔都采 用横流式冷却塔。
横流式冷却塔
定流量系统
§3.2 空调水系统
４． 定流量系统和变流量系统
（2）变流量系统 定义：空调水系统 中输配管路的流量是 随着末端装置流量的 调节而改变的 。 特点：变流量水系 统的耗电量比定流量 系统小的多，特别适 用于大型空调水系统。
变流量系统
§3.2 空调水系统
５． 一次泵系统和二次系泵系统 （１）一次泵系统
§3.2 空调水系统
冬季供暖时
锅炉2制出的60℃热水，
在热水泵4的作用下送至分 水器7，然后按夏季供水路 线循环，最后，返回至锅 炉2再重新被加热处理。 夏季供冷和冬季供暖的转换 ，通过冷水机组和锅炉进出水 管上的阀门启、闭实现。

§3.2 空调水系统
一、空调水系统的形式 １．按水压特性不同可分为： 开式系统和闭式系统 2．按末端设备的水流程不同可分为： 同程式系统和异程式系统 ３．按冷、热水管道的设置方式不同可分为： 双管制、三管制和四管制系统 ４．按水量特性不同 可分为： 定流量系统和变流量系统 ５．按水系统中的循环水泵设置情况不同可分为： 一次泵水系统和二次泵水系统