暖通空调水系统管路设计及管道阀门选型技巧

空调水系统的分类方法很多，按照管道的布置形式和工作原理，一般可归纳为以下几种主要类型：

按原理可分为：闭式循环和开式循环；

按供回水管道数量分为：两管制、三管制和四管制；

按供回水在管道内的流动关系分为：同程式和异程式；

按调节方式可分为：定水量和变水量。

水系统分类

1、闭式循环系统

定义：管路系统不与大气接触，在系统最高点设膨胀水箱并有排气和泄水装置的系统。当空调系统采用风机盘管、诱导器和水冷式表冷器冷却用时，冷水系统宜采用闭式系统。高层建筑宜采用闭式系统。

闭式循环的优点：

• 管道与设备不易腐蚀；

• 不需为提升高度的静水压力，循环水泵压力低，从而水泵功率小；

• 由于没有贮水箱、不需重力回水、回水不需另设水泵等，因而投资省、系统简单。

2、开式循环系统

定义：管路之间有贮水箱（或水池）通大气。自流回水时，管路通大气的系统。空调系统采用喷水室冷却空气时，宜采用开式系统。

开式循环的优点：冷水箱有一定的蓄冷能力，可以减少开启冷冻机的时间，增加能量调节能力，且冷水温度波动可以小一些。

3、两管制水系统

定义：供冷系统和供暖系统采用相同的供水管和回水管，只有一供一回两根水管的系统。

两管制系统的优点：系统简单，施工方便。

缺点：不能同时供冷供暖。

4、三管制水系统

定义：分别设置供冷管路、供热管路、换热设备管路三根水管；其冷水与热水的回水管共用。

三管制系统的优点：三管制系统能够同时满足供冷和供热的要求。

缺点：比两管制复杂，投资也比较高，控制较复杂，且存在冷、热回水的混合损失。

5、四管制水系统

定义：冷水和热水的系统完全单独设置供水管和回水管，可以满足高质量空调环境的要求。

四管制系统的优点：能够同时满足供冷和供热的要求，并且配合末端设备能够实现室内温度和湿度精确控制的要求。

缺点：系统复杂，投资高。

6、同程式系统

定义：经过每一并联环路的管长基本相等，阻力相近；若通过每米长管路的阻力损失接近相等，则管网的阻力不需调节即可保持平衡。

同程式系统的优点：系统的水力稳定性好，各设备间的水量分配均衡，调节方便。

缺点：由于采用回程管，管道的长度增加，水阻力增大，使水泵的能耗增加，并且增加了初投资。

7、异程式系统

定义：经过各并联环路的管长不等，管路的阻力不等；需在各并联管网上增加相应的调节阀来调节水网平衡。

异程式系统的优点：异程式系统简单，耗用管材少，施工难度小。

缺点：各并联环路管路长度不等，阻力不等，流量分配难以平衡。

8、定水量系统

定义：系统中循环水量为定值，通过改变供、回水温度来适应房间负荷的变化。这种系统各空调末端装置，采用受设在空调房间内的温控器控制的电动三通调节阀调节。

定水量系统的优点：系统运行稳定。

缺点：水泵无效耗能大。

9、变水量系统

定义：保持供水温度在一定范围内，当负荷变化时，改变供水量的系统。这种系统各空调末端装置，采用设在空调房间内的温控器控制的电动二通调节阀调节。

变水量系统的优点：管路和水泵的初投资低。缺点：需采用供、回水压差进行台数和流量控制，自控系统比较复杂。

水系统组成

冷冻水系统原理图

冷却水系统原理图

管道阀门选型原则

冷冻水水流速度

压力水管的水流速主要是经济和噪声两个因素。管内的水速太大，对环路的平衡不利，故总管流速可以取得大一些，而分支管路可以小一些。

管内水流速推荐值(m/s)

冷冻水管管径确定

连接各空调末端装置的供回水支管的管径，宜与设备的进出水管接管管径一致，可查产品样本获知。

管径计算公式如下：

         d=√ 4000Q/3.14v

  Q(L/s)：管段内流经的水流量

  d(mm)：管道内径

  v(m/s)：假定的水流速

水系统的流量和单位长度阻力损失表

冷凝水管道设计

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。

◆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：

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。 

采用聚氯乙烯塑料管时，一般可以不必进行防结露的保温和隔汽处理。

采用镀锌钢管时，通常应设置保温层。

冷却水系统的设计

目前最常用的冷却水系统设计方式是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。

◆为了使系统安全可靠的运 行，实际设计时应注意以下几点：  

1． 冷却塔上的自动补水管应稍大一点，一般按补水能力大于2倍的正常补水量设计；  

2． 在冷却水循环泵的吸入口段再设一个补水管，这样可缩短补水时间，有利于系统中空气的排出；  

3． 冷却塔选用蓄水型冷却塔或订货时要求适当加大冷却塔的集水槽的贮水能力；  

4． 应设置循环泵的旁通止逆阀，以避免停泵时出现从冷却塔内大量溢水问题，并在突然停电时，防 止系统发生水击现象；  

5． 设计时要注意各冷却塔之间管道阻力平衡问题；按管时，注意各塔至总干管上的水力平衡；供水支管上应加电动阀，以便在停某台冷却塔时用来关闭；  

6． 并联冷却塔集水槽之间设置平衡管。管径一般取与进水干管相同的管径，以防冷却塔集水槽内水位高低不同。避免出现有的冷却塔溢水，还有冷却塔在补水的现象。