图述中央空调水系统及设计基础

中央空调水系统分为两个循环：冷却水循环和冰水循环。其主要由中央空调主机，板热，冷却水泵，冷却水塔，冷冻水泵一次泵，冷冻水泵二次泵组成。

中央空调主机可算中央空调水系统的核心，在此将对中央空调主机做主要介绍，主机为特灵离心式水冷冷水机。

冷水机组的基本结构：

蒸发器：液态冷媒在蒸发器内吸收热量，由液态变成气态,降低冰水温度。

压缩机：对冷媒进行压缩，提升压力。是整个制冷循环的基础。

冷凝器：对压缩机出口的高温、高压气体进行冷却，使其气态变成液态。

经济器：部分液态制冷剂由于节流孔板的压降会散发成气态，将这部分气态制冷剂旁通到压缩机，从而减少制冷系统的功耗，提高制冷效率。

主机运行原理：

在制冷模式下，液体制冷剂沿蒸发器管长方向，通过分配器的小孔喷出，均匀地分配到每根蒸发器管。液态制冷剂从蒸发器管内循环水中充分吸收气化。

气态制冷剂通过气液分离板(分离出气体中夹带的液滴)，由第一级可调节导叶导流进入第一级叶轮。

经过第一级叶轮压缩后出来的气体通过固定的第二级导叶进入第二级叶轮。

在这里，制冷剂气体再次被压缩，然后再通过第三级可调节导叶，进入第三级叶轮。

当气体第三次被压缩后，冷媒就被排至冷凝器中。冷凝器壳体上的防冲板将压缩后的制冷剂气体平均分配到冷凝器的管束中。同时，来自冷却水塔的冷却水在冷凝管中的循环，从制冷剂中吸收热量，使其冷凝。然后液态制冷剂通过节流板进入经济器。

通过经济器，可以让部分制冷剂气体旁通，减少了制冷剂循环的功耗。最后液态制冷剂通过另一个节流板进入蒸发器。

水泵的组成：

冷却塔：

冷却水塔工作原理：

系将热交换后之高温冷却水回流至冷却水塔经分配管，喷嘴洒在散热材表面，形成小水滴，与配置在冷却水塔之风扇所抽吸的冷空气相互接触。

此时，热水与冷空气之间产生湿热之热交换作用，同时部分的热水被蒸发，也即蒸发水汽中其蒸发潜热被排放至空气中，最后经冷却后的水落入水槽内，然后再回到所需设备利用、循环。

依空气与水的相对流路方向，冷却水塔基本上又可分为反向流式（俗称逆流式或反流式）及交叉流式（俗称横流式或交流式）；

系统位置分布图：

系统流程图：

冷水循环流程图：

冷却水循环流程图：

冷却水循环流程图：

冷却水循环：冷却水通过冰机出来后，送入到冷却水塔，通过CT的冷却后，通过冷却泵送回到冰机。

冰水管的设计计算：

管径计算：A=Q _L /V，式中Q _L 为流量，V为流速；

水管路送至各个房间的末端（风机盘管）：

中央空调水系统按照冷热水供应方式，分为：两管制系统；三管制系统；四管制系统。

中央空调水系统部件部分图例：

冷冻水侧系统系统原理图：

冷源系统图：

输配管路图：

水冷冷水机冷冻水侧系统：

主要设备部件有：

（1）离心机组（风冷热泵）；（2）冷冻水泵；（3）水处理设备；（4）平衡阀；（5）两通（调节）阀；（6）末端装置（空气处理机组、风机盘管等）；（7）集水器；（8）压差旁通阀组；（9）分水器；（10）膨胀水箱。

冷却水侧系统系统原理图：

主要设备部件有：（1）冷却塔；（2）冷水机组；（3）冷却水泵；（4）除污器；（5）自动反冲洗过滤器。

风机盘管的控制：

1 、水量调节，水量调节目前常用两种方法：

1 ）在冷冻水管路上设二通电动阀，用恒温控制器控制启闭；

2 ）三通电动阀控制启闭，使水全通风机盘管或旁通。

2 、风量控制：三档风量根据室温变化，控制三档风速或无极变速，风机可无极调节，实现冷量无级调节。

水量调节型控制：

动力设备-循环水泵：

暖通空调水系统涉及到的水泵多数为单级单吸清水离心泵（有时会有管道泵）。

流量大时，也采用单级双吸离心泵，高扬程、小流量的场合，一般采用多级泵。

水泵的参数关系：

G1/G2 = n1/n2

H1/H2 = (n1/n2) ²

N1/N2= (n1/n2) ³

Nz= ρGH/102η

ρ- 流体的密度，kg/m ³ ；

G-  流体流量，m ³ /s；

H-  水泵扬程，m；

n-  水泵转速，r/min；

N-  水泵功率，kW；

Nz-  水泵轴功率，kW；

η- 水泵效率，一般为0.5~0.6。

离心泵的特性曲线：

水泵的性能参数，标志着水泵的性能。

水泵各个性能参数之间的关系和变化规律，可以用一组性能曲线来表达。

对同一台水泵，转速一定时，通过试验的方法，可以绘制出相应的一组性能曲线，即水泵的基本性能曲线。

一般以流量Q为横坐标，用扬程H、功率N、效率η和允许吸上真空度Hs为纵坐标，绘Q～H、Q～N、Q～η、Q～ Hs曲线。

一、流量和扬程Q～H曲线

曲线是下降的曲线。随流量Q的增大，扬程H逐渐减少。

二、流量与轴功率Q～P曲线

离心泵的轴功率随流量增加而逐渐增加，曲线有上升的特点。

当流量为零时（阀门关闭），轴功率最小。

三、流量效率Q～η曲线

效率曲线为从最高点向两侧下降的变化趋势。

四、流量与允许吸上真空度曲线

离心泵流量与允许吸上真空度曲线是一条下降的曲线。

而离心泵流量与汽蚀余量(HSV或Δh)曲线是一条上升的曲线。

离心泵的通用性能曲线：

水泵在不同转速下的性能曲线用同一个比例尺，绘在同一坐标内而得到的性能曲线。

水泵的选择步骤：

第一步：水泵流量的确定

1. 冷却水流量：按照如下公式进行计算，公式中的Q为制冷主机制冷量：

L(m ³ /h)=[Q(kW)/ （4.5~5）℃×1.163]×(1.15~1.2)

2. 冷冻水流量：按照如下公式进行计算。公式中的Q制冷主机制冷量（供回

水温差为5℃）：

L(m ³ /h)=Q(kW)/5℃ ×1.163

第二步：水泵扬程的确定

冷冻水泵扬程的组成：

制冷机组蒸发器水阻力；

末端设备（空气处理机组、风机盘管等）表冷器或蒸发器水阻力；

各种阀门附件的水阻力；

过滤器阻力；

分水器、集水器水阻力；

冷冻水管路沿程阻力和局部阻力损失。

注意：扬程的计算要根据制冷系统的具体情况而定，不可照搬经验值！

冷却水泵扬程的组成：

制冷机组冷凝器水阻力；

冷却塔喷头喷水压力；

冷却塔（开式冷却塔）接水盘到喷嘴的高差；

各种阀门附件的水阻力；

过滤器阻力；

制冷系统水管路沿程阻力和局部阻力损失。

膨胀水箱：

膨胀水箱：

吸收由于温度变化带来的系统水的体积膨胀；

有利于系统中空气的排除；保持一定的静压。

开式膨胀水箱和闭式膨胀水箱作用相同，但是在水的表面的静压值为0。

静压：

为了防止气蚀：在泵上；在阀门上。

阀门上的静压随水流速的升高而降低。

如果静压低于蒸汽压，就会发生气蚀。

经验法则：

阀门入口处的静压至少应为阀门上压降的两倍。

为了防止空气吸入系统，系统连接管件可做到不漏水，但对空气并不有效。

冷却塔：

冷却塔是利用挟带废热的冷却水在塔内和空气进行接触热交换，通过蒸发作用来散去制冷空调系统中产生的废热的一种设备。

电子水处理仪：

Y 形过滤器：

止回阀：

泄水、放气阀：