中央空調系統水泵設計選型

-----水泵選型索引-----

  所謂水泵的選取計算其實就是估算(很多計算公式本身就是估算的),估算分的細致些考慮的內容全面些就是精確的計算。

  特別補充一句:當設計流量在設備的額定流量附近時,上面所提到的阻力可以套用,更多的是往往都大過設備的額定流量很多。同樣,水管的水流速建議計算后,查表取阻力值。

  關于水泵揚程過大問題。設計選取的水泵揚程過大,將使得富裕的揚程換取流量的增加,流量增加才使得水泵噪音加大。特別的,流量增加還使得水泵電機負荷加大,電流加大,發熱加大,“換過無數次軸承”還是小事,有很大可能還要燒電機的。

  另外“水泵出口壓力只有0.22兆帕”能說明什么呢?水泵進出口壓差才是問題的關鍵。例如將開式系統的水泵放在100米高的頂上,出口壓力如果是0.22MPa,就這個系統將水泵放在地上向100米高的頂上送,出口壓力就是0.32MPa了!

-----水泵揚程簡易估算法-----

  暖通水泵的選擇:通常選用比轉數ns在130~150的離心式清水泵,水泵的流量應為冷水機組額定流量的1.1~1.2倍(單臺取1.1,兩臺并聯取1.2。按估算可大致取每100米管長的沿程損失為5mH2O,水泵揚程(mH2O):

Hmax=△P1+△P2+0.05L (1+K)

  △P1為冷水機組蒸發器的水壓降。

  △P2為該環中并聯的各占空調未端裝置的水壓損失最大的一臺的水壓降。

  L為該最不利環路的管長

  K為最不利環路中局部阻力當量長度總和和與直管總長的比值,當最不利環路較長時K值取0.2~ 0.3,最不利環路較短時K值取0.4~0.6

----- 冷凍水泵揚程實用估算方法----- 

這里所談的是閉式空調冷水系統的阻力組成,因為這種系統是量常用的系統。

  1.冷水機組阻力:由機組制造廠提供,一般為60~100kPa。

  2.管路阻力:包括磨擦阻力、局部阻力,其中單位長度的磨擦阻力即比摩組取決于技術經濟比較。若取值大則管徑小,初投資省,但水泵運行能耗大;若取值小則反之。目前設計中冷水管路的比摩組宜控制在150~200Pa/m范圍內,管徑較大時,取值可小些。

  3.空調未端裝置阻力:末端裝置的類型有風機盤管機組,組合式空調器等。它們的阻力是根據設計提出的空氣進、出空調盤管的參數、冷量、水溫差等由制造廠經過盤管配置計算后提供的,許多額定工況值在產品樣本上能查到。此項阻力一般在20~50kPa范圍內。

  4.調節閥的阻力:空調房間總是要求控制室溫的,通過在空調末端裝置的水路上設置電動二通調節閥是實現室溫控制的一種手段。二通閥的規格由閥門全開時的流通能力與允許壓力降來選擇的。如果此允許壓力降取值大,則閥門的控制性能好;若取值小,則控制性能差。閥門全開時的壓力降占該支路總壓力降的百分數被稱為閥權度。水系統設計時要求閥權度S>0.3,于是,二通調節閥的允許壓力降一般不小于40kPa。

  根據以上所述,可以粗略估計出一幢約100m高的高層建筑空調水系統的壓力損失,也即循環水泵所需的揚程:

  1.冷水機組阻力:取80 kPa(8m水柱);

  2.管路阻力:取冷凍機房內的除污器、集水器、分水器及管路等的阻力為50 kPa;取輸配側管路長度300m與比摩阻200 Pa/m,則磨擦阻力為300*200=60000 Pa=60 kPa;如考慮輸配側的局部阻力為磨擦阻力的50%,則局部阻力為60 kPa*0.5=30 kPa;系統管路的總阻力為50 kPa+60 kPa+30kPa=140 kPa(14m水柱);

  3.空調末端裝置阻力:組合式空調器的阻力一般比風機盤管阻力大,故取前者的阻力為45kPa(4.5水柱);

  4.二通調節閥的阻力:取40 kPa(0.4水柱)。

  5.于是,水系統的各部分阻力之和為:80 kPa+140kPa+45 kPa+40kPa=305 kPa(30.5m水柱)

  6.水泵揚程:取10%的安全系數,則揚程H=30.5m*1.1=33.55m。

  根據以上估算結果,可以基本掌握類同規模建筑物的空調水系統的壓力損失值范圍,尤其應防止因未經過計算,過于保守,而將系統壓力損失估計過大,水泵揚程選得過大,導致能量浪費。

-----水泵揚程設計-----

(1)冷、熱水管路系統

  開式水系統

Hp=hf+hd+hm+hs   (10-12)

  閉式水系統

Hp=hf+hd+hm      (10-13)

  式中 hf、hd——水系統總的沿程阻力和局部阻力損失,Pa;

       hm——設備阻力損失,Pa;

       hs——開式水系統的靜水壓力,Pa。

  hd/ hf值,小型住宅建筑在1~1.5之間;大型高層建筑在0.5~1之間;遠距離輸送管道(集中供冷)在0.2~0.6之間。設備阻力損失見表10-5。

(2)冷卻水管路系統

  1)冷卻塔冷卻水量

  設備阻力損失

設備名稱

阻力(kPa)

備注

離心式冷凍機

   

蒸發器

30~80

按不同產品而定

冷凝器

50~80

按不同產品而定

吸收式冷凍機

   

蒸發器

40~100

按不同產品而定

冷凝器

50~140

按不同產品而定

冷卻塔

20~80

不同噴霧壓力

冷熱水盤管

20~50

水流速度在0.8~1.5m/s左右

熱交換器

20~50

 

風機盤管機組

10~20

風機盤管容量愈大,阻力愈大,最大30kPa左右

自動控制閥

30~50

 

  冷卻塔冷卻水量可以按下式計算:

   (10-14)

  式中Q——冷卻塔排走熱量,kW;壓縮式制冷機,取制冷機負荷1.3倍左右;吸收式制冷機,去制冷機負荷的2.5左右;

  c——水的比熱,kJ/(kg·oC),常溫時c=4.1868 kJ/(kg·oC);

  tw1-tw2——冷卻塔的進出水溫差,oC;壓縮式制冷機,取4~5oC;吸收式制冷機,去6~9oC。

  2)水泵揚程

  冷卻水泵所需揚程

Hp=hf+hd+hm+hs+ho

  式中hf,hd——冷卻水管路系統總的沿程阻力和局部阻力,mH2O;

    hm——冷凝器阻力,mH2O;

    hs——冷卻塔中水的提升高度(從冷卻盛水池到噴嘴的高差),mH2O;

     ho——冷卻塔噴嘴噴霧壓力,mH2O,約等于5 mH2O。

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