第七章 水系统的水力计算

7.1水系统的布置形式与工作原理

空调水系统按照管道的布置形式和工作原理，分为以下几种类型： 1）按供回水管道数量，分为：双管制、三管制和四管制； 2）按供回水在管道内的流动关系，分为：同程式和异程式； 3）按供回水干管的布置形式，分为：水平式和垂直式； 4）按原理分为：开式和闭式；

5）按调节方式分为：定流量和变流量。

该设计中管路不与大气接触，在系统的最高点设置膨胀水箱，系统所需的冷量和热量由风冷热泵机组供给，房间不需要同时供冷、供热，故选用闭式双管系统，冷水、热水分别使用一个管路，具有系统简单，不需要克服静水压力，水泵压力、功率均低，初投资低等优点。干管的布置采用水平式布管，选用异程式，一次泵，水泵变流量系统。

本设计水管管材选用焊接钢管或无缝钢管，易于加工制作，安装方便，能承受较高温度及压力，且具有一定的防腐性能。

在一次泵、水泵变流量水系统中，水泵通过变频或其他方法改变转速从而改变流量运行，风机盘管设有电动温控阀（两通阀），可根据房间温度控制电动两通阀的开关，间断调节风机盘管的供水量。

7.2水系统最不利环路计算

水系统水力计算基本公式： 沿程阻力

（7-1）

沿程阻力系数

=0.025Ld （7-2）

局部阻力

P j =v2 （7-3）

水管总阻力

P=Pe+Pj （7-4）

确定管径

d= （7-5）

1）管道布置及管段编号，确定最不利环路为一层到楼顶的1-19环路。如图7.1.

图7.1

2）根据各管段的风量及选定的流速，确定最不利环路各管段的断面尺寸及沿程阻力和局部阻力如下:

管段1-2的房间的计算冷负荷为4.38kW，管长L=12m

冷却水量W=QCΔt=4.38（1000×4.17×5）=0.21×10-3m3s,选用DN25，则实际流速为V=4Wπd2=0.67ms

沿程阻力： =0.025Ld=15

=3367Pa

局部阻力：三通两个， =1.6；截止阀一个=0.6

P j =v2=360Pa

风机盘管引起的阻力为50kPa

总阻力P=Pe+Pj=53727Pa

管段2-3冷却水量W=QCΔt =5.19×10-4m3s，管长L=4m

选用DN25，则实际流速为V=4Wπd2=1.06ms 沿程阻力： =0.025Ld=4

=2247Pa

管段3-4冷却水量W=QCΔt =6.24×10-4m3s，管长L=4m 选用DN25，则实际流速为V=4Wπd2=1.27ms 沿程阻力： =0.025Ld=4

=3225Pa

管段4-5冷却水量W=QCΔt =8.31×10-4m3s，管长L=4m 选用DN32，则实际流速为V=4Wπd2=1.03ms 沿程阻力： =0.025Ld=3.125

=1658Pa

管段5-6冷却水量W=QCΔt =10.38×10-4m3s，管长L=4m 选用DN32，则实际流速为V=4Wπd2=1.29ms 沿程阻力： =0.025Ld=3.125

=2600Pa

管段6-7冷却水量W=QCΔt =12.45×10-4m3s，管长L=4m 选用DN32，则实际流速为V=4Wπd2=1.55ms 沿程阻力： =0.025Ld=3.125

=3749Pa

管段7-8冷却水量W=QCΔt =14.52×10-4m3s，管长L=4m 选用DN40，则实际流速为V=4Wπd2=1.156ms 沿程阻力： =0.025Ld=2.5

=1670Pa

管段8-9冷却水量W=QCΔt =16.59×10-4m3s，管长L=4m 选用DN40，则实际流速为V=4Wπd2=1.32ms 沿程阻力： =0.025Ld=2.5

=2178Pa

管段9-10冷却水量W=QCΔt =16.59×10-4m3s，管长L=26.2m 选用DN40，则实际流速为V=4Wπd2=1.32ms 沿程阻力： =0.025Ld=16.4

=14266Pa

局部阻力损失：弯头五个， =0.1

故Pj=v2=436Pa

总阻力P=Pe+Pj=14702Pa

管段10-11制冷剂引起的压降33kPa

由于11到19所走路径状态与1到10的路径状态基本一致，可认为其纵向对应管径相等流速相等，阻力相等。 既：11-14：DN40 14-17：DN32 17-18: DN25 18-19：DN20

总阻力ΣP=50000+33000+2×(14702+2178+1670+3749+2600+1658+3225+2247+3367+360)

=154512Pa

令gh=ΣP，得h=15.8m，选用水泵型号400QJ500-15共3个，每个扬程9m. 二层水系统节点图与一层相同，现将结果汇总于表7-1

表7-1 二层水系统计算结果 管段标号 1-2 ,18-20 管长 (m) 4.6 4 4 2.2 4 2.2 4 2.2 15 实际水速（ms） 1.05 1.15 1.37 1.39 1.54 2.88 3.35 2.36 4.32 规格化 （㎜×㎜） DN25 DN25 DN25 DN25 DN25 DN25 DN25 DN32 DN25 水量 （m3s） 1.06×10 2.16×10 3.26×10 3.27×10 4.65×10 5.26×10 6.54×10 7.95×10 11.6×10 -4-4-4-4-4-4-4-4-4阻力 (kPa) 1.2 1.2 1.4 1.6 2.7 3.2 4.8 5.2 9.9

五层水系统计算结果如表表7-2

表7-2 五层水系统计算结果