水管水力计算过程

1、6 水系统设计6.1 水系统方案选择本设计空调水系统采用一次泵定水量水系统，系统为闭式四管制。闭式系统中介质不与大气接触，无论是水泵运行或停止期间，管内都始终充满水，可防止管道的腐蚀。较开式系统水泵扬程小，水力平衡较易。在系统最高点设膨胀水箱并有排气和泄水装置。由于建筑平面内外各区均有用水点分布，由于建筑内部布管空间限制，采用同程式系统较为困难。开始意识到同程系统易于平衡，故设计初期采用了同程式系统。但布管发现，从水井引出的供水管需先绕到走道尽头，再绕回至另一头，接着供水至各个末端。部分走道仅供水管就有3排，且考虑到回水管以及凝水管，共有4排空调水管，而在建筑设计中，还有生活热水管道以及生活供

2、水管道需要布置，故对于走道空间较窄的建筑难以采用。同时考虑到采用各层之间采用同程而每层内部采用异程式系统的大同程小异程时水系统，但布管发现，建筑水井的面积有限，由于北区和南区各只有一个水井，采用此系统将导致水井内多于4条水管，水井面积不够。由于无法向建筑专业提资料，同时考虑建筑本身设计特点以及建筑的级别，增加水井面积的可能性不大，故不采用。后期发现若使供水管水流速度小些，沿程阻力减小，并在每层回水干管上加平衡阀，并在各并联支管上安装流量调节装置，增大并联支管的阻力，也可使管路达到平衡，故最终决定采用异程式系统。定水量系统保持供水量在一定范围内，使供回水温发生变化。由于水量的损失和泄露，当水量发

3、生波动时，通过安装在回水管与供水管之间的压差控制器进行水量的调节。系统每一层面的水量根据风机盘管的额定水流量进行计算；而整个系统的总水量需要考虑同时使用系数，根据最大负荷选择空气源热泵，设备的额定流量需满足根据最大冷负荷得出的水量。因而总立管的尺寸应根据空气源热泵的总水量确定，每一层面的水管尺寸根据风机盘管的额定流量确定。无需将所有风机盘管的额定流量相加，那是无实际意义的。6.2 水系统分区6.3 空调冷冻水系统6.3.1 冷冻水系统形式冷冻水系统型式为一次泵变流量冷冻水系统，在供回水之间加压差控制器。一次泵系统选用考虑到建筑属于中小型工程，系统阻力不大，各环路特性阻力相差不大，故无需选用二次

4、泵。6.3.2 水系统的放气与泄水系统热水管和冷水管均应有0.003的坡度，坡度最小不小于0.002。系统水管管路的每个最高点设排气装置（自动排气阀）。系统的最低点的下部设带阀门的放水管，并接入地漏，作为系统刚开始运行时冲刷管路和管路检修时放水用。6.4 空调凝结水管路系统6.4.1 凝结水系统形式凝结水排放为开式，非满流自流系统。为了保证自流系统的水头，凝结水管在敷设时保持一定坡度，风机盘管凝结水盘的泄水支管坡度为0.01，凝结水支干管沿水流方向，坡度为0.005，且不允许有积水部位。凝结水管的管材选用聚氯乙烯塑料，可不加防二次结露的保温层。凝结水排放可就近排入洗手间的清洁水池。6.5 水系

5、统管路6.5.1 水管管材大楼层高较高，属于高层建筑。冷冻水管全部采用无缝钢管。管道由于需要保温，保温前刷两道防锈底漆。无缝钢管采用法兰连接或焊接连接。6.5.2 水管流速考虑到经济和流速两个因素，在满足输送设计流量的前提下，尽量使阻力损失和水流噪声小，以获得经济合理的效果。同时，水管流速过大，对环路的平衡也不利，由于系统采用异程式系统，每层回水管设有平衡阀，故设计时可使立管流速大些，每层支干管流速小一些。推荐流速表和设备阻力损失表：两张表格均选自简明空调设计手册。表6-1 推荐流速表部位流速(m/s)部位流速(m/s)水泵压出口2.43.6向上立管13水泵吸入口1.22.1一般管道1.53.

6、0排水管1.22.1冷却水12.4主干管1.24.5表5-2 设备阻力损失设备名称阻力(kpa)备注离心式冷冻机蒸发器3080按产品不同而定冷凝器5080按产品不同而定吸收式冷冻机蒸发器40100按产品不同而定冷凝器50140按产品不同而定冷却塔2080不同喷雾压力冷热水盘管2050水流速度在0.81.5m/s左右热交换器2050风机盘管机组1020风机盘管容量愈大，阻力愈大，最大30 kpa左右自动控制阀30506.6 水系统水力计算冷冻水泵的选型涉及到最不利环路的水力计算。根据阻力计算水泵扬程，选择合适的水泵。6.6.1 计算表中的计算公式(1) 沿程阻力 水在管道内的沿程阻力： 单位沿程

7、阻力：摩擦阻力系数，无因次量直管段长度，md管道内径，m水的密度，1000kg/m3按照上述公式得到的单位沿程阻力可以在水管摩擦阻力计算表中查到，也可以通过水管路计算图计算水管的沿程阻力。（水管摩擦阻力计算表和水管路计算图均可参见简明空调设计手册） (2) 局部阻力水流动时遇到弯头、三通及其它异型配件时，因摩擦及涡流耗能而产生的局部阻力为： 局部阻力可用某一长度、相同管径的直管道阻力来取代，称局部阻力当量长度。局部阻力系数d管道内径，mm各种阀门、管配件的局部阻力系数可以通过阀门、管配件局部阻力系数表格或者局部阻力当量长度计算图查得。（阀门、管配件局部阻力系数表格和局部阻力当量长度计算图均可参

8、见简明空调设计手册）6.6.2 最不利环路的计算由于供回水按区域划分为两套，因此最不利环路的水力计算也要分别计算。北侧最不利环路是经由制冷主机和主干管三楼的空气处理机组并回水至循环水泵的环路。（如图51）水系统阻力包括管道阻力和设备阻力,管道阻力包括沿程阻力和局部阻力。即: p=p1+p2其中: p为水系统总阻力;p1为管道阻力;p2为设备阻力.计算表格如下:（1）p1-管道阻力以7楼为例，冷水供回水水管布置及编号如图最不利管路为0123456风机盘管78910111213管路最有利管路为0141516新风机组1713管路供、回冷水管序号流量(l/s)流量(m3/h)管径管长(m)v(m/s)

9、r(pa/m)py(pa)动压(pa)pj(pa)py+pj(pa)02.15 7.74 dn502.02 0.98 275.97 557.02 474.82 3.7 1756.83 2313.85 11.05 3.78 dn404.14 0.80 261.20 1080.68 316.23 0.1 31.62 1112.31 10.55 1.98 dn320.50 0.55 154.48 77.24 150.10 7.0 1050.69 1127.93 20.55 1.98 dn328.14 0.55 154.48 1257.17 150.10 0.1 15.01 1272.18 30.45

10、 1.62 dn253.07 0.79 442.21 1357.60 308.83 1.5 463.25 1820.85 30.45 1.62 dn250.50 0.79 442.21 221.11 308.83 7.0 2161.84 2382.95 40.20 0.72 dn204.38 0.56 324.98 1422.06 158.99 0.1 15.90 1437.96 50.15 0.54 dn201.74 0.42 190.07 330.82 89.43 0.1 8.94 339.76 60.10 0.36 dn152.06 0.51 408.15 842.01 131.71 2

11、7.6 3635.31 4477.31 70.10 0.36 dn152.06 0.51 400.03 825.27 131.65 0.3 39.50 864.77 80.15 0.54 dn201.74 0.42 185.92 323.59 89.39 0.3 26.82 350.41 90.20 0.72 dn204.38 0.56 318.98 1395.80 158.92 0.3 47.67 1443.47 100.45 1.62 dn250.50 0.79 435.68 217.84 308.68 7.0 2160.78 2378.62 100.45 1.62 dn253.07 0.

12、79 435.68 1337.53 308.68 5.0 1543.42 2880.95 110.55 1.98 dn328.14 0.55 151.66 1234.20 150.03 0.3 45.01 1279.21 120.55 1.98 dn320.50 0.55 151.66 75.83 150.03 7.0 1050.18 1126.00 121.05 3.78 dn404.14 0.80 257.44 1065.12 316.23 0.3 94.87 1159.98 132.15 7.74 dn502.02 0.98 272.53 474.59 474.82 8.7 4130.9

13、3 4605.51 风机盘管处水阻力为3800pa 最不利环路总阻力为36174.0pa141.10 3.96 dn401.78 0.83 281.42 499.99 346.89 0.1 34.69 534.68 150.80 2.88 dn324.02 0.80 309.16 1241.91 317.41 25.1 7966.94 9208.85 160.80 2.88 dn324.02 0.80 313.70 1260.14 317.41 26.6 8443.05 9703.20 171.10 3.96 dn401.78 0.83 285.41 507.08 346.89 0.3 104

14、.07 611.15 新风机组处水阻力为6000pa，最有利环路总阻力为32977.2pa 不平衡率为（36174.0-32977.2)/36174.0=8.8%供、回热水管序号流量(l/s)流量(m3/h)管径管长(m)v(m/s)r(pa/m)py(pa)动压(pa)pj(pa)py+pj(pa)02.15 7.74 dn502.02 0.98 255.00 514.69 466.90 3.7 1727.53 2242.21 11.05 3.78 dn404.14 0.80 238.70 987.58 310.95 0.1 31.10 1018.67 10.55 1.98 dn320.50

15、 0.55 137.96 68.98 147.60 7.0 1033.17 1102.14 20.55 1.98 dn328.14 0.55 137.96 1122.68 147.60 0.1 14.76 1137.44 30.45 1.62 dn253.07 0.79 403.42 1238.50 303.68 1.5 455.52 1694.03 30.45 1.62 dn250.50 0.79 403.42 201.71 303.68 7.0 2125.77 2327.48 40.20 0.72 dn204.38 0.56 290.14 1269.61 156.34 0.1 15.63

16、1285.24 50.15 0.54 dn201.74 0.42 166.18 289.23 87.94 0.1 8.79 298.03 60.10 0.36 dn152.06 0.51 361.48 745.73 129.52 27.6 3574.67 4320.40 70.10 0.36 dn152.06 0.51 366.77 756.64 130.15 0.3 39.05 795.69 80.15 0.54 dn201.74 0.42 168.85 293.89 88.37 0.3 26.51 320.40 90.20 0.72 dn204.38 0.56 294.16 1287.17

17、 157.11 0.3 47.13 1334.30 100.45 1.62 dn250.50 0.79 408.12 204.06 305.17 7.0 2136.22 2340.28 100.45 1.62 dn253.07 0.79 408.12 1252.93 305.17 5.0 1525.87 2778.80 110.55 1.98 dn328.14 0.55 139.87 1138.29 148.32 0.3 44.50 1182.78 120.55 1.98 dn320.50 0.55 139.87 69.94 148.32 7.0 1038.24 1108.18 121.05

18、3.78 dn404.14 0.80 241.45 998.96 312.48 0.3 93.74 1092.70 132.15 7.74 dn502.02 0.98 257.66 474.59 469.19 8.7 4081.98 4556.57 风机盘管处水阻力为3800pa 最不利环路总阻力为34735.4pa141.10 3.96 dn401.78 0.83 261.48 464.56 341.27 0.1 34.13 498.69 150.80 2.88 dn324.02 0.80 286.61 1151.32 312.27 25.1 7837.90 8989.22 160.80 2

19、.88 dn324.02 0.80 289.92 1164.60 313.80 26.6 8347.11 9511.70 171.10 3.96 dn401.78 0.83 264.42 469.80 342.95 0.3 102.88 572.68 新风机组处水阻力为6000pa，最有利环路总阻力为32371.1pa 不平衡率为（34735.4-32371.1)/34735.4=6.8%其中局部阻力件如下表：标号 阀件 截止阀过滤器蝶阀电动两通阀变径90度弯头立管三通直流三通001117.2110.111172101510.1561112127.6671112126

20、.6810.3910.31011710151110.3121171210.3131311118.71410.315112125.1161112127.617112110.6考虑到主楼1-4层均为商业办公区，运行时间与5-15层不一致，将主楼水系统分为两个不同的区，其中主楼5-15层水系统简图如下：主楼6-15楼冷冻水管路水力计算表管段管长l/m流量 mw/(m/h)管径 d/mm水流速v/(m/s)比摩阻r(pa/m)动压v2/2(pa)局部阻力系数管段总阻力 （rl+v2/2)/kpa1268.568.9 dn1251.4 178.4 1007.6 16.3528.7 233.362.0 d

21、n1002.0 433.3 1903.3 0.3+0.1=0.42.2 343.355.1 dn1001.7 344.0 1503.2 0.3 1.6 453.348.1 dn1001.5 263.9 1145.5 0.3 1.2 563.341.2 dn1001.3 195.3 840.4 0.3 0.9 673.334.3 dn1001.1 136.9 582.5 0.3 0.6 783.327.3 dn801.5 362.8 1109.4 0.3+0.1=0.41.6 893.320.4 dn801.1 206.1 619.5 0.3 0.9 9103.313.5 dn651.0 218

22、.9 528.8 0.3+0.1=0.40.9 10114.56.5 dn500.8 194.9 334.7 0.3+0.1=0.41.0 11123.36.5 dn500.8 194.9 334.7 见15层水力计算40.3 12134.56.5 dn500.8 194.9 334.7 0.3 1.0 13143.313.5 dn651.0 218.9 528.8 0.3+0.3=0.61.0 14153.320.4 dn801.1 206.1 619.5 0.3+0.3=0.61.1 15163.327.3 dn801.5 362.8 1109.4 0.3 1.5 16173.334.3

23、dn1001.1 136.9 582.5 0.3+0.3=0.60.8 17183.341.2 dn1001.3 195.3 840.4 0.3 0.9 18193.348.1 dn1001.5 263.9 1145.5 0.3 1.2 19203.355.1 dn1001.7 344.0 1503.2 0.3 1.6 20213.362.0 dn1002.0 433.3 1903.3 0.3 2.0 212268.568.9 dn1251.4 178.4 1007.6 0.3+0.3=0.617.1 总计108.2 水泵的扬程为最不利环路的总阻力，加上风机盘管处的阻力，即4.4kpah=16

24、5.3 +4.4=112.6kpa考虑10%的余量，则选用水泵扬程为1.1112.6=123.9kpa=12.6mh20水泵选型分区水管扬程流量m/h管径型号主楼5-15冷水19mh20103.26 dn125主楼5-15热水14.7mh2052.17 dn100主楼0-4冷水19.1mh2040.86 dn100主楼0-4热水16.5mh2030.29 dn100裙楼1冷水15.1mh2021.87 dn80裙楼1热水16mh2026.90 dn80裙楼2冷水28.2mh2021.87 dn80裙楼2热水27.7mh2026.90 dn80表5-3 北面最不利环路水力计算表 图5-2 水系统最不利环路图6.7 水系统的定压及其设备当空调水系统为闭式系统时，为使闭式系统中的水因为温度变化而引起的体积膨胀给予余地以及有利于系统中的空气排除，在管路系统中应连接膨胀水箱。为保证膨胀水箱和水系统的正常工作，在机械循环系统中，膨胀水箱应该接在水泵的吸入侧，水箱标高应该至少要比系统的最高点高出1米的距离。另外，箱体应该保温并加盖板。膨胀水箱的容积是由系统中的水容量和最大的水温变化幅度来决定，可由下式计算：v=vt+vpvt水箱的调节容量，mvp-系统