空調水系統設計是空氣—水中央空調系統設計的主要內容之一。由于受到建筑空間和

使用條件的限制，現代民用建筑大都采用風(fēng)機盤(pán)管加新風(fēng)的系統形式。特別是寫(xiě)字樓、酒店

等高層、綜合性建筑，面積大，層數和房間多，功能復雜，使用的空調設備數量和品種也

多，而且布置分散，使得空調水系統龐大而復雜，造成管路系統和設備投資大，水泵能耗

大，水系統對整個(gè)空調系統的使用效果影響也大。因此，在進(jìn)行空調水系統設計時(shí)，應盡量

考慮周全，在注意減小投資的同時(shí)也不忘為方便日后的運行管理和減少水泵的能耗創(chuàng )造條

件。

    空調水系統設計的步驟

空調水系統設計的一般步驟如下:

1)根據各個(gè)空調房間或區域的使用功能和特點(diǎn)，確定用水供冷或供暖的空調設備形式

采用大型的組合式空調機或中型柜式風(fēng)機盤(pán)管，還是小型風(fēng)機盤(pán)管。

2)根據工程實(shí)際確定每臺空調設備的布置位置和作用范圍，然后計算出由作用范圍的

調負荷決定的供水量，并選定空調設備的型號和規格。

3)選擇水系統形式，進(jìn)行供回水管線(xiàn)布置，畫(huà)出系統軸測圖或管道布置簡(jiǎn)圖。

4)進(jìn)行管路計算(含水泵的選擇)。

5)進(jìn)行絕熱材料與絕熱層厚度的選擇與計算

6)進(jìn)行冷凝水系統的設計。

7)繪制工程圖。

   空調水系統的管路計算

空調水系統的管路計算(又稱(chēng)為水力計算、阻力計算)是在已知水流量和選定流速下確

水系統各管段管徑及水流阻力，計算出選水泵所需要的系統總阻力。

1.管徑的確定

1)連接各空調設備的供回水支管管徑宜與空調設備的進(jìn)出水接管管徑一致，可由相

設備樣本查得

2)供回水干管的管徑(內徑)d，可根據各管段中水的體積流量和選定的流速由下式

（7-4）

m一水的體積流量，單位為m3/s

v一水流速度，單位為m/s

在水流量一定的情況下，管內水流速的高低既影響水管管徑的大小，又涉及到水流阻力

大小，還分別與投資費用和運行費用有關(guān)，過(guò)低或過(guò)高都不經(jīng)濟。一般水系統中管內水流

速按表7-i中的推薦值選用。

  顯然，由式(7-4 )求出的管徑為計算管徑，不是符合管道規格的管徑，還需以此管徑

值為依據按管道的規格選定相近管徑的管道型號�？照{水系統通常使用鋼管，主要是鍍鋅鋼

管和無(wú)縫鋼管，當管徑蕊DN 125時(shí)可采用鍍鋅鋼管，當管徑>DN 125時(shí)要采用無(wú)縫鋼管。

  2.水流阻力的確定

  空調水系統的水流阻力一般由設備阻力、管道阻力以及管道附件和管件阻力三部分組

成。設備阻力通�？梢栽谠O備生產(chǎn)廠(chǎng)家提供的產(chǎn)品樣本上查到，因此進(jìn)行空調水系統水流阻

力計算的主要內容是進(jìn)行直管段的阻力(摩擦阻力)計算及管道附件(如閥門(mén)、水過(guò)濾器

等)與管件(如彎頭、三通等)的阻力(局部阻力)計算。

  由流體力學(xué)知識可知，空調水系統的水流阻力△P的基本計算式為：

式中△Pm—摩擦阻力(或稱(chēng)沿程阻力)，單位為Pa;

        z—局部阻力，單位為Pa;

          l—管路長(cháng)度，單位為m;

        R—比摩阻(單位長(cháng)度管道的摩擦阻力，又稱(chēng)壓力降)，單位為Pa/m ;

        ξ—局部阻力系數;

        v—水流速度，單位為m/s;

        P—水的密度，一般取1000kg/m3

    比摩阻R可根據水流量和流速查表7-2確定。管路中各種管道附件和管件的局部阻力

系數夸見(jiàn)表7-3和表7-4。水流經(jīng)各設備的阻力可由所選產(chǎn)品的樣本查取，當缺乏這方面的

資料時(shí)，可按表7-5的參考值進(jìn)行近似估算。

3.空調水系統管路計算的步驟

    空調水系統管路計算的步驟與空調風(fēng)管系統阻力計算的步驟相仿，以閉式兩管制一次泵

系統為例介紹如下:

1)劃分管段。在系統軸測圖或簡(jiǎn)圖上以冷熱負荷不變?yōu)闇蕜t劃分管段，標注各管段長(cháng)  

2)選定最不利環(huán)路，對整個(gè)管路進(jìn)行編號。一般選組合管段長(cháng)度最長(cháng)的管路為最不利

環(huán)路，先對其組成管段從離分水器最近的一段開(kāi)始，逐段由近至遠(最后到集水器)順序編

號，再對與最不利環(huán)路并聯(lián)的各分支管路或管段由遠而近進(jìn)行編號。編號數字標注在各管段

或設備的起始節點(diǎn)處。

    3)計算管段流量。根據管段的冷熱負荷，按下式求出管段的流量

  從本步驟開(kāi)始，可參考表7-6的形式列表計算，從選定的最不利環(huán)路最靠近分水器端管

段開(kāi)始，逐個(gè)管段順序計算，然后再計算各并聯(lián)管路或管段。

  4)選流速，確定管徑。根據管段性質(zhì)(主管、立管還是一般管道)，查表7-1選定水的

流速范圍。然后根據管段流量和該流速范圍查表7-2，選擇最接近管段流量，且流速值在選

定流速范圍內的對應管徑(公稱(chēng)直徑)，查出相應的比摩阻值R和動(dòng)壓值Paa

5)計算管段的摩擦阻力△Pm=lR。

6)計算管段的局部阻力。根據管段的實(shí)際情況，由表7-3和表7-4可查得各種管道附件和

管件的局部阻力系數夸(可參考表7-7的形式列出)，然后計算各管段的局部阻力z=∑ξPd。

  7)管段總阻力△P=△pm+z。

  8)檢驗各并聯(lián)管路的阻力平衡情況。并聯(lián)管路之間的阻力不平衡偏差值應不大于15%，

如果大于15%，則可采取調整其中一個(gè)管路的管徑，改變其斷面面積的方法使阻力盡量平衡。

  9)計算最不利環(huán)路的阻力。該環(huán)路的阻力即為系統總阻力H，考慮一定的安全因數

(一般為1.1～1.2)后就可以作為選擇水泵所需要的揚程(H')依據。

[例]已知如圖所示的空調水系統中，每臺柜式風(fēng)機盤(pán)管的供冷量均為50kW，阻力為5m水柱(5 × 9.8kPa)，各管段長(cháng)度參見(jiàn)表7-6。求各管段管徑和系統總阻力。  

【解】

1)劃分管段，標注各管段長(cháng)度和冷熱負荷，如圖所示。

  2)確定最不利環(huán)路，給各節點(diǎn)編號。

  3)計算管段流量。設冷凍水供水溫度為7 ℃，回水溫度為12 ℃，則流經(jīng)每臺柜式風(fēng)機盤(pán)管的冷凍水流量計算得

據此可得各管段流量。

  4)從管段1-2開(kāi)始，分管段根據管段的性質(zhì)(主管、立管還是一般管道)，查表7-1選定水的流速范圍。然后根據管段流量和該流速范圍查表7-2，選擇最接近管段流量，且流速值在選定流速范圍內的對應管徑(公稱(chēng)直徑)，查出相應的比摩阻值R和動(dòng)壓值Pd。

  5)計算各管段的摩擦阻力△Pm=lR。

  6)根據各管段的實(shí)際情況，從表7-3和表7-4查得管道附件或管件的阻力系數夸，然后計算各管段的局部阻力z=∑ξPd。

  7)計算各管段總阻力△P=△pm+z

    上述計算結果和查表所得數據參見(jiàn)表7-6和表7-7 。

  8)校驗各并聯(lián)管路的阻力平衡

    ①管路4-5與管路A:

    管路4-5的總阻力△P4-5 = 67919. 5Pa，管路A的總阻力△pA = 63887Pa

兩者的不平衡率為

②管路3-6與管路B:

管路3-6的總阻力△P3-6 = △P3-4 + △P4-5 +△P5-6 =(  2812.5 + 67919.5 + 2812.5) =73544.5Pa，管路B的總阻力△PB=63887Pa，兩者的不平衡率為

 ③管路2-7與管路C:

  管路2-7的總阻力△P2-7=△P2-3+△P3-6+△P6-7=( 2618+73544.5+2618)= 78780.5Pa

管路C的總阻力△Pc= 63887Pa

兩者的不平衡率為

  將管路C的管徑由50 mm減小到40mm，查表7-2可知，水的流速將由1.1m/s提高到1.8m/s，相應的比摩阻值R和動(dòng)壓值Pa均提高，使管路C的總阻力增大到了95468Pa(見(jiàn)表7-6最后一行)，此時(shí)管路C與管路2-7的不平衡率為

說(shuō)明管路C的管徑減小一個(gè)規格其阻力又增大太多不能滿(mǎn)足要求可使管路C仍保DN50的管徑，采用關(guān)小閥門(mén)增大阻力的方法來(lái)與管路2-7取得平衡。

9)計算系統總阻力

    系統總阻力H即最不利環(huán)路1-2-3-4-5-6-7-8的總阻力，其值為

    H=△P1-8=△P1-2+△P2-3+△P3-4+△P4-5+△P5-6+△P6-7 +△P7-8           

=(3796+2618+2812.5+67919.5+2812.5+2618+3724 ) Pa=86300.5 Pa