暖通專業深化設計優化思路介紹

機電人脈 發佈 2024-04-29T19:43:48.640705+00:00

深化設計,又稱二次優化設計,是指在項目前期策劃及實施過程中,結合項目技術、經濟條件,進行的深化施工圖設計、優化技術方案、完善設計遺漏功能、推廣新材料及新工藝的技術工作。#1空調冷水主機選型優化主機優化可從餘量和形式上入手。

深化設計,又稱二次優化設計,是指在項目前期策劃及實施過程中,結合項目技術、經濟條件,進行的深化施工圖設計、優化技術方案、完善設計遺漏功能、推廣新材料及新工藝的技術工作。

#1空調冷水主機選型優化

主機優化可從餘量和形式上入手。一般設計選型時與製冷量和風量有關,風量考慮10%~30%的餘量後相當於製冷量也有這麼多餘量,廠家選型時的參數不可能完全對應圖紙參數,一般要比圖紙要求大一點,且廠家的參數是標準值,2種型號規格之間相差會較大。

如實際需要920kw製冷量(考慮餘量之後),廠家標準值是900kw和997kw,這920kw如果是考慮了比較大的餘量之後的值,選型時可以把餘量放小一點,選型900kw的就可滿足要求。

形式上一般採用的是水冷螺杆機,風冷螺杆機,風冷模塊機和直膨機。

直膨機形式固定,不需要水管,一般不可變化。

水冷螺杆機一般和冷卻塔系統配套使用,這種形式在有冷卻塔系統的前提下,且位置充裕的情況下使用較多。

風冷螺杆機是廠房沒有冷熱源,且屋頂不適合設置冷卻塔的情況下,選用風冷螺杆機會比較方便。

如果是有多個系統共用一個冷熱源的時候,可以採用風冷模塊化機組,這樣可以根據實際使用情況,開啟對應模塊數,減少運行成本。

#2風管尺寸優化

根據《通風管道技術規程》JGJ141-2004,矩形風管尺寸宜選用常用規格,長短邊之比不宜大於4:1。風速選擇不宜過大或過小,過大導致風管內壓力過大,過小導致風管尺寸較大,增加材料成本,末端風量達不到設計值。

風管及風管部件迎面風速(m/s)

機械防排煙系統風速(m/s)

實際計算時推薦值(可在數值上下浮動)

#3空調水系統優化

流速直接影響管道內的壓力和系統水利損失,對盤管(空調機組盤管、DCC)的壽命也有影響。對於大管徑的管道,流速宜選擇接近上限的數值,從而減小管道本身和閥門等配件的材料價格及安裝費用。

生活給水管道推薦流速(m/s)- GB50015-2003

冷卻水管道推薦流速(m/s)

Carrier HandBook 推薦流速(m/s)

冷凝水管的管徑選擇表

#4閥組型式優化

暖通專業閥組一般是指空調機房閥組和DCC閥組。DCC閥組一般採用一套閥組控制1~3個干盤管,負責同一個房間負荷的,距離相近的建議採用一套閥組,減少閥組等配件的成本。空調機組閥組一般都是一對一,但遇到數台吊頂循環機負責同一房間負荷的情況時,也可參考DCC閥組型式。

電動閥一般設計在回水管路上,為防止管道中產生的氣體排不出去造成管路氣堵塞。回水管相對壓力小一點,對閥門的使用壽命和調節作用就好一點,而且使用二通閥門,在關閉的狀態下,如果在供水管道中,突然打開,流體對閥門後的熱交換器衝擊就很大,閥門安裝在回水管就不會產生這種問題。但裝在回水管上也不是必然的,也有裝在供水管上的做法。

#5空調機組選型優化

空調機組選型優化,可從組合式空調機組的功能段優化著手。

表冷段和電加熱段:從夏季空氣處理過程看,常規的一級表冷形式為先表冷,後加熱到送風狀態點,可以優化為二級表冷的形式,一個控溫度,一個控濕度,充分利用迴風溫度,避免增加電加熱段。

加熱段和加濕段:加濕一般採用電加濕,加濕量大的可能採用濕膜加濕或噴霧加濕等。加濕段我們可以考慮把電加濕改為濕膜加濕,但同時加熱段的加熱量會相應增加,兩者比較後可做相應優化。若有蒸汽源,則優先考慮干蒸汽加濕。

消聲段:有些空調機組設置有消聲段,不採用消聲器,可將消聲段優化為消聲器,是否會降低成本,結合業主方降噪要求,綜合考慮消聲段的必要性。

風機段:風量根據系統風量確定,而余壓設計院一般都採用估算值,一些特殊設備(如文丘里閥,BIBO等)的壓力是否計算在內,綜合校驗風機段的風機壓力。風機壓頭一般不會考慮設備本身的阻力,遇到設備本身阻力比較大的情況時,需要對該設備做單獨考慮,比如B2生物安全櫃加助力風機單獨排風或接至主管。

對濕度要求非常高的機組現在採用最多的是轉輪除濕,但目前也有其他的除濕方式逐漸發展起來(比如熱管技術),就除濕而言,可以進行比較後選擇最優方案。

下圖是傳統轉輪除濕機組圖,第二、第三張圖是採用熱管技術的2種形式機組。

#6暖通材料選型優化-閥門

管道專業閥門種類繁多,功能各異,優化閥門選型之前必須要清楚了解各種閥門的功能。空調水系統閥門按功能劃分如下:

空調水系統常用閥門的分類與用途見下表:

空調水系統常用閥門特性對比如下:

蝶閥,啟閉件是一個圓盤形的蝶板,圍繞閥軸旋轉來達到開啟與關閉的一種閥
優點:體積小,重量輕,結構簡單,啟閉迅速,調節和低壓下密封性能良好,流體阻力和操作力矩較小
缺點:使用壓力和工作溫度範圍小,中高壓下密封性較差

閘閥,闡閥是指關閉件(闡板)沿介質通道軸線的垂直方向移動的閥門。
優點:流阻係數小,啟、閉所需力矩較小,介質流向不受限制
缺點:結構尺寸大,啟閉時間長,密封面易損傷,結構複雜

球閥,啟閉件(球體)由閥杆帶動,並繞球閥軸線作旋轉運動的閥門
優點:體積小,重量輕,結構簡單,啟閉快、密封性好、適用範圍廣、流體阻力小,介質流向不受限制
缺點:大尺寸球閥加工精度高,造價昂貴,高溫中不易使用,不能用作節流用

截止閥:指關閉體(閥瓣)沿閥座中心線移動的閥門
優點:製造容易,維修方便,密封性能好,使用壽命長
缺點:啟閉力矩大、啟閉較費力,啟閉時間校長,流體阻力大,調節性能較差,只能單方向流動,不能改變流動方向

閥門選型:案例1

如圖所示,旁通支路設計使用蝶閥,而蝶閥密閉性能不高,而且旁通支路不需要調節流量功能,可以優化為閘閥或截止閥。

電動調節閥前後使用蝶閥,可以起到初步調節流量作用,而且密封性能可以通過多道閥門得到保障,所以可以使用蝶閥。

閥門選型-平衡閥

平衡閥正確地理解應為水力工況平衡用閥。從這一觀念出發一切用於水力工況平衡的閥門如調節閥、減壓閥、自力式流量控制閥、自力式壓差控制閥都應看成水力工況平衡用閥——平衡閥。而市場上稱為平衡閥的產品,僅是附加了流量測試功能的一種手動調節閥。

平衡閥常見的可分為靜態平衡閥與動態平衡閥,而動態平衡閥又可以分為動態流量平衡閥及動態壓差平衡閥。

靜態平衡閥:原理是系統工況變化時,通過改變系統的阻力,從而能夠將新的水量按照設計計算的比例平衡分配,各支路同時按比例增減,仍然滿足當前氣候需要下的部份負荷的流量需求,起到熱平衡的作用。靜態平衡閥用於調節系統的靜態水力失調問題。

動態流量平衡閥:原理是跟據系統工況變動而自動變化阻力係數,在一定的壓差範圍內,可以有效地控制通過的流量保持一個常值,即當閥門前後的壓差增大時,通過閥門的自動關小的動作能夠保持流量不增大,反之,當壓差減小時,閥門自動開大,流量仍照保持恆定。注意:當壓差小於或大於閥門的正常工作範圍時,此時閥門打到全開或全關位置流量仍然比設定流量低或高時,不能控制。

動態壓差平衡閥:原理是系統工況變化時,在一定的流量範圍內,通過控制閥門的開度控制被控系統的壓差恆定。也是有調節範圍的。

動態電動平衡閥:在其工作壓差範圍內自動屏蔽掉一些系統波動的影響,從而使得通過閥門的水流量只會收到閥門開度的影響,而閥門開度只會被負荷需求所控制,這樣就可以達到按照負荷需求對流量進行調節的目的了,多用於組合式空調機組、風機盤管和新風機組等的末端設備處。

動態流量平衡閥與動態壓差平衡閥用於調節系統的動態水力失調問題。前者是調節流量,後者是調節壓差。

靜態水力失調:是指空調系統由最初的設計、材料設備的選用及連接安裝等環節的因素,不可避免地導致系統在實際使用過程中各終端的流量與設計要求流量值在一定程度上不一致,從而產生水力失調,並潛於系統中。簡而言之就是設計與實際使用有出入而產生的水利失調。

動態水力失調:是指由於在空調系統運行過程中用戶的使用狀態發生變化(如設備的開關及閥門的開度變化),引起管道流量變化及壓力的不規則波動,影響到其他用戶終端的流量偏離要求流量而產生水力失調。系統的這種動態水力失調不是系統本身所固有的,它是變化的是在系統運行過程中產生的。動態水利失調變化頻繁而且無規律可循

動態流量平衡閥應用示例:

如圖1所示,水泵與機組一對一連接,需要在制冷機的入口處安裝動態流量平衡閥,以控制進入每台制冷機的水流量,保證每台機組及水泵都能工作在最佳工況點,特別是對於不同功率、不同流量的幾台設備並聯使用時,此種應用形式的優勢更為明顯。而對於如圖2所示的連接方式,可以選擇將動態流量平衡閥安裝在水泵的出口處。

動態壓差平衡閥應用示例:

如圖所示,壓差調節閥安裝在風機盤管各層回水支管上,其另一個取壓點接在水平供水管上,恆定兩點的壓差不變。

對於同層盤管數量不多的環路並聯中動態壓差平衡閥的安裝

使用這種安裝方式,首先避免各層之間風機盤管水平支管間的流量相互干擾,其次,對於同層之間的風機盤管,由於其兩端壓差可以看做是恆定的,那麼同層之間風機盤管流量調節也不會相互影響。

但是對於盤管數量過多的環路,阻力變化較大,動態壓差平衡閥的設定壓差可能偏離各颱風機盤管的實際需求壓差較大,從而造成個別風機盤管的流量較大,控制精度較低。


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