暖通空调常见问题和若干新技术的合理应用ppt课件.ppt
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1、二、水系统的定压和补水1.若干定压补水方式:高位膨胀水箱。根据采暖通风与空气调节设计规范6.4.13条及其条文说明,宜优先采用。各种形式的气压罐加定频补水泵;(缺点是有效调节容积较小和增加系统工作压力),变频补水泵;定频补水泵;关键是要保证连续不间断补水。实例:北京大兴某供暖建筑面积22万多m2 的居住小区,2.定压点:循环水泵吸入侧或根据水压图分析。实例:北京541厂高层住宅,三、关于水压试验压力 执行 GB 50242-2002 建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范和GB 50243-2002 通风与空调工程施工及验收规范,有两个问题需要明确:,第一,宜直接给出水压试验压力的具体数值。例
2、如:建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范对水压试验压力规定:系统顶点的工作压力加0.1MPa(高温热水系统应为系统顶点的工作压力加0.4MPa),同时在系统顶点的试验压力不小于0.3MPa。塑料管或复合管,系统顶点的工作压力加0.2MPa,同时在系统顶点的试验压力不小于0.4MPa。,如果设计不给出“工作压力”或“系统顶点的工作压力”,施工单位是难以确定水压试验压力的。在实际工程应用中,“系统顶点工作压力”设计人也不易确定。该点工作压力是静压力加水泵形成的动力水头之和。然而在进行个体项目设计时,冷热源循环水泵常未选定,即使已选定,水泵的工作点也随管网阻力特性而改变,而且计算点的水泵作用动力水
3、头,还需减去从水泵出口至计算点的水头损失。,因此,实际上只能执行上述规定中“顶点试验压力不得小于0.3MPa”的附加条件,可简化为:对非高温热水、非塑料管或非复合管,水压试验压力应为系统静压加0.3MPa。(可取整数),第二,水压试验压力必须明确所对应于何标高(一般以0.000为基准面)。例如:系统顶点相对于0.000是50m,膨胀水箱最高水位高于系统顶点2m,系统静压相对于0.000是52m。如果水压试验的压力表设在0.000处,试验压力应为0.52+0.30=0.82MPa;水压试验的压力表设在相对标高30m处,试验压力应为0.82-0.30=0.52MPa;水压试验的压力表设在地下室相对
4、标高-10m处,试验压力则应为0.82+0.10=0.92MPa。,例如:高层建筑高区系统的顶点相对于0.000是130m,定压罐的上限压力高于系统的顶点10m,系统静压相对于0.000是140m。水压试验的压力表如设在0.000处,试验压力应为1.40+0.30=1.70MPa;水压试验的压力表设在相对标高70m处,试验压力则应为1.70-0.70=1.00MPa;水压试验的压力表设在地下室相对标高-10m处,试验压力则应为1.70+0.10=1.80MPa。,四、管道的热伸长及其补偿 1.采暖通风与空气调节设计规范4.8.17条为什么是强制性条文?,采暖通风与空气调节设计规范4.8.17条
5、:采暖管道必须计算其热膨胀。当利用管段的自然补偿不能满足要求时,应设置补偿器。,2.热伸缩引起位移的允许最大值?北京市建筑设计研究院建筑设备专业技术措施的12.8.3条:水平管或总立管固定点的布置,应保证分支管接点处的最大位移40mm。无分支接点的管段,间距应保证伸缩量不大于补偿器或自然补偿所能吸收的最大补偿量。,垂直双管系统、闭合管与立管同轴的垂直单管系统的连接散热器支管的立管,长度20m时,可在立管中间设固定卡;长度20m时,应采取补偿措施。立管穿楼板处,应加套管。固定卡以下长度10m的立管,应以三个弯头与干管连接。,全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调动力(第一版)2.8.8条:“连接散
6、热器的立管应保证管道分支接点由管道胀缩引起的最大位移不大于20mm。”,而在第二版的2.4.11条,除了仍沿用上述建议外,又新增了“垂直双管及跨越管与立管同轴的单管系统的散热器立管,长度20m时,可在立管中间设固定卡;长度20m时,应采取补偿措施。”,上述所谓“水平管或总立管”,是指管道分支接点较少的管段,“垂直双管及跨越管与立管同轴的单管系统”,显然是指管道分支接点较多的管段,所以引起位移的允许最大值要小一些,实际上是要求不大于10mm。,而对于无分支接点的管段,北京市建筑设计研究院建筑设备专业技术措施和全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调动力,都提出“间距应保证伸缩量不大于补偿器或自然补偿
7、所能吸收的最大补偿量。”,3.补偿器对固定支架作用力?固定支架承受的水平荷载包括:活动支架因热伸缩引起的摩擦反力;补偿器因热伸缩引起的弹性反力;因内压不平衡产生的推力。,1)力是矢量,有方向性。应在得到数值的同时,明确其方向。,2)应以每个固定支架为对象,分析来自补偿器弹性力、滑动支架摩擦力和内压不平衡推力作用的方向和数值。方向相同叠加,方向相反抵消,判断哪些是“平衡”的固定支架,哪些是“受力”的固定支架?,3)还应研究和比较哪些力是在热态运行时发生,哪些力是在冷态水压试验时发生?取“热态运行”或“冷态水压试验”时的较大值,作为固定支架强度设计的依据。,4)活动支架摩擦反力和补偿器弹性反力对于
8、固定支架作用力的大小和方向,弯管补偿器或波纹补偿器是相同的,但内压不平衡产生的推力则有显著的区别。这是波纹补偿器常出现工程事故的主要原因。,弯管补偿器,弯管补偿器的整体是弹性元件,依靠整体构件的变形以形成热伸缩的补偿量。但弯管本身是刚性的,在允许承压条件下,内压作用不会引起弯管内腔的变形。,对于弯管补偿器:内压力 P 均匀作用于管内各表面。其中:环向力作用于管壁,由管壁材料所承受,不会使管道内腔发生变形。,轴向力(即“盲板力”)作用于固定支架左侧,大小为内压 P 乘以管断面积,方向为。轴向力也作用于固定支架右侧,大小相同,方向为。由于两个力大小相等而方向相反,弯管补偿器内压对固定支架的合力为零
9、。,波纹补偿器,波纹补偿器是弹性元件,与弯管补偿器依靠整体构件的变形以形成补偿量不同,需要用波纹本身的变形以形成补偿量。热伸缩和内压作用,都会引起波纹本身的变形。,压力 P 均匀作用于管内各表面。其中:环向力作用于管壁,由管壁材料所承受。轴向力作用于波纹,引起波纹的变形,并通过管道作用于两端的固定支架。,固定支架左侧承受的轴向力,方向为,大小为P乘以波纹的断面积,即:,固定支架右侧承受作用于弯管处的轴向力(盲板力),方向也为,大小为P乘以管断面积,即:,由于两个力方向相同,内压对固定支架的作用力为两个力的合力。即:,例如:D300mm管道上波纹补偿器的直径为350mm,管内压力为1.0MPa。
10、内压对固定支架的作用力为两个力的合力约96kN:,如果水压试验压力为工作压力的1.5倍,则水压试验对固定支架的作用力将达到:14424kgf(14.4tf 140kN),而对于波纹补偿器左侧的固定支架,由于承受左侧另一个波纹补偿器的内压作用力,由于两个力大小相等而方向相反,合力为零,会是一个“平衡”固定支架。但是,当采取分段试压或其间有阀门关闭时,仍会是“受力”固定支架。,所以,第一,即使是相同的波纹补偿器,对固定支架的作用力也会因配置方式各异而不同。可见,把设计责任推给波纹补偿器厂家是没有道理的。,进行管系强度设计,是研究管系(包括补偿器)对固定支架的作用力,不是研究补偿器本身的刚度、承压、
11、补偿量和工作寿命,许多设计手册或教科书已阐述得很清楚,设计人员应该具备正确设计的能力,完全不应该依赖补偿器厂家的技术支持。,所以,第二,较大口径的室外管道当采取分段试压时,如果按照“平衡”固定支架设计,应设置临时止推支座,以防试压时损坏。对于一般室内管道,则宜均按照“受力”固定支架设计。,所以,第三,北京市建筑设计研究院建筑设备专业技术措施12.8.3条规定:D100mm的弯管补偿器,D50mm的波纹管或套筒补偿器,要进行固定支架生根结构的强度验算。,全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调动力(第二版)的2.4.11条的第7款,也有与此相同的规定。,4.其他问题:1)由于水压试验压力大于工作压力
12、(例如1.5倍),而活动支架摩擦反力和补偿器弹性反力只在热态运行时发生,波纹补偿器计算固定支架受力也可只按照冷态水压试验压力,而不计算活动支架摩擦反力和补偿器弹性反力。,2)由于直埋敷设管道应以管道保温层与土壤之间的轴向摩擦反力,取代“活动支架的摩擦反力”,而管道保温层与土壤之间的轴向摩擦反力较大,波纹补偿器宜成对布置,以使对固定支架两侧的作用力相近。,3)室内垂直管道上的波纹补偿器,宜布置在两个固定支架之间的上端,可以减小内压对固定支架的作用力。,4)不要过多地设置补偿器。钢管线膨胀系数为0.012 mm/m K,水平干管或总立管保证分支管接点处的最大位移40mm,中间固定、不设补偿器的直段
13、长度,一般散热器采暖系统,可达60m以上,空调水、地面辐射或冷却水系统更可达100m以上。,5)为增加安全度,应细化干管与分支管接点处的构造设计,例如:分支管用不少于两个弯头与干管连接等。6)有条件时,尽量采用弯曲管段自然补偿,并优先采用弯管补偿器。,五、设备的降噪和隔振设计1.噪声控制的若干主要环节 目的是减少设备的噪声对室内和室外环境的影响,使之符合标准的规定。“隔声”、“吸声”与“消声”的方法和途径,“声功率级”与“声压级”的关系与区别 要求高的房间,不能仅按一个频率而应按各倍频带中心频率计算 根据对不同频率的消声要求,选择不同性质的消声器,2.关于隔振 建筑物(特别是住宅类居住用建筑)
14、内各类风机和水泵泵)等设备振动,使之对其他环境的影响减弱到允许的程度。,3.振动传递比(T)F 设备驱动时的扰动频率 FO 减振体系的自振频率,各类建筑和设备振动传递比T的建议值,可参考北京市建筑设计研究院的的建筑设备专业设计技术措施。,4.设备的减振设计 就是确定如何达到减振体系的自振频率FO。ED 材料的动态弹性模量 ES 材料的静态弹性模量 Xcm 减振体系的静态压缩量,金属弹簧:,弹性材料,在静态压缩量相同的条件下,设备驱动时的扰动频率与振动传递比成反比(转速越低的设备,振动传递比越大)减振体系的静态压缩量,与减振体系的自振频率和振动传递比成反比。减振体系的自振频率与振动传递比成正比。
15、(减振要求越高,FO应该越小,XCM应该越大),举例(一)1)振动传递比:0.012)水泵的扰动频率:F=2900/60=48.133)要求减振体系的自振频率:,4)应采用金属弹簧隔振器5)求减振体系的静态压缩量,举例(二)1)振动传递比:0.012)水泵的扰动频率:F=1450/60=24.173)要求减振体系的自振频率:,4)应采用金属弹簧隔振器5)求减振体系的静态压缩量,举例(三)1)振动传递比:0.052)水泵的扰动频率:F=2900/60=48.133)要求减振体系的自振频率:,4)可采用非金属弹簧隔振器,如用金属弹簧隔振器,则:5)减振体系的静态压缩量:,举例(四)1)振动传递比:
16、0.202)水泵的扰动频率:F=2900/60=48.133)要求减振体系的自振频率:,4)可采用非金属弹簧隔振器,如用金属弹簧隔振器,则:5)减振体系的静态压缩量,5.隔振器的类型及其适应性1)减振体系的自振频率f05Hz(即减振要求较严格),应采用金属弹簧隔振器(预应力阻尼型)或空气弹簧隔振器。2)减振体系的自振频率5Hzf012 Hz,宜采用金属弹簧隔振器(预应力阻尼型)、空气弹簧隔振器或橡胶剪切型隔振器。,3)减振体系的自振频率f012Hz(即减振要求不太严格)时,可采用金属弹簧隔振器(预应力阻尼型)、空气弹簧隔振器、橡胶剪切型隔振器或橡胶隔振垫。,隔振器也可按设备转速确定:1)150
17、0r/min时,宜采用弹簧隔振器;2)1500r/min时,可采用橡胶等弹性材料的隔振垫或橡胶隔振器。,6.工程实例:对某地某行政综合大厦冷源机房噪声和振动的处理 1)基本情况2)原因的分析判断3)处理意见,六、水系统各类调节阀的正确使用1.静态调节和动态调节,管网的静态调节 静态平衡是按照设计条件的水力平衡。依靠系统的合理设计和水力平衡计算为主,不能满足时,配置必要的水力平衡用调节阀进行过剩压差节流,或设置增压水泵补充压差的不足。管网压差过剩调节主要依靠手动调节阀。管网压差不足调节主要采用增压水泵。当网路水力工况发生变化,需要重新进行手动调节。,管网的动态调节 动态平衡是发生偏离设计条件后利
18、用自动调节手段进行的跟踪水力平衡。供暖管网一般采用自力式调节阀:包括恒流量调节阀和恒差压调节阀。恒流量调节阀适用于定流量系统。外网压差变化时维持被调节对象设定流量稳定。恒压差调节阀适用于变流量系统。外网压差变化或被调节对象内部系统流量变化时,维持被调节对象设定压差稳定。,2.调节阀配置是否越多越好?如何理解采暖通风与空气调节设计规范4.8.14条的规定?“采暖系统各并联环路,应设置关闭和调节装置。”这一条条文说明的解释:“当有调节要求时,应设置调节阀无调节要求时,只需装设关闭用的阀门。”,阀门配置使用不当造成负面效应的工程实例 青海西宁某工程 采暖管道入口配置过于复杂,造成过大的压力损失,利少
19、而弊多。供水管和回水管共设有截止阀4个、止回阀1个、调节阀3个、过滤器2个,致使距离仅有数十公尺,自锅炉房循环水泵出口压力表至本入口供水管压力表的压力降20m水柱。如下图:,北京沙河某高层住宅配置了恒压差调节阀 某办公楼盲目配置了所有调节阀,所有阀门都只能调节过盈量。所有阀门都具备调节功能,只不过调节性能不同而已。所有阀门的调节手段都是改变阀开度,即改变阀的阻力特性S值。开度与S值成反比。,3.静态调节阀的特性 流量特性是指介质流过调节阀的相对流量与调节阀的相对开度之间的关系。理想的调节阀宜具备直线流量特性、等百分比流量特性或抛物线流量特性,并应有较大的阻力以达到必要的阀权度。,具备开度与流量
20、呈线性和高阻两个基本特征的水力平衡用手动调节阀,包括普通调节阀和平衡阀(平衡阀和普通调节阀的主要区别是在阀的两端留有测压口)。,4.动态调节阀的特性调节特性:恒流量、恒压差。驱动方式:自力式、外力驱动(电动、气动等)式。,恒流量调节阀 在外网压差3m的条件下,在对应于一定口径阀门的允许流量范围内,可手动设定被调节对象的额定流量。当外网压差发生变化时,根据阀外的压差信号自力改变阀的开度,使包括被调节对象的系统和调节阀在内的阻力特性S值,与阀外的压差P等比变化,维持被调节对象的流量稳定。,由于调节阀内被调节对象系统的阻力特性是不变的,仅可改变阀的开度以改变总阻力特性S值,故只需取调节阀两端的压差信
21、号,作为自力调节的依据,即使得调节阀两端的压差保持基本恒定。调节原理可用下式说明:P=S G2 G=(P/S)0.5,恒压差调节阀 在外网压差3m的条件下,在对应一定口径阀门的允许调节范围内,可手动设定阀后的压差。当末端设备采用自力式温控阀或其它调节构件时,阀前后的理想压差值为1030kPa,并不宜大于60kPa。因此要求维持被调节对象系统供回水的总压差基本恒定。,当受以下因素的影响时,被调节对象系统供回水的总压差将发生变化:1 由于外网压差增大,使阀后压差相应增大,恒压差调节阀可根据阀后的压差信号,自力改变阀的开度,使阀后压差稳定。,2 由于被调节对象的系统流量变小,使设置于供水入口的红阀后
22、的压力由于节流压降变小而升高,使设置于回水出口的兰阀前的压力由于节流压降变小而下降,调节阀组内被调节对象压差增大,可根据两个阀的压差信号,自力改变阀的开度,使阀后压差稳定。,由于恒压差调节阀是为保持被调节对象系统供回水的总压差基本恒定,需取被调节对象系统供回水两端的压差信号,作为自力调节的依据,即使得系统供回水两端的压差保持基本恒定。,根据上述原理:1 如仅在建筑采暖入口设置,可保持紧靠建筑采暖入口处的压差稳定。但如果被调节对象的干管系统有较大压降,由于各立管流量变化,离入口较远立管的压差仍不能保持稳定。因此,要求每一立管也要设置。,2 同例,如仅在立管设置,可保持立管根部的压差稳定。但如果立
23、管有较大压降,由于各户内系统流量变化,离立管根部较远的户内系统压差仍不能保持压差稳定。因此,要求每一户内系统也要设置。,保持压差稳定的其它方法 设被调节对象为两个并联环路组成,每一环路的流量为10m3/h,总流量为20m3/h。当一个环路被关断,而入口压差保持不变时:1 未关断环路的流量将增加。2 被调节对象总流量将减少。3 新流量将平衡于该流量通过公共段和未关断环路管段的阻力,仍等同于入口压差。,末端环路阻力占总阻力的比例不同时的流量变化,DBJ11-602-2006 居住建筑节能设计标准6.4.1条(部分强制性条文)室外管网应进行严格的水力平衡计算,使各环路之间(不包括公共段)的计算压力损
24、失相对差额不大于15。当室外管网水力平衡计算达不到上述要求时,热力站和建筑物热力入口应设置静态平衡阀。必要时应根据同一供热系统建筑物内系统的情况,设置自力式流量控制阀或自力式压差控制阀。,DBJ11-602-2006 居住建筑节能设计标准 6.4.1 条的条文说明:“实践证明,室内散热器恒温阀的动作引起系统压差的变化不会太大,因此,只在某些条件下需要设置流量控制阀或压差控制阀。”,如何看待标准或通用图集?任何国家或地方的“标准图集”或“通用图集”,都是推荐性的,供设计人选择引用,以减轻个体设计的重复劳动,并不具备规范或标准的同等效力。,5.分室温控的基本思想*采用质量较好的手动两通或三通调节阀
25、实施分室温度控制,可能更适合投资条件受限和供暖不足的普遍实际情况。*即使有条件采用恒温阀时,也应该在弄清楚其水力特性基础上,正确加以应用。,(1)适合于双管系统:高阻两通恒温阀 按不同预置设定功能分成若干型号 一般情况下应采用DN15,少量需采用DN20,无区别地采用较大口径不利于水力平衡。,(2)适合于单管系统:三通恒温阀和低阻两通恒温阀则必须有DN15、DN20、DN25甚至更大口径,以根据串接散热器的负荷适当选配。,*双管系统高阻两通恒温阀应用中的主要问题,是极易堵塞,对总体供热不足和运行管理粗放的系统,利少弊多。*恒温阀在单管系统中应用,则发生问题较多,最突出的是采用两通恒温阀加跨越管
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