5.3.2 水流阻力
中央空调水系统的水流阻力一般是由各种设备、管件和管路产生的。从类型上讲,阻力一般可以分为沿程阻力和局部阻力。
因为设备是从厂家购买的,所以设备所产生的阻力数据可以由厂家在测试好后提供。管路和管件所产生的阻力则需要设计人员进行计算,其中管道所产生的阻力即为沿程阻力,管件所产生的阻力即为局部阻力。
5.3.2.1 沿程阻力
沿程阻力也称为摩擦阻力(Hf),它可以按式(5-5)计算得到

式中 Hf——沿程阻力(Pa);
λ——摩擦阻力系数,无因次数;
l——管段长度(m);
d——管路内径(m);
ρ——水的密度(1000kg/m3);
v——水的流速(m/s);
R——单位长度沿程阻力,即比摩阻(Pa/m)。
其中,比摩阻可以用式(5-6)表示为

冷水管的比摩阻值应该取100~300Pa/m,最大不应该超过400Pa/m,而较为常用的值为250Pa/m。
摩擦阻力系数λ与流体的性质、流态、流速、管路内径和内表面粗糙度有关,而对于湍流过渡区的λ可按式(5-7)进行计算

式中 K——管路内表面的绝对当量粗糙度(mm),闭式水系统宜取0.2mm,开式水系统宜取0.5mm,冷却水水系统宜取0.5mm;
Re——雷诺数,且Re=
;
ν——运动黏度(m2/s)。
当水温为20℃时,根据式(5-6)和式(5-7)可得冷水管路的摩擦水力计算表5-7。
表5-7 冷水管路摩擦水力计算表

(续)

(续)

(续)

表中:G——冷水流量(L/s);
RC——闭式水系统(绝对当量粗糙度K=0.2mm)的比摩阻(Pa/m);
RO——开式水系统(绝对当量粗糙度K=0.5mm)的比摩阻(Pa/m)。
各管段的冷水流量G,可按式(5-8)计算

式中
——该管段的空调冷负荷(W);
Δt——冷水供回水的温度差(℃)。
冷水量G可根据该管段所连接的末端设备的额定流量进行叠加计算得到。但要注意的是,叠加计算所得到的总水量已达到系统的总流量(水泵流量)时,则该管段的水量不应该再叠加。
5.3.2.2 局部阻力
当水在管路系统中流过弯头、三通等管件时,因为摩擦和涡流而产生的阻力为局部阻力,按式(5-9)计算

式中 Hd——局部阻力(Pa);
ζ——局部阻力系数,通过查表5-8和表5-9可得;
v——水流速(m/s)。
表5-8 阀门及管件局部阻力系数

表5-9 三通局部阻力系数

此外,再提供部分设备的局部压力损失值,当厂家所提供的设备压力损失值不明了时,可用做参考,见表5-10。
表5-10 部分设备压力损失值

5.3.2.3 总阻力
管路系统的水流阻力包括沿程阻力Hf和局部阻力Hd,某一环路的总阻力损失H应按式(5-10)进行计算

5.3.2.4 阻力平衡
计算各环路的总阻力与实际运行过程中的总阻力比较,若相差太大,则可能会在实际运行中出现水力失调,令室内热环境变差,使系统运行效率降低。
为保证系统中各空调末端装置能够正常地运行,故应对各并联环路进行阻力平衡,这就要求有合理的管路设置和必要调节阀门安装。
一般来说,各并联环路的压力损失相对差额不应大于15%。当大于该值时,应该先尽可能地改变系统的布置和管径的选择来减少个环路之间的压力损失差额,若计算差额仍大于15%时,再考虑安装流量调节阀门来平衡阻力。
但是,管路设置所受限制较多,一般情况下较难改变,故经常会增加具有自控功能的流量调节阀门,例如静态调节阀、平衡阀、动态流量调节阀和压差控制阀等,它们都在不同的系统特性(定流量或变流量)下安装使用。