空調水系統(tǒng)設計和可能出現(xiàn)的問題分析

申請免費試用、咨詢電話：400-8352-114

一、空調機房大小和凈深

　　1.1空調面積占建筑面積比例

建筑類型　 比例（%）　 建筑類型　 比例（%）　 旅游旅館、飯店　 70~80　 醫(yī)院　 15~35　 辦公樓、展覽中心　 65~80　 百貨商店　 50~65　 劇院、電影院、俱樂部　 75~85　 　 　 　　

　　1.2空調機房建筑面積概算指標

空調建筑面積
（m²）　 各層機組單風道（定風量或變風量（m²）　 風機盤管加新風
（各層機組）
（m²）　 雙風道
（m²）　 平均估算值
（m²）　 1000　 75（7.5）　 —　 70（7.0）　 70（7.0）　 3000　 190（6.3）　 120（4.0）　 200（6.7）　 200（6.6）　 5000　 310（6.2）　 200（4.0）　 300（6.0）　 290（5.8）　 10000　 550（5.5）　 350（3.5）　 500（5.0）　 450（4.5）　 15000　 750（5.0）　 550（3.7）　 600（4.0）　 600（4.0）　 20000　 960（4.8）　 730（3.7）　 700（3.5）　 770（3.8）　 25000　 1200（4.8）　 850（3.4）　 900（3.2）　 920（3.7）　 30000　 1400（4.7）　 1000（3.0）　 1000（3.0）　 1090（3.6）　

　　1.3設備層

　　布置原則：

　　20層以內的高層建筑：宜在上部或下部設一個設備層

　　30層以內的高層建筑：宜在上部和下部設兩個設備層

　　30層以上超高層建筑：宜在上、中、下分別設設備層

　　設備層內管道布置原則：

　　離地 h≤2.0 m 　　　布置空調設備，水泵等

　　h=2.5~3.0 m 　 布置冷、熱水管道

　　h=3.6~4.6 m 　 布置空調、通風管道

　　h 〉4.6 m 　　 布置電線電纜

　　設備層層高概略

 

建筑面積（m²）　 設備層層高（m）　 建筑面積（m²）　 設備層層高（m）　 1000　 4.0　 15000　 5.5　 3000　 4.5　 20000　 6.0　 5000　 4.5　 25000　 6.0　 10000　 5.0　 30000　 6.5　

 

　　二、冷負荷計算

　　2.1建筑物冷負荷概算指標

建筑物　 冷負荷W/m²　 逗留者m²/人　 照明W/m²　 送風量l/sm²　 顯冷負荷　 總冷負荷　 辦公室　 中部區(qū)　 65　 95　 10　 60　 5　 周邊　 110　 160　 10　 60　 6　 個人辦公室　 160　 240　 15　 60　 8　 會議室　 185　 270　 3　 60　 9　 學?！? 教室
圖書館
自助餐廳　 130　 190　 2.5　 40　 9　 130　 190　 6　 30　 9　 150　 260　 1.5　 30　 10　 公寓　 高層，南向
高層，北向　 110　 160　 10　 20　 10　 80　 130　 10　 20　 9　 戲院、大會堂
實驗室
圖書館、博物館　 110
150
95　 260
230
150　 1
10
10　 20
50
40　 12
10
8　 醫(yī)院　 手術室
公共場所　 110
50　 380
150　 6
10　 20
30　 8
8　 衛(wèi)生所、診所
理發(fā)室、美容院　 130
110　 200
200　 10
4　 40
50　 10
10　 百貨商店　 地下
中間層
上層　 150
130
110　 250
225
200　 1.5
2
3　 40
60
40　 12
10
8　 藥店
零售店
精品店
酒吧
餐廳　 110
110
110
130
110　 210
160
160
260
320　 3
2.5
5
2
2　 30
40
30
15
17　 10
10
10
10
12　 飯店　 房間
公共場所　 80
110　 130
160　 10
10　 15
15　 7
8　 工廠　 裝配室
輕工業(yè)　 150
160　 260
260　 3.5
15　 45
30　 9
10　

　　注：

　　商場人員密度根據(jù)地區(qū)和設計人員的經驗不同，取值差異較大，如果全按設計手冊中的指標選取往往導致實踐中選取機組容量過小，無法達到要求：

　　以下是從實踐中得出的數(shù)據(jù)僅供參考：

　　設計商店空調時，營業(yè)廳的人數(shù)取值：大型百貨樓，一層按1.5~2人/ m2，其它層按1人/ m2；一般商店按0.9~1.0人/ m2.商店的照明負荷按40~60W/ m2.

　　三、冷凍水系統(tǒng)設計

　　3.1系統(tǒng)冷凍水和冷卻水流量估算/RT（冷噸 1RT=3516.91W）

水量 　 冷凍水（或鹽水） 　 冷卻水 　 冷凍水 　 鹽水 　 制冰 　 冷卻塔 　 自來水 　 海水 　 L/s 　 0.14～0.20 　 0.25～0.40 　 0.64～1.25 　 0.20～0.25 　 0.13 　 0.20 　

　　3.2冷凍水系統(tǒng)的補水量（膨脹水箱）

　　水箱容積計算： Vp=a△tVs m3

　　Vp—膨脹水箱有效容積（即從信號管到溢流管之間高差內的容積）m3 a —水的體積膨脹系數(shù)，a=0.0006 L/℃△t—最大的水溫變化值 ℃Vs—系統(tǒng)內的水容量 m3，即系統(tǒng)中管道和設備內總容水量

　　水系統(tǒng)中總容水量（L/m2建筑面積）

 

系統(tǒng)型式 　 全空氣系統(tǒng) 　 空氣-水空調系統(tǒng) 　 供冷時 　 0.40~0.55 　 0.70~1.30 　 供暖時 　 1.25~2.00 　 1.20~1.90 　

 

　　供暖系統(tǒng)： 當95-70°C供暖系統(tǒng) V=0.031Vc

　　當110-70°C供暖系統(tǒng) V=0.038Vc

　　當130-70°C供暖系統(tǒng) V=0.043Vc

　　式中V——膨脹水箱的有效容積（即相當于檢查管到溢流管之間高度的容積），L；Vc——系統(tǒng)內的水容量，L.

　　3.3空調冷凍水泵進出口壓力不正常的原因分析

　　在密閉式空調冷凍水系統(tǒng)中，循環(huán)泵的作用主要是用來克服冷凍水在管網(wǎng)中的流動阻力，其進出口兩端的壓力差基本上等于水泵所提供的揚程。

　　1、在遇有壓力不正常時，應首考慮到系統(tǒng)內是否已充滿水。這時可檢查膨脹水箱內是否有水。膨脹水箱設在系統(tǒng)的最高處，具有容納系統(tǒng)冷凍水膨脹量和向系統(tǒng)補水的作用。如果補水閥被誤關閉，水則不能補入系統(tǒng)，這樣空氣就會進行管網(wǎng)，造成水循環(huán)不暢，導致壓力不正常。

　　2、如果系統(tǒng)中閥門操作不當，將會造成管網(wǎng)阻力不平衡，流量分配不均，從而影響水泵進出口壓力不正常。

　　3、在許多空調工程中，除在循環(huán)泵入口設有大口徑過濾器外，風機盤管及空調機處設有大口徑過濾器，過濾器多達幾百只甚至上千只。

　　在無縫管預安裝再鍍鋅兩次安裝的工程中，由于管網(wǎng)受污染的機會小些，過濾器堵塞的情況要好些，但在一次焊接的工程中則要嚴重些。因此施工時要特別注意。

　　4、系統(tǒng)運行時，水中不可避免混有空氣，這里要及時檢查所有的自動排氣閥工作是否正常，并擰開風機盤管排氣螺絲手動排氣。特別要注意立管頂端最易積聚空氣，阻礙冷凍水正常流動。

　　5、在多臺冷凍水循環(huán)泵并聯(lián)的系統(tǒng)中，通常會有一臺備用泵。在調試運用時要注意備用泵的進出口閥門是否已關閉。止回閥閥瓣能否復位止回。如果止回閥失靈，其它泵運行時冷凍水就有可能經過備用泵短路，浪費能量，影響壓力。

　　3.4冷水機組、水泵被推倒之問題

　　問題的提出：1998年3月，廈門大西洋海景城4臺2800KW冷水機組以及配套冷凍水泵和冷卻水泵在試壓過程中發(fā)生水平推移達50毫米以上，重達15T的冷水機組甚至從減振臺座上被推倒。所有橡膠撓性接頭均被拉直至橢圓形。

　　問題的分析：原業(yè)主和施工人員擔心試壓時未經清洗的污水會進入冷水機組和水泵。由于在撓性接頭后加上鋼插板，當作水壓試驗時，作用于鋼插板的水壓力由于撓性接頭的伸縮性而成為一個自由端，沿箭頭方向運動而最終推倒冷水機組。

　　問題的解決：拆去損壞的撓性接頭，冷水機組，水泵復位，試壓時連同冷水機組水泵一道并入系統(tǒng)同時試驗，若要加鋼插板也只能加壓閥門后，撓性接頭前。

　　3.5風冷冷水機組無法啟動之問題

　　問題的提出：1998年4月，廈門共和電子城空調系統(tǒng)。系統(tǒng)作試運行時發(fā)現(xiàn)冷凍水泵出口壓力僅0.01MPa，設于冷水機組回水管入口處壓力表為0MPa，在此情況下冷水機組水流開關無法閉合，機組亦無法啟動。

　　問題的分析：以上現(xiàn)象和僅有0.01MPa出水壓力說明水泵和整個7層部分管內充滿著空氣，水泵空轉著只是偶然吸了點水上來。分布在7層系統(tǒng)最高處的數(shù)個自動放氣閥也不起作用。

　　分析其原因，主要是膨脹水箱高度距水泵入口處僅2米，如此低的水壓力無法將系統(tǒng)高處管內空氣順利排出。

　　問題的解決：為了順利將系統(tǒng)內空氣排出，將系統(tǒng)內水放干凈后重新充水，充水時將所有高處自動放氣閥取下并打開自動放氣閥前的閥門。要求充分緩慢，讓水緩慢地由下區(qū)漫及上區(qū)，漫及上區(qū)后下區(qū)末端設備充分放氣。

　　當充水完畢后裝上各高點自動放氣閥，僅留水泵出口管放氣閥管口（下稱噴口）處放氣閥不裝。開啟水泵，噴口處水流呈音樂噴泉狀態(tài)，時高時低的噴流將系統(tǒng)內空氣緩慢地帶出來，隨著噴流的越來越高以及越來越穩(wěn)定，說明系統(tǒng)內空氣越排得干凈，當噴口水流高達6米左右，不再跌落時，噴流即可結束。關閉噴口處閥門，水泵出口表壓為0.25MPa，此時順利地開啟冷水機組。

　　3.6冷水機組因水流開關不能起動之問題

　　問題的提出：1997年9月，廈門賓館8#樓2臺1350KW離心式冷水機組作啟動調試。調試過程發(fā)現(xiàn)冷凍水系統(tǒng)水流開關閉合，冷卻水系統(tǒng)水流開關無法閉合而不能啟動冷水機組。

　　問題的分析：觀察水流開關安裝位置是符合裝在5倍管道長度直管段上，基本符合要求，觀察冷凝器冷卻水進出水壓差為0.18MPa，說明冷卻水流量很大。觀察蒸發(fā)器冷凍水進出水壓差為0.05MPa，說明冷凍水流量偏小。

　　仔細分析，可能是流量大小對水流開關影響。水流對水流開關簧片沖擊較小，水流開關簧后片角度合適帶動搖臂觸點閉合。當流量較大時，水流對水流開關簧片沖擊很大導致簧片沿水流方面后彎得很利害，再由于插入管口偏大，后彎的簧片頂住管口處，過度的簧片后彎反而使水流開關搖臂變直，開關觸點無法閉合。

　　四、冷卻水系統(tǒng)設計4.1制冷機冷卻水量估算表

 

活塞式制冷機（t/kw） 　 0.215 　 離心式制冷機（t/kw） 　 0.258 　 吸收式制冷機（t/kw） 　 0.3 　 螺桿式制冷機（t/kw） 　 0.193~0.322 　

 

　　4.2冷卻水系統(tǒng)的補水量（補水管）

　　冷卻水系統(tǒng)的補水量包括：

　　1 蒸發(fā)損失；2 漂水損失 3 排污損失 4 泄水損失

　　當選用逆流式冷卻塔或橫流失冷卻塔時,空調冷卻水的補水量應為：

　　電動制冷1.2—1.6%

　　溴化鋰吸收式制冷 1.4—1.8%

　　還應綜合考慮各種因素的影響,因蒸發(fā)損失是按最大冷負荷計算的,實際上出現(xiàn)最大冷負荷的時間是很短的,空調系統(tǒng)絕大多數(shù)時間是部分負荷下運行的,如果把上述補水量適當減少一點,絕大多數(shù)時間都能在控制的濃度倍數(shù)下運行,很短時間內水質超出要求的范圍,不會對系統(tǒng)產生危害。

　　綜上所述,建議冷卻水系統(tǒng)的補水量取為循環(huán)水量的1—1.6%,電制冷、水質好時，取小值，溴化鋰吸收式制冷、水質差時，取大值。

　　4.3冷卻水系統(tǒng)存在的問題

　?。?）吸入管道上阻力過大，而且返上返下管內窩氣，冷卻水量減少，使系統(tǒng)不能正常運行。

　　（2）并聯(lián)兩臺或更多的冷卻塔吸入管道的阻力不平衡。當單臺使用時經常有空氣吸入，造成水擊、振動等。且有的溢流，有的補水。

　　（3）各塔的水盤水位應安裝在同一標高上，各盤之間作平衡管連通。接管時注意各塔至總干管上的水力平衡。做自動控制時供回水支管上均加電動閥。

　　4.4冷卻塔漂水過大之問題

　　問題的提出：1997年8月，廈門合作銀行一臺150T/h圓形逆流低噪冷卻塔，系統(tǒng)運行半個月，發(fā)現(xiàn)冷卻塔漂水嚴重，觀察運行中的冷卻塔，可看到一股白霧沖天而起，并有小水珠飄臉的感覺。

　　問題的分析：觀察冷水機組冷凝器進出水管處壓力表，發(fā)現(xiàn)進出水壓差高達0.2Mpa,說明進出冷凝器水量遠遠超出額定之流量。觀測冷卻水泵運行電流，也可說明流量超過額定流量。觀察塔頂布水器運轉情況，布水器轉動飛快，布水器噴口噴射角度過于朝下，水高速噴出噴口后霧化和水沖擊填料層濺激起小水珠是漂水過大的直接原因。

　　問題的解決：由于系統(tǒng)全套安裝完畢，已無法更改冷卻水泵流量和揚程，只有通過閥門調節(jié)。一邊觀察進出水壓力表，一邊調整閥門開啟度將進出水反差鎖定在0.08MP.調整冷卻塔布水器噴射角度旋轉向水平方面15度。

　　五、冷凝水系統(tǒng)設計5.1冷凝水管的設計

　　通常，可以根據(jù)機組的冷負荷Q（kW）按下列數(shù)據(jù)近似選定冷凝水管的公稱直徑；

 

Q≤7kW 　 DN＝20mm 　 Q＝7.1～17.6kW 　 DN＝25mm 　 Q=101～176kW 　 DN＝40mm 　 Q＝177～598kW 　 DN＝50mm 　 Q=599～1055kW 　 DN＝80mm 　 Q＝1056～1512kW 　 DN＝100mm 　 Q=1513～12462kW 　 DN＝125mm 　 Q>12462kW 　 DN＝150mm 　

 

　　注：（1）DN＝15mm的管道，不推薦使用。

　?。?）立管的公稱直徑，就與水平干管的直徑相同。

　?。?）本資料引自美國“McQUAY”水源熱泵空調設計手冊。

　　風機盤管機組、整體式空調器、組合式空調機組等運行過程中產生的冷凝水，必須及時予以排走。排放冷凝水管道的設計，應注意以下事項：

　　沿水流方向，水平管道應保持不小于千分之一的坡度；且不允許有積水部位。

　　當冷凝水盤位于機組負壓區(qū)段時，凝水盤的出水口處必須設置水封，水封的高度應比凝水盤處的負壓（相當于水柱溫度）大50％左右。水封的出口，應與大氣相通。

　　為了防止冷凝水管道表面產生結露，必須進行防結露驗算。

　　注：（1）采用聚氯乙烯塑料管時，一般可以不必進行防結露的保溫和隔汽處理。

　　（2）采用鍍鋅鋼管時，一般應進行結露驗算，通常應設置保溫層。

　　冷凝水立管的頂部，應設計通向大氣的透氣管。

　　設計和布置冷凝水管路時，必須認真考慮定期沖洗的可能性，并應設計安排必要的設施。

　　冷凝水管的公稱直徑DN（mm），應根據(jù)通過冷凝水的流量計算確定。

　　一般情況下，每1kW冷負荷每1h約產生0.4kg左右冷凝水；在潛熱負荷較高的場合，每1kW冷負荷每1h約產生0.8kg冷凝水。

　　5.2空調水系統(tǒng)設計中應注意的問題

　?。?）放氣排污。在水系統(tǒng)的頂點要設排氣閥或排氣管，防止形成氣塞；在主立管的最下端（根部）要有排除污物的支管并帶閥門；在所有的低點應設泄水管。

　?。?）熱脹、冷縮。對于和度超過40m的直管段，必須裝伸縮器。在重要設備與重要的控制閥前應裝水過濾器。

　?。?）對于并聯(lián)工作的冷卻塔，一定要安裝平衡管。

　?。?）注意管網(wǎng)的布局，盡量使系統(tǒng)先天平衡。實在從計算上、設計上都平衡不了的，適當采用平衡閥。

　　（5）要注意計算管道推力。選好固定點，做好固定支架。特別是大管道水溫高時更得注意。

　?。?）所有的控制閥門均應裝在風機盤管冷凍水的回水管上。

　?。?）注意坡度、坡向、保溫防凍。