空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)和可能出現(xiàn)的問題分析

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一、空調(diào)機(jī)房大小和凈深

　　1.1空調(diào)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(diào)機(jī)房建筑面積概算指標(biāo)

空調(diào)建筑面積
（m²）　 各層機(jī)組單風(fēng)道（定風(fēng)量或變風(fēng)量（m²）　 風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)
（各層機(jī)組）
（m²）　 雙風(fēng)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(shè)備層

　　布置原則：

　　20層以內(nèi)的高層建筑：宜在上部或下部設(shè)一個(gè)設(shè)備層

　　30層以內(nèi)的高層建筑：宜在上部和下部設(shè)兩個(gè)設(shè)備層

　　30層以上超高層建筑：宜在上、中、下分別設(shè)設(shè)備層

　　設(shè)備層內(nèi)管道布置原則：

　　離地 h≤2.0 m 　　　布置空調(diào)設(shè)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(diào)、通風(fēng)管道

　　h 〉4.6 m 　　 布置電線電纜

　　設(shè)備層層高概略

 

建筑面積（m²）　 設(shè)備層層高（m）　 建筑面積（m²）　 設(shè)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(fù)荷計(jì)算

　　2.1建筑物冷負(fù)荷概算指標(biāo)

建筑物　 冷負(fù)荷W/m²　 逗留者m²/人　 照明W/m²　 送風(fēng)量l/sm²　 顯冷負(fù)荷　 總冷負(fù)荷　 辦公室　 中部區(qū)　 65　 95　 10　 60　 5　 周邊　 110　 160　 10　 60　 6　 個(gè)人辦公室　 160　 240　 15　 60　 8　 會(huì)議室　 185　 270　 3　 60　 9　 學(xué)?！? 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(huì)堂
實(shí)驗(yàn)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(shù)室
公共場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)人員密度根據(jù)地區(qū)和設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)不同，取值差異較大，如果全按設(shè)計(jì)手冊(cè)中的指標(biāo)選取往往導(dǎo)致實(shí)踐中選取機(jī)組容量過小，無法達(dá)到要求：

　　以下是從實(shí)踐中得出的數(shù)據(jù)僅供參考：

　　設(shè)計(jì)商店空調(diào)時(shí)，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(fù)荷按40~60W/ m2.

　　三、冷凍水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　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(bǔ)水量（膨脹水箱）

　　水箱容積計(jì)算： Vp=a△tVs m3

　　Vp—膨脹水箱有效容積（即從信號(hào)管到溢流管之間高差內(nèi)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(nèi)的水容量 m3，即系統(tǒng)中管道和設(shè)備內(nèi)總?cè)菟?/p>

　　水系統(tǒng)中總?cè)菟浚↙/m2建筑面積）

 

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

 

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

　　當(dāng)110-70°C供暖系統(tǒng) V=0.038Vc

　　當(dāng)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(dāng)于檢查管到溢流管之間高度的容積），L；Vc——系統(tǒng)內(nèi)的水容量，L.

　　3.3空調(diào)冷凍水泵進(jìn)出口壓力不正常的原因分析

　　在密閉式空調(diào)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(dòng)阻力，其進(jìn)出口兩端的壓力差基本上等于水泵所提供的揚(yáng)程。

　　1、在遇有壓力不正常時(shí)，應(yīng)首考慮到系統(tǒng)內(nèi)是否已充滿水。這時(shí)可檢查膨脹水箱內(nèi)是否有水。膨脹水箱設(shè)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(bǔ)水的作用。如果補(bǔ)水閥被誤關(guān)閉，水則不能補(bǔ)入系統(tǒng)，這樣空氣就會(huì)進(jìn)行管網(wǎng)，造成水循環(huán)不暢，導(dǎo)致壓力不正常。

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

　　3、在許多空調(diào)工程中，除在循環(huán)泵入口設(shè)有大口徑過濾器外，風(fēng)機(jī)盤管及空調(diào)機(jī)處設(shè)有大口徑過濾器，過濾器多達(dá)幾百只甚至上千只。

　　在無縫管預(yù)安裝再鍍鋅兩次安裝的工程中，由于管網(wǎng)受污染的機(jī)會(huì)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(yán)重些。因此施工時(shí)要特別注意。

　　4、系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，水中不可避免混有空氣，這里要及時(shí)檢查所有的自動(dòng)排氣閥工作是否正常，并擰開風(fēng)機(jī)盤管排氣螺絲手動(dòng)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(dòng)。

　　5、在多臺(tái)冷凍水循環(huán)泵并聯(lián)的系統(tǒng)中，通常會(huì)有一臺(tái)備用泵。在調(diào)試運(yùn)用時(shí)要注意備用泵的進(jìn)出口閥門是否已關(guān)閉。止回閥閥瓣能否復(fù)位止回。如果止回閥失靈，其它泵運(yùn)行時(shí)冷凍水就有可能經(jīng)過備用泵短路，浪費(fèi)能量，影響壓力。

　　3.4冷水機(jī)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(tái)2800KW冷水機(jī)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(dá)50毫米以上，重達(dá)15T的冷水機(jī)組甚至從減振臺(tái)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(dān)心試壓時(shí)未經(jīng)清洗的污水會(huì)進(jìn)入冷水機(jī)組和水泵。由于在撓性接頭后加上鋼插板，當(dāng)作水壓試驗(yàn)時(shí)，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(gè)自由端，沿箭頭方向運(yùn)動(dòng)而最終推倒冷水機(jī)組。

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

　　3.5風(fēng)冷冷水機(jī)組無法啟動(dòng)之問題

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

　　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(gè)7層部分管內(nèi)充滿著空氣，水泵空轉(zhuǎn)著只是偶然吸了點(diǎn)水上來。分布在7層系統(tǒng)最高處的數(shù)個(gè)自動(dòng)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(nèi)空氣順利排出。

　　問題的解決：為了順利將系統(tǒng)內(nèi)空氣排出，將系統(tǒng)內(nèi)水放干凈后重新充水，充水時(shí)將所有高處自動(dòng)放氣閥取下并打開自動(dòng)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(shè)備充分放氣。

　　當(dāng)充水完畢后裝上各高點(diǎn)自動(dòng)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(shí)高時(shí)低的噴流將系統(tǒng)內(nèi)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(nèi)空氣越排得干凈，當(dāng)噴口水流高達(dá)6米左右，不再跌落時(shí)，噴流即可結(jié)束。關(guān)閉噴口處閥門，水泵出口表壓為0.25MPa，此時(shí)順利地開啟冷水機(jī)組。

　　3.6冷水機(jī)組因水流開關(guān)不能起動(dòng)之問題

　　問題的提出：1997年9月，廈門賓館8#樓2臺(tái)1350KW離心式冷水機(jī)組作啟動(dòng)調(diào)試。調(diào)試過程發(fā)現(xiàn)冷凍水系統(tǒng)水流開關(guān)閉合，冷卻水系統(tǒng)水流開關(guān)無法閉合而不能啟動(dòng)冷水機(jī)組。

　　問題的分析：觀察水流開關(guān)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(jìn)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(jìn)出水壓差為0.05MPa，說明冷凍水流量偏小。

　　仔細(xì)分析，可能是流量大小對(duì)水流開關(guān)影響。水流對(duì)水流開關(guān)簧片沖擊較小，水流開關(guān)簧后片角度合適帶動(dòng)搖臂觸點(diǎn)閉合。當(dāng)流量較大時(shí)，水流對(duì)水流開關(guān)簧片沖擊很大導(dǎo)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(guān)搖臂變直，開關(guān)觸點(diǎn)無法閉合。

　　四、冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1制冷機(jī)冷卻水量估算表

 

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

 

　　4.2冷卻水系統(tǒng)的補(bǔ)水量（補(bǔ)水管）

　　冷卻水系統(tǒng)的補(bǔ)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(dāng)選用逆流式冷卻塔或橫流失冷卻塔時(shí),空調(diào)冷卻水的補(bǔ)水量應(yīng)為：

　　電動(dòng)制冷1.2—1.6%

　　溴化鋰吸收式制冷 1.4—1.8%

　　還應(yīng)綜合考慮各種因素的影響,因蒸發(fā)損失是按最大冷負(fù)荷計(jì)算的,實(shí)際上出現(xiàn)最大冷負(fù)荷的時(shí)間是很短的,空調(diào)系統(tǒng)絕大多數(shù)時(shí)間是部分負(fù)荷下運(yùn)行的,如果把上述補(bǔ)水量適當(dāng)減少一點(diǎn),絕大多數(shù)時(shí)間都能在控制的濃度倍數(shù)下運(yùn)行,很短時(shí)間內(nèi)水質(zhì)超出要求的范圍,不會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生危害。

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

　　4.3冷卻水系統(tǒng)存在的問題

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

　?。?）并聯(lián)兩臺(tái)或更多的冷卻塔吸入管道的阻力不平衡。當(dāng)單臺(tái)使用時(shí)經(jīng)常有空氣吸入，造成水擊、振動(dòng)等。且有的溢流，有的補(bǔ)水。

　?。?）各塔的水盤水位應(yīng)安裝在同一標(biāo)高上，各盤之間作平衡管連通。接管時(shí)注意各塔至總干管上的水力平衡。做自動(dòng)控制時(shí)供回水支管上均加電動(dòng)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(tái)150T/h圓形逆流低噪冷卻塔，系統(tǒng)運(yùn)行半個(gè)月，發(fā)現(xiàn)冷卻塔漂水嚴(yán)重，觀察運(yùn)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(jī)組冷凝器進(jìn)出水管處壓力表，發(fā)現(xiàn)進(jìn)出水壓差高達(dá)0.2Mpa,說明進(jìn)出冷凝器水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出額定之流量。觀測(cè)冷卻水泵運(yùn)行電流，也可說明流量超過額定流量。觀察塔頂布水器運(yùn)轉(zhuǎn)情況，布水器轉(zhuǎn)動(dòng)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(yáng)程，只有通過閥門調(diào)節(jié)。一邊觀察進(jìn)出水壓力表，一邊調(diào)整閥門開啟度將進(jìn)出水反差鎖定在0.08MP.調(diào)整冷卻塔布水器噴射角度旋轉(zhuǎn)向水平方面15度。

　　五、冷凝水系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.1冷凝水管的設(shè)計(jì)

　　通常，可以根據(jù)機(jī)組的冷負(fù)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(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)。

　　風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組、整體式空調(diào)器、組合式空調(diào)機(jī)組等運(yùn)行過程中產(chǎn)生的冷凝水，必須及時(shí)予以排走。排放冷凝水管道的設(shè)計(jì)，應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

　　沿水流方向，水平管道應(yīng)保持不小于千分之一的坡度；且不允許有積水部位。

　　當(dāng)冷凝水盤位于機(jī)組負(fù)壓區(qū)段時(shí)，凝水盤的出水口處必須設(shè)置水封，水封的高度應(yīng)比凝水盤處的負(fù)壓（相當(dāng)于水柱溫度）大50％左右。水封的出口，應(yīng)與大氣相通。

　　為了防止冷凝水管道表面產(chǎn)生結(jié)露，必須進(jìn)行防結(jié)露驗(yàn)算。

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

　?。?）采用鍍鋅鋼管時(shí)，一般應(yīng)進(jìn)行結(jié)露驗(yàn)算，通常應(yīng)設(shè)置保溫層。

　　冷凝水立管的頂部，應(yīng)設(shè)計(jì)通向大氣的透氣管。

　　設(shè)計(jì)和布置冷凝水管路時(shí)，必須認(rèn)真考慮定期沖洗的可能性，并應(yīng)設(shè)計(jì)安排必要的設(shè)施。

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

　　一般情況下，每1kW冷負(fù)荷每1h約產(chǎn)生0.4kg左右冷凝水；在潛熱負(fù)荷較高的場(chǎng)合，每1kW冷負(fù)荷每1h約產(chǎn)生0.8kg冷凝水。

　　5.2空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題

　?。?）放氣排污。在水系統(tǒng)的頂點(diǎn)要設(shè)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(diǎn)應(yīng)設(shè)泄水管。

　　（2）熱脹、冷縮。對(duì)于和度超過40m的直管段，必須裝伸縮器。在重要設(shè)備與重要的控制閥前應(yīng)裝水過濾器。

　　（3）對(duì)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(shí)在從計(jì)算上、設(shè)計(jì)上都平衡不了的，適當(dāng)采用平衡閥。

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

　?。?）所有的控制閥門均應(yīng)裝在風(fēng)機(jī)盤管冷凍水的回水管上。

　?。?）注意坡度、坡向、保溫防凍。