冷冻水系统常见原理图设计、安装问题及对策分析

一 冷冻水系统原理图

二 冷冻水水质不符合要求导致效果差

例 常州赛博数码广场使用螺杆冷水机组， 1 年后出现机组效果越来越差，后检查发现整个管路内壁结上了一层厚厚的水垢，管道已经严重锈蚀，检查发现该地区水质偏硬，水系统没有水处理仪和软水装置，后将系统进行清洗并增加电子水处理仪及软水装置到目前系统一直运行正常。

冷冻水系统是一个封闭的系统，冷冻水水质需要满足以下要求，当水质不满足以下要求时，冷冻水循环系统需加装电子水处理仪，膨胀水箱的补水需加装软水仪， 冷却水质处理要求同冷冻水。 

三 水管管径设计偏小导致效果差

例 长沙新罗酒吧采用风冷模块机系统，整个建筑共 5 层，模块机组屋顶放置，1层和2层的所有风盘制冷效果很差，检查为管径偏小导致离机组远的末端缺水，最远1、2楼末端的冷冻水流量严重偏小，空调效果很差，后更换管路，空调效果良好。

空调冷冻水系统设计时，管道过大会增加投资费用，管道过小又不能保证效果， 应根据系统流量选择最经济的管径，各规格管径控制流量/冷量具体见下表： 

备注：

1、冷冻水水管≤DN150 采用镀锌钢管，＞DN150 采用无缝钢管；镀锌钢管 DN≤40 采用丝扣连接，＞DN40 的镀锌钢管和不锈钢管采用焊接。

2、 冷冻水系统流速不能大于 3 米/秒。

四 水泵扬程选择不当导致效果差或者噪音问题

例 广州白云酒店采用水环空调系统，运行中客户投诉顶层（ 9 楼）的客房楼板都在振动， 噪音大。检查发现房间的上方正好是空调水泵的安装位置， 水系统最不利环路长 300 米， 需求场程 28 米左右， 但实际水泵扬程选择 38 米，且水泵出口有个向上急转弯。过大的扬程使水泵转速、流量急剧增加， 水泵振动噪音也随之增加。调节水平干管上的阀门消耗部分水阻，振动还是较大，最后更换扬程较小的水泵， 振动及噪音问题解决。

水泵的扬程太小会导致末端机组的效果不好，扬程太大除了功耗增加外还容易导致噪音问题，所以选择合适的扬程对整个系统非常关键， 冷冻水泵扬程应按下列公式计算确定：
H=｛P1＋P2＋0.04L(1＋K)｝n
式中 

H——水泵所需扬程， m；
P1——空调主机机组阻力， m；
P2——空调末端机组阻力， m；
L——最不利环路总长， m；
K——最不利环路中局部阻力当量长度总和与直管总长的比值（ m），当最不利环路较长时 K 取.3～0.4，最不利环路较短时 K 取 0.5～0.7；
n——安全系数，一般取 1.1～1.2。

五 泵流量设计偏小导致机组效果差

例 徐州某商场选用 65 模块机组 8 台， 整体的空调效果都不理想，时有模块机出现水流保护停机。水流保护及效果差都表明系统水流量不足，于是检查水泵，整个系统共使用立式管道泵 4 台（ 3 用 1 备），单台流量 30m3/h，扬程 30 米，而主机需要流量为 89.6m3/h。整个水泵看似选择合适，实际流量偏小，因 3 台水泵并联时，流量衰减为原先理论流量的 83%，即 90*83%=74.7m3/h，小于需求的 89.6m3/h，所以导致整个水系统流量偏低，末端效果不好，同时主机水流保护，后将备用泵开启，整个系统运行正常。

水泵流量的选择需同时考虑主机需要的流量与末端需要的流量，一般按照末端需要的流量之和乘以0%的安全系数选取 ，在多台水泵并联时需要考虑一定的流量衰减，衰减量见下表：

六 水管路异程导致水力不平衡远端末端缺水效果差

例 河南新乡市新星宾馆使用模块机组，用户反映无论入住率多少有几个房间制冷效果不好，检查发现宾馆共有 3 层， 每层 50 个房间对称分布， 长达到 120 米，但水系统管路采用异程连接，管路太长水路失衡， 靠近空调立管的房间效果很好， 离立管最远端的房间未端因缺水效果很差，后将异程改为同程，无论近端或者远端的机组效果均很好。

水力平衡直接影响到机组的效果，当水平环路符合以下条件之一时，应采用同程连接：

1) 同一环路机组之间的最远距离超过 30 米；

2) 同一环路机组型号差别太大（如 FP-34 与 FP-238 在同一环路， 或空气处理机与风盘在同一环路）；

3) 同一环路接入机组数量超过 8 台；

4) 当立管上支管超过 3 路或水阻差异超过 15%时，应采用同程连接或在支管加装静态水力平衡阀。

5) 当模块机或者水冷螺杆（水源热泵）主机的数量超过 3 台时，主机之间必须使用同程连接。

程与异程的区别见下图：

七 高层建筑水系统分区不当导致底层软接、未端爆裂

例 河南信阳东方酒店采用地源热泵系统，运行 1 年后，出现多处软接爆裂。检查发现整个建筑 22 层，楼高 78 米，主机在地下室，水泵扬程 38 米， 但在设计时没有考虑分区， 1 层末端系统承压达 1.16Mpa，而 1系统采用的软接的承压规格为 1.0Mpa，软接长期承受高压导致爆裂。

在设计系统时，当水系统最大落差超过 70 米时， 需要考虑系统高低分区。 水系统最大压力=静水压力（水系统最高点与最低点落差） +静压（设计水泵的扬程输出） +动压（水泵启动瞬时产生，可忽略不计）。

不同机组的承压能力见下表， 核算压力接近或者超过以下压力数值时，需要对系统进行高低分区。

分区方式可以采用以下几种：

1) 采用中间层设备间设置板换的方式，用板换将高区与低区隔开，设备间有二次水泵，供应上区的末端， 此方法上区的末端配置要加大一号，弥补板换隔开后的温度衰减。

2) 高低分区， 低区与高区的主机都在地下室设备间，但是完全独立的两套系统。此方法高区的干管及管路附件需要采用高规格（如 2.5Mpa 承压）的附件。

3) 高低分区， 整个建筑为两套独立的系统， 低区主机放在地下室，高区主机放楼顶或设备层。

八 装膨胀水箱导致水系统管路软接爆裂

例 长沙某宾馆使用模块机组，制热运行时出现软接爆裂，检查发现未安装膨胀水箱，也不见安装定压罐，制热时系统中水膨胀使系统压力增加将软接胀破，后在屋顶安装开式膨胀水箱后，至今使用正常。

水在管路中会热胀冷缩，当管路完全封闭时，在冬天制热时膨胀的水会胀破水管，在夏天收缩的水会形成管路带气量增多导致水泵气蚀。所以冷冻水闭式的管路需要设置定压补水装置以实现夏天补水， 冬天容水。一般定压及补水装置主要有两种：1、落地式膨胀水箱（闭式、带补水、膨胀罐）， 2、高位开式膨胀水箱， 它们的选择标准如下表：

开式膨胀水箱的选型大小如下表：

注：高位开式膨胀水箱定压点宜设在循环水泵的吸人口处，定压点最低压力应使系统最高点压力高于大气压力 5kPa 以上， 且膨胀管上不应设置阀门， 高位开式膨胀水箱的定压点离水泵的吸入口之间的距离宜控制到 2 米以上。

落地式膨胀水箱的膨胀罐选型大小如下表：

注：

1、 落地式膨胀水箱的补水泵扬程=系统最高压力（势压） +5mH2O。

2、 落地式膨胀水箱的补水泵流量=系统冷冻水流量的 5℅～10℅。

九 水系统无防冻措施导致新风机组盘管冻裂

例 山东莱芜酒店投诉新风机组漏水，检查发现模块主机置于楼顶，整个建筑 12 层，每层均有一台新风吊柜，漏水当天停电，在主机未启动情况下开启新风机导致盘管冻裂。后更换空气处理机，并在新风机回水管上设置水流开关，与风机电源联锁， 后来一直运行良好。

北方地区为了防止新风机组的盘管冻裂，新风机组需要设置水电联锁，即在供回水上设置水流开关，当系统内水不流动时，新风机组及新风阀无法启动。在东北等极严寒地区，新风机除了做以上防冻保护外，还要做电预加热段，对新风做预热处理。

空调系统中所有的冷冻水管均需要做保温处理，严禁屏蔽机组的防冻保护，当机组冬季长时间不使用或者系统检修时，需放空整个系统中的存水防止冻裂水管。
十 冻水管道保温不好导致漏水

例 青岛某项目安装完成后，调试过程中发下有一处一直滴水，揭开天花发现这处因为施工人员疏忽没有保温。管道保温的目的是为了防止与裸露的管道接触的水蒸汽冷凝，导致滴水；同时也防止冷量无谓浪费。一般管道保温后仍然会有 5%的冷量会损失。

空调供回水管必须进行保温处理 ， 常用的保温材料有橡塑、复合橡塑（ RPE）、玻璃棉。其中在相同厚度下的保温效果是橡塑＞RFE＞PE＞玻璃棉， 目前使用最多的保温材料为柔性橡塑保温壳与离心玻璃棉，保温厚度根据室内的环境温度和供水温度之间的差值以及保温材料的传热系数进行计算。

常规情况下（室内环境温度 26℃，冷冻水夏季供水 7℃，冬季 45℃时），推荐的空调冷冻水系统水管保温厚度如下表： 

十一 主管不装 Y 型过滤器导致换热器阻冻裂

例 北京某商场水冷螺杆机组换热器冻坏，检查发现主管路上未装过滤器，拆开换热器发现内部许多焊渣等杂物，杂物将换热器堵塞，水流量减小最后导致换热器冻坏。

系统主管及未端前应安装 Y 型过滤器 ， 防止施工过程中形成的焊渣等的杂物阻塞主机换热器或未端盘管， 避免主机换热器冻坏或未端效果差，过滤器主要安装于末端和水泵的进水口上， 具体位置如下图：

十二 回阀选择不当导致备用泵损坏

例 广州万家生活馆螺杆机组机房内，卧式水泵 3 台并联，在出水立管上装升降式止回阀，结果止回阀永远开启，无法起到止回的作用，备用泵被冲坏，同时整个系统水短路，末端无法供水。后换成旋启式止回阀运行正常。

水泵的出水口必须安装止回阀 ， 止回阀分为旋启式止回阀和升降式止回阀，其中升降式止回阀只能安装在水平管道上，旋启式止回阀可以安装在水平和垂直管道上。

十三 机与管路之间未装软接导致机组漏水

西安渭水庄园安装的模块机组，在运行一年后主机进出水管接口处裂漏水，检查发现主机进出水口与水管之间未用软接连接，机组运行时的振动传递管路，管道在长期受力振动情况下发生裂，导致漏水。

机组或者水泵与管路之间必须使用软连接 ，软接分为橡胶软接与不锈钢波纹软接两种，其中橡胶软接多用于和水泵与制冷主机的进出水口，而不锈钢波纹软接多用于末端风盘， 软接的作用是减少在运行过程中造成的振动和晃动对管路的影响。

十四 管路系统必备附件设计安装要求

为方便机组调试及检修，管路系统上需安装阀门、压力表、温度计等必备附件，详细见下表：

十五 系统水容量不足导室温波动大

例 舟山王先生别墅装 42 的户式水机一台，反映制热时主机时开时停，内机吹风时冷时热，检查发现由于管路连接短，管内水容量小，开机水温很快达到设定温度，压缩机需停机 3 分钟，在此期间管道内的水温由 43 度下降到 32 度，末端吹出冷风。后来在出水管上加入一个蓄水箱，温度波动的问题解决。

水系统管路中水容量将影响系统的热稳定性，当水容量不足时会导致系统水温波动太大，超出设计范围，

根据热平衡议程和热稳定性要求，可按下式分别计算冬、夏季空调系统对水容量的最小要求， 当存水量不足时，应加装蓄水箱：

M=Qτ /(Cp△t)

式中 

Q——末端设备的供冷或供热量（ kw）；

τ ——热稳定性时间（ s），夏季 T=103 60s，冬季 T=33 60s；

Cp——水的比定压热容[kJ/(kg2 k)]

△t——水的温度波动要求值（夏季△t=5℃，冬季△t=3℃）。

当系统水容量不能满足要求时，应加大系统主管管径或增设一个储水箱。系统水容量计算系统的水容量为管道水容量与设备水容量之和。管道水容量按下式计算：

式中 

M——系统水容量（ kg）；

qi——某管径水管每米长的水容量（ kg/m）见下表；

Li——某管径水管的长度（ m）。

十六 管道内放水不尽导致管道冻裂

例 北京某酒店反映 80%的风盘被冻裂，后来检查发现，在安装试水后，管道内的存水未放干净导致盘管冻裂。

安装时末端应安装水平并高于干管，主机应安装水平否则无法放出水管或换热器内存水。当冬季最低气温低于 0 度时， 应将机组及管道内的存水放净或采取相应的防冻措施。

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