暖通空调工程设计方法与系统分析系列之水、热水系统

水系统：

一.空调水系统的组成

空调水系统包括冷(热)水系统、冷却水系统和冷凝水排放系统：冷冻水循环系统：来自空调设备的冷冻水回水经集水器、除污器、循环水泵，进入冷水机组蒸发器内、吸收了制冷剂蒸发的冷量，使其温度降低成为冷冻水，进入分水器后再送入空调设备的表冷器或冷却盘管内，与被处理的空气进行热交换后，再回到冷水机组内进行循环再冷却。

热水循环系统：主要是完成冬季空调设备所需的热量，使其加热空气用，热水循环系统需包含热源部分。

冷却水循环系统：进入到冷水机组的冷凝器的冷却水吸收冷凝器内的制冷剂放出的热量而温度升高，然后进入室外冷却塔散热降温、通过冷却水循环水泵进行循环冷却，不断带走制冷剂冷凝放出的热量，以保证冷水机组的制冷循环。

冷凝水排放系统：排放空调器表冷器表面因结露而形成的冷凝水的水管。

空调水系统的分类：

1.按照冷媒水的循环方式分：

1）开式循环系统：它的末端管路是与大气相通的，冷媒回水集中进入建筑物的回水箱或蓄冷水池内，再由循环泵将回水打入冷水机组的蒸发器内，经重新冷却后的冷媒供水被输送至整个系统。

典型的开式循环系统有：组合式空调机组采用喷水室处理空气的冷媒水系统、具有蓄冷水池的冷媒水系统等。

2）闭式循环系统：冷媒水在系统内进行密闭循环，不与大气相接触为了容纳系统中水体积的膨胀，在系统的最高点设膨胀水箱。

典型的闭式循环系统有：组合式空调机组采用表冷器处理空气以及风机盘管机组、新风机组的冷媒水系统等。

闭式循环的优点：

1．由于管路不与大气相接触，管道与设备不易腐蚀。

2．不需为高处设备提供静水压力，循环水泵的压力低，从而水泵的功率相对较小。

3．由于没有回水箱、不需重力回水、回水不需另设水泵等，因而投资省、系统简单。

闭式循环的缺点：

1．蓄冷能力小，低负荷时，冷冻机也需经常开动。

2．膨胀水箱的补水有时需要另设加压水泵。

开式系统的优点是：冷水箱有一定的蓄冷能力，可以减少冷冻机的开启时间，增加能量调节能力，且冷水温度的波动可以小一些。

开式系统的缺点是：

1．冷水与大气接触，循环水中含氧量高，易腐蚀管路。

2．末端设备（喷水池、表冷器）与冷冻站高差较大时，水泵则须克服高差造

成的静水压力，增加耗电量。

3．如果喷水池较低，不能直接自流回到冷冻站时，则需增加回水池和回水泵。

4．如果采用自流回水，回水的管径较大，会增加投资。

2.按照供、回水管路的布置方式分：

1）同程式系统：供、回水干管中的水流方向相同（顺流），经过每一环路的管路总长度相等。阻力相近。

同程式系统的优点：系统的水力稳定性好，各设备间的水流量分配均衡，调节方便。

同程式系统的缺点：由于采用回程管，管道的长度增加，水阻力增大，使水泵的能耗增加，并且增加了初投资。

2）异程式系统：供、回水干管中的水流方向相反（逆流），经过每一环路的管路总长度不相等。需在各并联管网上增加相应的调节阀来调节水网平衡。

异程式系统的优点：异程式系统简单，耗用管材少，施工难度小。

异程式系统的缺点：各并联环路管路长度不等，阻力不等，水流量分配难以平衡。

同程式与异程式的比较：

同程式布置——水流量分配和调节都比较方便，容易达到水力平衡，但需要设回程管、管路长，初投资稍高，要占用一定的建筑空间。

异程式布置——水流量分配和调节都比较麻烦，不容易达到水力平衡，需要安装平衡阀，无需回程管，管道长度较短。

对于由风机盘管机组（或新风机组）组成的供、回水系统，因支管环路的阻力不大且比较接近，而干管环路较长、阻力占的比例较大，故采用同程式布置；当风机盘管数量较大时，也应尽量采用同程布置。

对于向若干台组合式空调机组的表冷器供水的系统，因支管环路的阻力较之主干管路的阻力大得多，故采用异程式布置。

3.按照运行调节方法分：

1） 定流量系统：系统中循环水量保持不变，当空调负荷变化时，通过改变供、回水的温差来适应。

2）变流量系统：系统中供回水温差保持不变，当空调负荷变化时，通过改变供水量来适应。

所谓定流量和变流量均指负荷侧环路而言。

冷源侧应保持定流量，其理由是：

（1）保证冷水机组蒸发器的传热效率；

（2）避免蒸发器因缺水而冻裂；

（3）保持冷水机组工作稳定。

4.按照系统中循环泵的配置方式分：

1）一次泵（一级泵）系统：是指冷源侧与负荷侧合用一组循环泵的系统，它又可分为一次泵定流量系统和一次变流量系统(对负荷侧而言）。

一次泵变流量系统：

一次泵变流量系统的控制原理：

当空调房间负荷下降时，负荷侧各用户的二通调节阀相继关闭，供、回水总管之间的压差超过了设定值，此时，压差控制器动作，让旁通管路上的二通调节阀打开，使部分冷媒水不经末端设备而从旁通管直接返回冷水机组，从而确保冷水机组的水量不变。

只有当供、回水总管之间的压差到达规定的上限值，也就是说，通过旁通管路的水量相当于一台循环泵的流量时，可停止一台循环泵和一台冷水机组的工作。

旁通管的管径按一台冷水机组的水流量确定，通常为一台冷水机组流量的110%。

一次泵变流量系统的设计和应用：

一次泵的扬程是按克服负荷侧最不利环路上的各种阻力与冷源侧环路上的各种阻力之和来确定的。不能适应各供水分区压力降相差较悬殊的情况。对于负荷侧压力降较小的环路来说，循环泵的压力对该环路有较多的富余，此时只好利用分水器上通向该环路的阀门节流掉，形成无效的能量消耗。

因此，当空调冷媒水系统的规模和总压力损失均不太大、各分区供水环路彼此间的压力损失相差不太悬殊时，冷媒水循环泵宜采用一次泵。

2) 二次泵（二级泵）系统：是指冷源侧和负荷侧分别配置循环泵的系统，也就是说，冷源侧循环泵和负荷侧循环泵是相互分开的。

二次泵系统 ：

由冷水机组、供回水总管、一次泵和旁通管组成一次环路，也称冷源侧环路；

由二次泵、空调末端设备、供回水管路与旁通管组成二次环路，也称负荷侧环路。

一次回路：回水总管→一次泵→冷水机组→供水总管。

一次回路负责冷冻水的制备。

二次回路：供水总管→二次泵→末端设备→回水总管。

二次回路负责冷冻水的输配。

二次泵变流量系统的控制原理：

1）一次环路按定流量运行，采用“一泵对一机“的方式，一次泵的扬程为冷水机组的蒸发器阻力与一次环路各部件阻力之和。

2）二次环路按变流量运行，二次泵的台数，不必与一次泵相对应，主要满足供水分区的需要。二次泵的台数必须大于或等于设计所划分的二次供水环路数。二次泵的扬程为空调末端设备的阻力与二次环路各部件阻力之和。

二次泵变流量系统的设计与应用：

二次泵变流量系统的特点是：系统较复杂、自控要求高、初投资大，可以实现水泵的变流量运行，能节省输送能耗并能适应供水分区的不同压力降等。因此，当系统规模和总压力损失均大、各分区之间压力损失的差额较为悬殊时，冷媒水的循环泵宜采用二次泵。

根据我国的工程实践，除了“系统较大，负荷侧环路多，且压差相差悬殊，各环路的负荷变化较大”等条件外，还要考虑“资金、机房和管理都有条件者”才可以采用二次泵系统。

空调水系统的承压和分区：

1、空调冷冻水系统的承压

1.系统的最高压力：在系统的最低处或水泵的出口处，设计时应对各个点的压力进行分析，以选择合理的设备。在图 所示的系统中分析下列三种情况：

a.系统停止运行时，A点承压最大：PA= 9.81 h

b.系统正常运行时，A点和 B点均可能承压最大：PB= 9.81×h1+Pg–HCB

PA= 9.81×h+Pg–HCB–HBA

c.当系统开始运行时，阀门可能处于关闭状态，则 B 点压力最大（等于静水压力与水泵全压之和）：

PB=9.81×h1+P

2、冷冻水系统的垂直分区

空调水系统的分区通常有两种方式，即按水系统承受的压力来分区和按承担空调负荷的特性来分区。

(1)分区的原则：空调水系统是否要分区，主要由空调末端设备和制冷设备的允许承压来考虑。一般来说，当建筑总高度H≤100m时，冷媒水系统不宜竖向分区，可以“一泵到顶”。

目前，我国空调设备生产厂家生产的空调机组和风机盘管机组的承压能力为1.0MPa，特殊要求可以达到1.6MPa；对于压缩式冷水机组，一般承压能力为1.0MPa，加强型可达1.7MPa，特别加强型可达2.0MPa对于溴化锂吸收式冷温水机组，一般承压能力为0.8MPa，特殊要求也可以提高其承压能力。至于输水用的普通焊接钢管一般承压能力为2.0MPa，阀门等配件一般也在1.6 MPa以下。

根据以上分析，当建筑中高度H小于70m时，设备工作压力1.0MPa就可满足要求；当建筑总高度为70～110m时，设备工作压力1.6 MPa可满足要求。所以凡高度在110m以下的建筑，完全可以“一泵到顶”，不必分区。当建筑总高度在110m以上时，空调冷媒水系统竖向必须分区。

在100m以上超高层建筑中，通常采用以下几种竖向分区的方法：

1)不同分区水系统合用同一冷热源，用换热器作为分界设备。

优点：高低两区共用一个集中的冷热源机房，形式简单，仍保持闭式循环，运行费用较低。

缺点：与低区相比，高区在供冷时冷冻水温度要高几度；在供暖时热水温度要低几度。同样条件下，高区选用的空调设备规格要比低区的稍大。

各个分区的高度应不超出换热器的承压能力。

2)不同分区各自设冷热源，自成独立水系统。

机房并置于建筑物中部的设备层内

机房分别置于建筑物的底层和顶层：

底层系统冷却塔可布置于裙房屋顶上，顶层系统的冷却塔可布置于楼顶上，故工程实施较容易。但机房分散，管理不便。

独立水系统的竖向分区方式，缺点是各系统间相互独立，冷水机组、水泵等设备均不能互为备用，增大了投资；且在低负荷时，各系统设备均在低负荷下运行，效率降低，能耗增大。

3）当建筑总高度在100～120m时，对高区的若干层可采用自带冷（热）源的空调器（水源热泵系统或多联机系统），而将冷水机组设在地下设备层。

冷冻水系统设计及设备选型：

1、主机选型：

主机选型注意事项：

a、一般来说，单机名义工况制冷量小于或等于116kW的场合，以选用活塞式、涡旋式冷水机组为宜；单机容量为116-700kW的场合，以选用活塞式冷水机组或螺杆式冷水机组为宜；单机容量为700-1054kW的场合，以选用螺杆式或离心式冷水机组为宜；单机容量在1758kW以上的场合，应选用离心式冷水机组。

b、冷水机组台数的确定，一个冷冻站内选用冷水机机组台数多与少，各有利弊。从调节灵活、有利于节能的角度考虑，台数多些为好；从设备投资、占地面积及维修管理等方面考虑，台数不宜太多，多为2-5台。机组台数的多少应按空调工程规模的大小、空调负荷变化规律及部分负荷运行的调节要求而定：规范中规定不宜少于2台；当小型工程仅设1台时，应选择调节性能优良、运行可靠的机型。

2、水泵选型

1）、水泵选择原则及注意事项:

a、首先要满足最高运行工况的流量和扬程,并使水泵的工作状态点处于高效率范围；

b、泵的流量和扬程应有10%~20%的富裕量；

c、当流量较大时,宜考虑多台并联运行,并联台数不宜超过三台；

d、多台泵并联运行时,应尽可能选择同型号水泵；

e、选泵时必须考虑系统压力对泵体的作用,注意水泵壳体和填料的承压能力以及轴向推力对密封环和轴封的影响。高层建筑水系统采用闭式循环时,系统的压力大大超过系统克服沿程摩擦和局部阻力损失所需的压力,在选用水泵时应注明所承受的静压值,必要时由制造厂家做特殊处理；

f、一般工程可按总管长的5~7m/100m选取损失扬程,再加上设备的损失扬程，即得到闭式系统水泵总扬程；开式系统总扬程与闭式系统总扬程不同，除系统损失扬程与设备的损失扬程外，还得加上系统的静水压力。

g、两管制空气调节水系统，宜分别设置冷水和热水循环泵。当冷水循环泵兼作冬季的热水循环泵使用时，冬、夏季水泵运行的台数及单台水泵的流量、扬程应与系统工况相吻合；

h、一次泵系统的冷水泵以及二次泵系统中一次冷水泵的台数和流量，应与冷水机组的台数及蒸发器的额定流量相对应；

i、二次泵系统的二次冷水泵台数应按系统的分区和每个分区的流量调节方式确定，每个分区不宜少于2台；

j、空气调节热水泵台数应根据供热系统规划和运行调节方式确定，不宜少于2台；严寒及寒冷地区，当热水泵不超过3台时，其中一台宜设置为备用泵。

注意水泵并联运行时流量情况：

由表可见：水泵并联运行时，流量有所衰减；当并联台数超过3台时，衰减尤为厉害。故强烈建议：

1.选用多台水泵时，要考虑流量的衰减，留有余量。

2.空调系统中水泵并联不宜超过3台，即进行制冷主机选择时也不宜超过三台。

2）、冷冻水泵扬程的确定：

最不利环路阻力计算经验公式如下：

Hmax=hm+hs+0.05L×（1+K）+P

式中：hm—机组蒸发器的水压降，mH2O；

hs—最不利环路中并联的各台空调末端装置的水压损失最大一台水压降，0.05L：沿程损失取每100m管长约5mH2O；

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，当最不利环路较长时K取0.2-0.3；最不利环路较短是K取0.4-0.6。

P—开式系统的静水高度，mH2O，闭式系统则为0。

再乘以1.1～1.2的安全系数。

（1）冷冻水泵扬程的组成：

制冷机组蒸发器水阻力：一般为5~7mH2O；（具体可参看产品样本）

末端设备（空气处理机组、风机盘管等）表冷器或蒸发器水阻力：一般为5~7mH2O；（具体值可参看产品样本）

回水过滤器，二通调节阀等的阻力，一般为3~5mH2O；

分水器、集水器水阻力：一般一个为3mH2O；

制冷系统水管路沿程阻力和局部阻力损失：一般为7~10mH2O；综上所述，冷冻水泵扬程为26~35mH2O。

（2）冷却水泵扬程的组成：

制冷机组冷凝器水阻力：一般为5~7mH2O；（具体值可参看产品样本）

冷却塔喷头喷水压力：一般为2~3mH2O；

冷却塔（开式冷却塔）接水盘到喷嘴的高差：一般为2~3mH2O；

回水过滤器，二通调节阀等的阻力，一般为3~5mH2O；

制冷系统水管路沿程阻力和局部阻力损失：一般为5~8mH2O；

综上所述，冷却水泵扬程为17~26mH2O。

注意：扬程的计算要根据制冷系统的具体情况而定，不可照搬经验值!

3）、水泵的连接

1．在连接水泵的吸入管和压出管上宜安装软性接头，有利于降低和减弱水泵的震动和噪声的传递。

2．水泵的出口宜装止回阀，目的是为了防止水泵突然断电时水逆流，而使水泵的叶轮受损。

3．水泵的吸入管和压出管上应分别设置进口阀和出口阀，目的是便水泵不运行时能不排空系统内的存水而进行检修，进口阀通常是全开，常采用价廉、流动阻力小的闸阀，但绝对不允许做调节水量用，以防水泵产生气蚀。而出口宜采用有较好调节性能、结构稳定可靠的截止阀或蝶阀。

4．安装在立管上的止回阀的下游应设有放水管，便于管道清洗和排污。

5．水泵的出水管上应装有压力表和温度计，以利检测；如果水箱从低位水箱吸水，吸水管上还应装有真空表。

3、空调水系统定压的功能

1.防止水系统中的水汽化，也就是说，水系统中压力最小，水温最高处的压力要高于该处水汽化的饱和压力。

2.防止水系统的水倒空，也就是说，必须保证水系统无论在运行中，还是停止运行时，管路及设备内都要充满水，以防系统倒空，吸入空气；为此，必须保证管道中任何一点的压力都要高于大气压力。

供暖及空调水系统的定压补水方式大致有：高位膨胀水箱加定频补水泵、密闭定压补水装置(各种形式的气压罐加定频补水泵)、变频补水泵加超压泄水、定频补水泵加超压泄水等。

GB50019—2003《采暖通风与空气调节设计规范》第6.4.13条规定，“宜采用高位膨胀水箱定压”，而条文说明更强调“推荐优先采用”。

在工程中，应优先采用高位开式膨胀水箱，因为它运行时无需消耗电能，工作稳定可靠。只有当建筑物无法设置高位开式膨胀水箱时，采用气压罐方式。

开式膨胀水箱定压的补水系统：

膨胀水箱：

在闭式循环的空调水系统中，膨胀水箱的作用：

①容纳水受热膨胀后多余的体积；

②向系统补水排气；

③解决系统的定压问题。

膨胀水箱的设置和配管：

膨胀水箱的安装高度，应至少高出系统最高点0.5m（通常取1.0 ～1.5m）。

膨胀水箱上的配管有膨胀管、信号管、溢水管、排水管和循环水管等。从信号管至溢出水管之间的膨胀水箱容积，就是有效膨胀容积。

膨胀水箱的容积和选型：

① 膨胀水箱的容积是由系统中水容量和最大的水温变化幅度决定的,可以用下式计算确定：

Vp=α*△t * Vs

Vp—膨胀水量 ，（m3/h）

α—水的体积膨胀系数，α=0.0006L/℃

△t—水的平均温差，冷水取15℃，热水取45℃

Vs—系统内的水容量，m3 （系统中管道和设备内存水量总和）。

估算时膨胀量Vp：冷水约0.1L／kW；热水约0.3 L／kW。或按下表：

空调水系统的单位水容量表(L／m2建筑面积)

②调节水量的确定：调节水量Vt为补水泵3min的流量，且保持水箱调节水位不小于200mm。估算时一般取膨胀水量的一半。

③膨胀水箱的有效容积：V＝Vp+Vt,一般V取1.5Vp

膨胀管管径的确定：

4、空调水系统的坡度,排气,泄水, 除污：

空调供回水管坡度一般要求采用0.003，不得小于0.002。如因条件限制，可无坡度敷设，但管中的水流速度不得小于0.6m/s。

空调水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。

空气调节水系统应在最高处设置排气装置,在管道上下拐弯及立管的底部设置泄水装置。

冷水机组或换热器、循环水泵、补水泵等设备的入口管道上，应根据需要设置过滤器或除污器。

自动排气阀：

水系统防止“气塞”的措施：

1）管道设坡度及坡向，避免气体积聚；

2）保持管道流速>0.3m/s；

3）在可能形成气体积聚的管路上，安装性能可靠的自动排气阀。

优质自动排气阀由阀体和阻断阀两部分组成，一般为黄铜制作。阀体拆装时，阻断阀能自动封闭管路。如果没有阻断阀，则应增设关闭阀门。

集气罐：通常用于采暖系统，集气罐口径大于等于干管管径的1.5~2倍，使集气罐中水流速<0.05m/s。接DN15的排气管。

手动放风门：采暖散热器和风机盘管上一般都设有手动放风门用于排除空气。

5、集水器，分水器

在空调水系统中，为有利于各空调分区流量分配和调节灵活方便，常常在供、回水干管上设置分水器和集水器，再从分水器和集水器分别连接各空调分区的供水管和回水管，这样在一定程度上也起到均压的作用。

分水器和集水器的筒身直径，可按并联接管的总流量和通过分水器和积水器时的断面流速为1.0～1.5m/s来确定。流量特别大时，允许增大流速，但最大不宜超过4.0m/s。也可以按经验估算法来确定管径，即D=1.5～3.0dmax，其中dmax为支管中的最大管径。

分水器和集水器上应安装压力表和温度计，并应加强保温。在其底部应有排污管接口，管径一般为DN40。

集分水器尺寸确定：

管径的确定：按并连接管的总流量通过集管断面流速V=1.0-1.5m/s确定，最大不宜超过4m/s。分支管管内流速一般为V=2.0m/s。

6、水系统阀件：

水系统中设置的阀一般有两个作用：一是起调节作用，调节管网中的水量，另外是起关断作用，如变换季节时的冷、热源转换，或设备检修时，用阀门关断。分为截断阀类、调节阀类、分流阀类、止回阀类、安全阀 。

单向阀（止回阀）：一种只允许介质向一个方向流动的阀门，具有严格的方向性，主要用于防止水倒流的管路上 ，有水平安装和垂直安装之分。

电动压差旁通阀：

压差调节装置的工作原理：压差调节装置由压差控制器、电动执行机构、调节阀、测压管以及旁通管等组成，其工作原理是压差控制器通过测压管对空调系统的供回水管的压差进行检测，根据其结果与设定压差值的比较，输出控制信号由电动执行机构通过控制阀杆的行程或转角改变调节阀的开度，从而控制供水管与回水管之间旁通管道的冷冻水流量，最终保证系统的压差恒定在设定的压差值。当系统运行压差高于设定压差时，压差控制器输出信号，使电动调节阀打开或开度加大，旁通管路流量增大，使系统压差趋于设定值；当系统压差低于设定压差时，电动调节阀开度减小，旁通流量减小，使系统压差维持在设定值。

平衡阀：

1.平衡阀作用：

平衡阀是一种特殊功能的阀门，有定量的测量功能和调节功能，系统调试时，调试人员通过与专用智能仪表人机对话，对平衡阀进行调整，即可实现系统的水力平衡。

它具有良好的流量调节特性，相对流量与相对开度呈线性关系。

有精确的阀门开度指示，最小读数为阀门全开度的1%。

有可靠的开度锁定记忆装置，阀门开度变动后可恢复至原锁定位置。

有截止功能，安装了平衡阀就不必再安装截止阀。

平衡阀属于调节阀范畴，它的工作原理是通过改变阀芯与阀座的间隙（即开度），改变流体流经阀门的流通阻力，达到调节流量的目的。平衡阀相当于一个局部阻力可以改变的节流元件。

2.按照功能和用途分为：

动态平衡阀(原理是使末端流量不会因为管网压力波动受影响，

适用于异程管路，变流量水系统）

（1）动态平衡电动调节阀〔空调箱、新风机组用〕

在一个阀体上实现动态流量平衡和比例积分调节同步的功能。可根据水温自动进行季节转换，保持冬夏两季的水力平衡。

（2）动态平衡电动二通阀（风机盘管用）

在一个阀体上实现电动二通阀和动态平衡同步的功能，以保证风机盘管的用量稳定。进入盘管水流量的变化只与温度有关而与系统压力变化无关。

（3）动态压差平衡阀（分集水器间用）

具备保持系统供回水间压差稳定的功能。当供回水压差超过设定值时，阀门开始工作调节，直至供回水的压差稳定在设定值状态下。

3.选用平衡阀时应注意事项：

1）阀门的压差(降)△p应大于3kPa，否则会影响测量的准确性，而阀门的局部阻力系数为10～14，按此折算出管内水流速度应大于0.7m／s，这样可使阀门口径与管径相同，不作变径。

2）平衡阀应尽可能设在回水管上，以保证供水压力不致降低。

3）为使流经阀门前后的水流稳定，保证测量精度，平衡阀应尽可能安装在直管段上，满足阀前为5D、阀后为2D的要求(D为管道公称直径)。当阀前为水泵时，直管段长度应加大至10D。

7、空调冷凝水系统设计

1．系统形式：一般采用开式重力非满管流。

2．凝水管材料

为避免管道腐蚀，冷凝水管道可采用聚氯乙烯塑料管或镀锌钢管，不宜采用焊接钢管。当采用镀锌钢管时，为防止冷凝水管道表面结露，通常需设置保温层。

3.冷凝水管道的设置

1 当空气调节设备的冷凝水盘位于机组的正压段时，冷凝水盘的出水口宜设置水封；位于负压段时，必须设置水封，水封的高度应比集水盘处的负压(水柱高)大50％左右。水封的出口与大气相通。

2 冷凝水盘的泄水支管沿水流方向坡度不宜小于0.01；冷凝水水平干管不宜过长，其坡度不应小于0.002，且不允许有集水部位。

3 冷凝水水平干管始端应设置扫除口。

4 冷凝水管道宜采用排水塑料管或热镀锌铜管，管道应采取防凝露措施。

5 冷凝水排入污水系统时,应有空气隔断措施，冷凝水管不得与室内密闭雨水系统直接连接。

6 冷凝水管管径应按冷凝水的流量和管道坡度确定。

7 冷凝水立管顶部应设计通大气的透气管。

空气凝结水管管径估算表

冷却水系统设计：

1、冷却水的制造设备—冷却塔

冷却塔是一种特殊的热交换器，它利用水和空气的接触，通过热交换与质交换来排放冷却水所吸收的空调系统废热。

冷却塔俗称冷水塔、凉水塔等，其种类繁多。

按通风方式分为自然通风冷却塔、机械通风冷却塔、混合通风冷却塔。

按水和空气的接触方式分为干式冷却塔、湿式冷却塔、干湿式冷却塔。

按水和空气流动方向的相对关系分为逆流式冷却塔、横流式冷却塔、混流式冷却塔。

其它：如喷流式冷却塔、无风机冷却塔、双曲线冷却塔、无填料喷雾式冷却塔等。

此外，还有密闭式冷却塔。

圆形逆流式冷却塔：

方形横流式冷却塔：

横流式冷却塔是指空气通过填料是横向流动的。冷却塔中空气和水热交换不如逆流式冷却塔充分，冷却效果较差。但是由于冷却塔不需要专门设置进风口。所以塔体的高度低，而且配水比较均匀，另外配水管的高度较低，工作时水泵的扬程低，耗电较小。

方形逆流式冷却塔：

逆流式冷却塔：在塔内空气和水通过填料时的流动方向是相逆的，热水从上向下淋洒，而空气从下向上流动。冷却效果比较好，横断面积相对较小，其缺点是配水不够均，而且塔体高度较大。

横流式和逆流式的比较：

冷却塔的工作原理：

冷却水在冷却塔中的散热方式：接触散热和蒸发散热。

接触散热：

冷却水与空气接触时，视冷却塔进水温度Tw1与空气温度Tq1的不同，有三种传热情况：

当Tw1＞Tq1时，冷却水向空气传递热量，冷却水得到冷却；当Tw1＝Tq1时，冷却水与空气无热量传递，冷却水温不变；当Tw1＜Tq1时，空气向冷却水传递热量，冷却水温度升高。

因此，当外界环境温度等于或高于冷却水温时，冷却塔的接触散热冷却失效。这时，其冷却效果将完全取决于冷却水的蒸发散热，冷却效果将明显降低。

蒸发散热：

气象因素对冷却水蒸发散热的影响：

空气温度的影响：气温（干球温度）越高，蒸发散热越强烈；

空气湿度的影响：空气的相对湿度越小，蒸发散热越快；相反，环境湿度大，蒸发散热就差。当空气中的水蒸气达到饱和时，蒸发无法进行，蒸发散热量等于零。

空气压力的影响：空气压力越低，水就越容易蒸发。提高冷却塔的通风量，可以有效降低冷却水表面的静压力，有利于冷却水的蒸发散热。

风速的影响：风速越大，对流传热系数越大。除密闭式冷却塔以外，各种开敞式冷却塔都需要利用自然通风或机械通风。

综上所述，冷却水在冷却塔中的冷却过程是与大气进行热量交换的过程，其冷却效果受大气气象条件的综合影响很大。

冷却水散热的几种状况：

设接触散热量为Qj，蒸发散热量为Qc，总散热量为Q，则：

当Tw1＞Tq1时，接触散热和蒸发散热都由冷却水向空气传热，冷却水所散发的总热量为Q=Qj+Qc。

当Tw1= Tq1时，接触散热量Qj= 0，冷却水的散热量仅为蒸发散热量，即总散热量Q=Qc。

当Tv＜Tw1＜Tq1时，接触散热是空气向冷却水传热，使冷却水温度升高；蒸发散热是冷却水向空气传热，使冷却水温度降低。则冷却水散热量Q = Qc－Qj，如果Qj＜Qc，则Q=Qc－Qj＞0，冷却水温降低，散热有效；Qj＝Qc，则Q=Qc－Qj =0，冷却水温不变，散热无效；Qj＞Qc，则Q=Qc－Qj＜0，冷却水温升高，散热失效。

可见，冷却水的散热与室外气象条件关系很大，具有不确定性。

评价冷却塔冷却性能的技术指标：

衡量冷却塔的冷却性能常用三个指标：

冷却塔的进水温度Tw1和出水温度Tw2之差ΔTw，ΔTw被称为冷却温差。温差ΔTw越大，则冷却效果越好，所需的冷却水流量越少。

出水温度Tw2和空气湿球温度Tv之差ΔTv，ΔTv称为冷却幅高，简称冷幅。ΔTv越小，则冷却效果越好。但ΔTv不可能等于零，一般为3～4℃。温差ΔTw与冷幅ΔTv之比，称为冷却效率η，简称冷效，η=ΔTw /ΔTv。

注：湿球温度Tv代表在当地气温条件下，水可能被冷却的最低温度，也是冷却塔出水温度的极限值。

冷却塔的淋水密度。淋水密度指1m2有效面积上每小时所能冷却的水量。淋水密度大，则冷却塔的运行效率高；淋水密度小，则运行效率低。

2、空调冷却水系统

空调冷却水系统是指由冷水机组的冷凝器、冷却塔、冷却水箱和冷却水循环泵等组成的循环冷却水系统。

冷却水泵的安装位置：

空调冷却水系统大多数是开式系统，其冷却塔的扬程水位及大气压力是唯一可提供给冷却水泵吸入端的正压。因此，冷却水泵必须安装在冷水机组冷凝器的进水端，以减小系统的输送能耗。水泵的安装位置也应尽可能低。

冷却水系统最常见的管路配置：

水泵、冷水机组、冷却塔一一对应配置

优点：各台冷水机组的冷却水系统各自独立，流量匹配；各个冷却塔之间也无需设置“平衡管”。

缺点：耗用的管材较多，初投资较大。

水泵、冷水机组、冷却塔均各自并联的冷却水管路

优点：各种设备均不用另外配备备用设备；使用的管材少，投资小。

缺点：当冷水机组（冷凝器）大小不相同时，设备之间的冷却水流量匹配较困难。

当数台冷却塔并联使用时，要特别注意避免因并联管路阻力不平衡而造成水量分配不均现象。因此：

一.冷却塔的进水支管和出水支管上均要安装电动控制阀；

二.各个冷却塔的集水池之间采用平衡管连接；

三.是采用比进水干管大两号的出水集管。

3、冷却塔的设置位置

（1）冷却塔应布置在环境清洁、气流通畅、通风良好、远离高温的地方，以确保其冷却效率。

（2）多台冷却塔并联使用时，冷却塔之间应设平衡管 或共用连通水槽，以避免各台冷却塔补水和溢水不均匀，造成浪费。平衡管的管径宜比总回水管的管径放大一号，且与各塔出水管的连接应为管顶平接。

（3）冷却塔的总供、回水管之间，宜设旁通管并装电动两通调节阀或采三通调节阀调节控制，保证冷却水混合温度满足冷水机组对冷却水低温保护要求；并宜采用出水温度控制风机启停或变频调速控制，达到节电目的。

4、冷却水管路的计算：

（1）冷却塔冷却水量：W=Q/[c（tW1-tW2）] kg/s

式中，Q—冷却塔排走的热量，KW；

（tW1-tW2）—冷却塔的进出水温差,℃；

2）、冷却水泵扬程：HP=hf+hd+hm+hs+ho

式中 hf、hd—总的沿程阻力和局部阻力，mH2O；

hm—冷凝器阻力，mH2O；

hs—冷却塔中水的提升高度（从冷却塔盛水池到喷嘴的高度），mH2O；

ho—冷却塔喷嘴喷雾压力，约等于5 mH2O。

再乘以1.1～1.2的安全系数。

我们建议：电动制冷时，冷却塔的补水量取为冷却水流量的1%~2%；溴化锂吸收式冷水机组的补水量取为冷却水流量的2%~2.5%。

5、冷却塔供冷系统

热水设计：

常见热水供水方式一：

说明：

1、热水循环泵、回水泵承受水温不得低于60℃。

2、进水一般为自来水，需要在机组的进水口安装过滤器，防止杂质进入机组；若水质较差，则需安装电子水处理仪进行处理，以保证水质。

3、加热运行说明：当水箱水位达到中水位时，热水循环泵开启，补水电磁阀打开，机组启动制热，向储热水箱补水；当水箱水位达到高水位的时候，机组停机。

4、回水控制：当用户侧水系统长时间无用水时，系统水管内水温下降到某一设定值，回水泵启动，将储热水箱内的热水吸入管网，使管内水温上升；当热水管中水温升至储热水箱水温时，水泵关闭，从而保证取水点水温与储热水箱水温保持一致。

常见热水供水方式二：

说明：

1、热水循环泵、回水泵承受水温不得低于60℃。

2、最多可以16台机组并联在同一系统使用。各台机组的进水口必须安装球阀，调节机组进水流量。

3、进水一般为自来水，需要在机组的进水口安装过滤器，防止杂质进入机组；若水质较差，则需安装电子水处理仪进行处理，以保证水质。

加热运行说明：当水箱水位低于中水位时，热水循环泵开启，补水电磁阀打开，机组启动制热，向储热水箱补水；当水箱水位达到高水位的时候，机组停机。

4、回水控制：当用户侧水系统长时间无用水时，系统水管内水温下降到某一设定值，回水泵启动，将储热水箱内的热水吸入管网，使管内水温上升；当热水管中水温升至储热水箱水温时，水泵关闭，从而保证取水点水温与储热水箱水温保持一致。

1、热水量的确定

参数确定：

冬季最低日平均温度—《暖通设计室外参数表》

冷水的计算温度—应以当地最冷月平均水温资料确定。当无水温资料时，查得广东地面冷水的计算温度10-15 ℃ （《建筑给排水设计规范GB50015-2009》P96）

额定机组自来水进水温度15 ℃，热水出水温度为55 ℃。

热水定额按需统计：

《建筑给排水设计规范GB50015-2009》 P92《热水用水定额》表（此规范为60℃热水标准），因此计算热水量时应转换成机组热水出水温度55℃的热水量。

2.热水耗热量

根据热水用水量和被加热水的温升，按下式计算：

Q=cm△t

其中：

Q—设计每天的耗热量（ Kcal ）

△t—冷热水温差（ ℃ ）

m—每天用水量（kg）

c—水的比热（1Kcal/kg.℃）。

3.设备选型

⑴.热泵热水机组选型：

将按照以上方式计算出的热水耗热量单位换算成KW，即可参照产品手册进行选型。

W=Q/(860*t)

Q-每天热水热负荷 Kcal ;

860--热量与功率的换算值，1kw=860 Kcal/s;

t--机组工作的时间小时（一般按照每天工作10~14小时计算）

W--机组总功率KW

⑵. 储热水箱（罐）选型：

V水箱 =L*A*h*K/H

V水箱--储水箱容积m3；

L---每天热水用量m3；

A---热水小时变化数（最高日最高时用水量与该日平均是用水量的比值，《建筑给排水设计规范》上可查）；

h---保证用水高峰小时数，一般取2-5小时；

K---安全系数，取1.1-1.3左右；

H---不同建筑热水日用水时间（小时，《建筑给排水设计规范》上可查）；

住宅热水小时变化系数：

热水循环泵：循环水泵的扬程应为主机中冷媒-水路换热器水压降△P（约5KPa）、主机与水箱热水进水管高度差Z、管路沿程阻力损失和局部阻力损失四项之和的1.1~1.2倍。沿程阻力损失和局部阻力损失应从水力计算求出，做估算时，局部阻力损失可取5m水柱，沿程损失可取每100m管长约5m水柱，若管路长为L，总结为经验公式为：H=△P+Z+5m+0.05L

当机组和水箱同层安装时，水泵额定扬程15m以上。

水泵的流量约为主机进水流量的1.3倍。

冷水增压泵：为保证机组进水压力及克服机组管道的阻力及机组内部阀门、过滤器及套管换热器的阻力，要求水箱与主机同层安装的工程上，水泵运行时额定扬程必须保证15-25m范围内。

测量机组补水口自来水压力，当自来水压持续稳定在0.25MPa以上是，可不需要安装增压泵；当自来水压持续0.1MPa＜P＜0.25MPa时，15m≤增压泵扬程≤20m；当自来水压持续小于0.1MPa时，20m≤增压泵扬程≤25m。

热水回水泵：回水泵扬程H应为储水箱热水出口与末端管路高度差Z、管路沿程阻力损失和局部阻力损失三项之和的1.1-1.2倍。做估算时，局部阻力损失可取5m水柱，沿程阻力损失可取每100m管长约5m水柱，若管路场为L，则经验公式计算如下：

H=（5m+Z+0.05L）*1.1-1.2

水泵流量为高峰用水时系统水流量的1.3倍。

4.热水配水管选型计算方法与空调水系统的计算方式相同，但对于流速的选择应注意以下两点：

1、在进行热水管道水力计算时，管道中的水流速不宜大于1.5m/s，当管道的管径小于25mm时，流速宜采用0.6~0.8m/s；

2、由于热水温度较高，其密度和运动粘滞系数比冷水小，且管道是容易结垢的，因此在进行水力计算时应考虑以上因素，参照设计手册上的管道水力计算表来确定管径和水头损失。

热水管道水力计算表（t=60℃,绝对粗糙度为1mm ）

热水配水管选型(水力计算参考表)

管道管径单位为mm, R：单位长度水力损失（Pa/m）；v：流速（m/s）。