空调水系统概述及常见问题

一、空调水系统概述
1.水系统中的制冷循环

空调水系统=冷却水系统+冷冻水系统
1.冷冻水：一般供水温度7°C，回水温度12°C。
2.冷却水：一般供水温度32°C，回水温度37°C。

二、水系统的主要组成部分
中央空调水系统由各种设备组成，对于水冷式冷水系统，主要设备有：
（1）冷水机组 ?（2）冷却塔 ?（3）冷冻水泵 、冷却水泵 ?（4）定压补水装置?（5）水处理装置 （6）末端装置（空气处理机组、风机盘管等）
冷水机组-冷水机组（端部接管)

冷水机组（侧面接管)

冷却塔

冷却塔，上部是为减少冷却塔对居民楼噪音影响而增加的部分。

冷却塔部分接管原理图
循环水泵

卧式水泵现场图片

水泵部分接管原理图
定压补水装置

气压罐定压补水装置	气压气压罐定压补水原理

定压补水装置

膨胀水箱接管原理图,地铁车站一般置于地面，靠近冷却塔处。
水处理装置

全程水处理器	电子水处理器

水处理原理图


水量计算
1、冷冻水量计算公式推导
根据
式中:

m单位为kg/s;
Q单位为kJ/s(kw);冷负荷
c为水的比热容kJ/(kg. ℃),取4.19;
因此便可得到我们常用的公式：

式中： G单位为m3/h；
Q为我们的冷负荷，单位为kW。
△T为供回水温差，一般冷冻水系统取5℃
2、冷却水量计算公式推导
根据
式中：

K为制冷机制冷时耗功的热量系数；对于压缩式制冷机，取1.2~1.3左右。
Q单位为kJ/s(kw);
c为水的比热容kJ/(kg. ℃),取4.19;
tw1、tw2为冷却塔的进、出水温
因此便可得到我们常用的公式：

式中： G单位为m3/h；
Q为我们的冷负荷，单位为kW。
△T为供回水温差，一般冷却水系统取5 ℃
三、冷却塔部分
冷却塔选型
红皮书上的方法是在计算出的冷却水量G的基础上，考虑1.1~1.2的安全系数。并核实运行工况与标准工况是否相符，若不符，可根据厂家产品样本所提供的热力性能曲线或热力性能表进行选择。
工程设计上考虑到冷却塔温度和冷水机组温度的不匹配，及冷却塔产品本身的原因，有的冷却塔开始效果可以，运行一段时间后效果有所下降，一般选型时在计算值G的基础上，考虑1.5~1.6的系数。
G的计算在前页已有说明，此处不重述。
冷却塔选型须根据建筑物的功能，周周围环境条件、场地限制与平面布局等诸多因素综合考虑。对塔型与规格的选择还要考虑当地气象参数、冷却水量、冷却塔进出水温、水质以及噪声、散热和水雾对周围环境的影响，最后经技术经济比较确定。
冷却塔进风口侧与相邻建筑物的净距不应小于塔进风口高度的2倍。冷却塔周边应留有检修通道和管道安装位置，通道净宽不宜小于1m。冷却塔应设置在专用基础上，不得直接设置在地面及屋面上。
各冷却塔的水位应控制在同一高度，高差不应大于30mm，设计时应以集水盘高度为基准考虑不同冷却塔的底座高度，在各塔的底盘之间安装平衡管，并加大出水管共用管段的管径，一般平衡管可取比总水管的管径加大一号。
为确保在运行过程中能对每台冷却塔单独进行维修，必须安装能完全切断每台冷却塔进出水管路的阀门。
相关图集选择冷却塔方法

阻力计算
以下内容摘自暖通空调动力措施2009，建筑给水排水设计规范中也有更全面的

通过以上公式，可以在execl表格中自己编辑表格进行阻力计算。以上计算公式，最好能考虑一下温度变化时的修正。
管径确定
在编辑execl表格时，哪个管径选用多大流速可参考鸿业软件，如下图示，暖通空调措施中也有相关内容的讲述，比较详细。从而可以帮助我们在设计过程中很快的确定水管管径，若有精力，也可自己设计计算表格，自动计算管径值。

循环管道的流速可按下列数值

管道安装
冷却水系统管道安装
1、冷却水系统管材选用焊接钢管或无缝钢管，连接方式为焊接或法兰连接。
2、管道系统安装应有坡度，最小坡度1‰，其坡向除供水管道与水流方向相反外，其余水管的坡向均应与水流方向相同。管道高点应有放气装置，管道低点应有泄水装置。
如：地铁车站中一般采用的是一次泵定流量系统，其特点是通过蒸发器的冷水流量不变。
一次泵定流量系统中一台冷水机组配置一台冷水泵，水泵和机组联动控制，加机时先启动对应的冷水泵，再开启冷水机组；减机时，先关闭冷水机组，再关闭对应的冷水泵。
在末端负荷变化时进行变流量调节，旁通管可起到平衡系统水量的作用，旁通管上装有压差旁通阀，可根据最不利环路压差变化来调节压差旁通阀开度，从而调节旁通水量，旁通水仅有一个流动方向，既从供水总管流向回水总管。
旁通管与压差旁通阀配置原则：
旁通管和压差旁通阀的设计流量为最大单台冷水机组的额定流量。
压差旁通阀控制：当负荷侧流量变化时，根据压差变化，调节压差旁通阀的开度，从而调节旁通水量。
一次泵变流量系统及二次泵系统此处不作介绍，可参看红皮书相关章节。目前因为定流量系统简单，所以地铁中采用定流量系统的居多。变流量系统节能，系统控制复杂。（南社百科之前有专门介绍过）
计算扬程
冷却水泵扬程H

如上图所示,水泵在闭合环路管网上工作时，计算水泵扬程时，我们只需要考虑H1的高度，对于Ha，不用考虑。但应考虑闭合环路的流动阻力，包括管路沿程阻力，管路上局部阻力及所接设备阻力。
冷却水泵扬程H
H=1.1 （H1+H2+H3+H4）
式中：H-水泵扬程(m);
H1-制冷设备水头损失(m)；
H2-循环管道系统总阻力(m);
H3-冷却塔布水器所需压力（m);
H4-冷却塔配水管与冷却塔集水盘水面的几何高差(m)
注意事项：
1、水泵扬程应详细计算，考虑1.1的安全系数；
2、当冷却塔布置在高层建筑屋面上，应复核所选水泵泵壳承压能力；
3、若设计水量大于冷凝器额定水量时，则应复核冷凝器的阻力损失。
四、常见问题
1、冷凝水排水不畅
在地铁车站中，该问题一般容易出现在设置有风机盘管、VRV系统的地方。我们在设计过程中首先应做到对冷凝水管的正确设计。保证管径、水管坡度满足要求，设计时排水做到就近排放。同时施工时应严格按规定执行，防止施工时形成倒坡及杂物堵塞管道，合理设置管道吊架，防止冷凝水管下垂。

2、管内产生气塞现象
我们在设计中经常会遇到水管为了避开其它管线时不得以做出∩形，或者管道坡度设置不对，导致管内产生存气不能从排气体装置排出或者局部最高点处未设置排气装置,容易产生气塞。所以在可能存气段的最高点应设置排气装置，一般设置DN25放气阀。

左图为区间消火栓水管上的一排气阀，未找着水系统相关图片

3、出现冷桥现场
冷冻水系统中冷桥产生的主要原因一般是施工人员把冷媒水管道按照普通水管一样敷设，使管壁直接与金属支架或建筑物等相接触。或者冷媒水管道与支架间的隔热保冷材料不符合要求，或隔热层错动，导致管壁和金属支架直接接触。
一般的做法是冷冻管道与支吊架间必须加木垫。若在无法安装木块的情况下，可采用绝热材料在冷媒管道外壁缠绕一道或者多道。
4、管内结垢现象
系统中水垢的形成，会影响到空调设备的换热效率，及设备的使用寿命。我们在地铁设计中一般要求设置水处理设备，目前属加药水处理效果较好。