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浅谈空调水系统的设计与施工
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内容提示：简介 本文结合工程施工实际，对设备间面积及层高与管路布置，空调水系统的水泵设计与选型，冷冻水系统，冷却水系统和冷凝水系统设计做了简要的阐述。对中央空调水系统设计与施工有一定的参考价值。
近年来，本人相继参加了台积电，德州仪器及龙腾光电几个大型电子厂房空调水系统的二次设计及施工。我总结了一些空调水系统施工和设计的切身体会，或是经验或是教训，还有一些是自己想到的和看到的，一起列在这里，请大家指正。（参考《建筑中文网》）
一. 设备间面积及层高与管路布置原则
随着智能建筑及建筑功能的发展，设备布置所需的空间越来越受限制了。设备间的管路管线只有认真合理的进行空间管理，才能节省空间，并避免不必要的返工。
设备层布置原则：20层以内的高层建筑：宜在上部或下部设一个设备层
30层以内的高层建筑：宜在上部和下部设两个设备层
30层以上超高层建筑：宜在上、中、下分别设设备层
生产厂房宜在其周边辅房内设空调设备，冷水机组及锅炉房等设备宜设在独立的建筑内。
设备层内管道布置原则：离地 h≤2.0 m 布置空调设备，水泵等
h=2.5~3.0 m 布置冷、热水管道
h=3.6~4.6 m 布置空调通风管道
h 〉4.6 m 布置电线电缆
设备层层高概略：
| 建筑面积（m2） | 设备层层高（m） | 建筑面积（m2） | 设备层层高（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 |
在实际施工中往往因为机房空间不够或管线布置不合理，导致没有空调水阀组的安装位置，阀门装设过高，不便操作。
二.水泵选择与安装
在设计空调水系统时应进行必要的水力计算，根据设计流量计算出在该流量下管路的阻力，以确保选用水泵的扬程合理。在对流量和扬程乘以一定的安全裕量后，进行水泵的选择。有些设计人员未进行设计计算，认为扬程大一些保险，导致所选择的水泵不能满足要求，或者造成运行费用增加，甚至水泵不能正常工作。
一般工程项目中配置的冷水机组都在2至4台之间，对于规模很大的工程项目，甚至需要5台以上的冷水机组并联工作。制冷站内的主机与水泵的匹配一般来说是一机对一泵，以保证冷水机组的水流量及正常运行，因此，目前我国空调水系统大多为有2台或2台以上水泵并联的定流量系统或一次泵变流量系统。空调设计时，都是按最大负荷情况来进行设备选择以保证最不利情况时的需要。在循环水泵采用并联运行方式时，选择水泵一定要按管路特性与水泵并联特性曲线进行选型计算。选型时，除应注意水泵在设计工况时的性能参数外，还应关注水泵的特性曲线，尽量选择特性曲线陡的水泵并联工作。运行人员应注意工况转换时对阀门的调节。
很多空调设计都是冬夏两用的，即随着季节的变化，为盘管供应冷水或热水。冬季热负荷一般比夏季冷负荷小，且空调水系统供回水温差夏季一般取5℃，冬季取10℃，根据空调水系统循环流量计算公式G=0.86Q/ΔT（式中Q为空调负荷KW，ΔT为水系统温差℃，G为水系统循环流量m3/h），则夏季空调循环水流量将是冬季的2-3倍。所以水泵应根据夏季工况参数选型。
水泵安装时，其进出水口均应安装金属软接或橡胶软接，以减小振动对管路的影响，并保护水泵。重量大于300kg的水泵应安装惯性基础和减震器。惯性基础一般用型钢框架内填混凝土（C30）制作。惯性基础的重量一般为水泵自重的1.5—2倍。减震器应根据惯性基础重量和水泵重量并考虑水泵的动载荷选取。此外还应在水泵惯性基础上安装水平限位装置。
水泵出口声响异常，一般是系统阻力太大，导致系统缺水来引起的。
解决方法：1. 再开启一台水泵。运行两台水泵时，异响消失。
2. 适当关小泵出口阀门，异响消失。
3.泵前过滤器太脏，吸不上水，拆洗过滤器。
4.系统排气，减小系统阻力。
三.冷冻水系统设计与施工
1.系统冷冻水（或盐水）流量估算0.14~0.20L/S (0.25~0.40L/S)/冷吨。1RT=3516.91W。
2.冷冻水系统的补水量（膨胀水箱）
水箱容积计算: Vb=a△tVs m3
Vb—膨胀水箱有效容积（即从信号管到溢流管之间高差内的容积）m3
a —水的体积膨胀系数，a=0.0006 L/℃
△t—最大的水温变化值 ℃
Vs—系统内的水容量 m3，即系统中管道和设备内总容水量
3.冷冻水系统流速规定
DN100及以上管道：2.0m/s~3.0m/s
DN80~DN100管道：1.0m/s~2.0m/s
DN40~DN80 管道： 1.0m/s 左右
DN40以下管道： 1.0m/s以下
无论如何，冷冻水系统管路的流速不应大于3.0m/s。
系统运行时或刚开机时，水中不可避免混有空气，所以系统管路上应根据管径安装自动放气阀。特别要注意立管顶端最易积聚空气，阻碍冷冻水正常流动，必须安装自动放气阀。为便于维修，在过滤器及控制阀处应设置旁通管，在水泵的进出口处，系统最低点和局部低点应设排水阀。
生产厂房内冷冻水系统如果系统较大，末端设备较多时，建议采用同程式系统。既可以避免安装多级平衡阀，节约成本，又容易达到水力平衡。
冷冻水系统管路多采用焊接，焊渣等杂物非常容易掉到管道内，堵塞过滤器或盘管。所以安装完成后，应进行管路清洗，清洗时应敲打管路，除去附着在管内壁的焊渣等杂物。系统初次运行一周后应清洗过滤器。空调水管路焊接应该用氩弧焊打底，电焊盖面。因为氩弧焊打底不会出现焊渣，且焊缝致密，不易渗漏。
冷冻水系统初次运行时，应先打开供水阀，待系统充满水后，再打开回水阀，以利于去除管路的杂质，防止进入盘管。
四. 冷却水系统设计与施工
制冷机冷却水量估算表
| 活塞式制冷机(t/kw) | 0.215 |
| 离心式制冷机(t/kw) | 0.258 |
| 吸收式制冷机(t/kw) | 0.3 |
| 螺杆式制冷机(t/kw) | 0.193~0.322 |
冷却塔的选择：
1. 现在一般中央空调工程使用较多的是低噪声或超低噪声型玻璃钢逆流式冷却塔，其国产品的代号一般为DBNL-水量数（m3/h）。如DBNL3-100型表示水量为100 m3/h，第三次改型设计的超低噪声玻璃钢逆流式冷却塔。即：水量数（m3/h）=（主机制冷量+压缩机输入功率）÷3.165
2. 初先的冷却塔的名义流量应满足冷水机组要求的冷却水量，同时塔的进水和出水温度应分别与冷水机组冷凝器的出水和进水温度相一致。再根据设计地室外空气的湿球温度，查产品样本给出的塔热工性能曲线或说明，校核塔的实际流量是否仍不小于冷水机要求的冷却水量。
3. 校核所选塔的结构尺寸、运行重量是否适合现场安装条件
4. 简要经验值计算公式：
设备总冷量（KW）×856（大卡）÷3000×(1.2～1.3)=冷却塔水流量
冷却水系统的补水量包括：1 蒸发损失2 漂水损失 3 排污损失 4 泄水损失
建议冷却水系统的补水量取为循环水量的1—1.6%,电制冷、水质好时，取小值，溴化锂吸收式制冷、水质差时，取大值。冷却水系统设计应注意的问题
1.多台冷却塔并联时，冷却塔进水管路应设置平衡阀或电动控制阀，平衡管路阻力。
2.冷却水系统水质较差时，应设计旁滤系统，过滤冷却水。
3.在有结冻危险的地区，冷却塔间歇运行时，为防止冷却塔水池结冰，应设加热管线。室外冷却水管应保温。
冷却塔漂水过大是施工调试中经常遇到的问题。其主要原因是冷却水量超过额定流量。调节冷凝器进出水阀门，观察出水压力表，把压差控制在额定范围内（一般压差为0.08MPa左右），一般就可以解决问题。如果不行，再去查看布水器喷口喷射角度是否过于朝下，调节冷却塔布水器的喷射角度，使其稍有倾斜（15度）。
五. 冷凝水系统设计与施工
通常，可以根据机组的冷负荷Q（KW）按下列数据近似选定冷凝水管的公称直径。
| 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，不推荐使用。2. 立管的公称直径，就与水平干管的直径相同。3. 冷凝水管的公称直径DN（mm），应根据通过冷凝水的流量计算确定
风机盘管机组、整体式空调器、组合式空调机组等运行过程中产生的冷凝水，必须及时予以排走。排放冷凝水管道的设计，应注意以下事项：
1. 沿水流方向，水平管道应保持不小于千分之一的坡度；且不允许有积水部位。
2. 当冷凝水盘位于机组负压区段时，凝水盘的出水口处必须设置水封，水封的高度应比凝水盘处的负压（相当于水柱高度）大50%左右。水封的出口，应与大气相通。为了防止冷凝水管道表面产生结露，必须进行防结露验算。
3. 冷凝水立管的顶部，应设计通向大气的透气管。
4. 设计和布置冷凝水管路时，必须认真考虑定期冲洗的可能性，并应设计安排必要的设施。
5. 大型电子厂房的MAU机组,AHU机组因冷凝水量大，应考虑回收。回水的冷凝水可以做为冷却塔的补水。
冷凝水施工中，管道安装一定注意不能倒坡。很多情况都是因为倒坡使冷凝水不能正常排放，导致凝水盘处溢水。安装时存水弯的高度应符合设计要求，否则冷凝水不能排出。
冷凝水管在吊顶上敷设时，应认真保温，防止结露。
四. 冷却水系统设计与施工
制冷机冷却水量估算表
| 活塞式制冷机(t/kw) | 0.215 |
| 离心式制冷机(t/kw) | 0.258 |
| 吸收式制冷机(t/kw) | 0.3 |
| 螺杆式制冷机(t/kw) | 0.193~0.322 |
冷却塔的选择：
1. 现在一般中央空调工程使用较多的是低噪声或超低噪声型玻璃钢逆流式冷却塔，其国产品的代号一般为DBNL-水量数（m3/h）。如DBNL3-100型表示水量为100 m3/h，第三次改型设计的超低噪声玻璃钢逆流式冷却塔。即：水量数（m3/h）=（主机制冷量+压缩机输入功率）÷3.165
2. 初先的冷却塔的名义流量应满足冷水机组要求的冷却水量，同时塔的进水和出水温度应分别与冷水机组冷凝器的出水和进水温度相一致。再根据设计地室外空气的湿球温度，查产品样本给出的塔热工性能曲线或说明，校核塔的实际流量是否仍不小于冷水机要求的冷却水量。
3. 校核所选塔的结构尺寸、运行重量是否适合现场安装条件
4. 简要经验值计算公式：
设备总冷量（KW）×856（大卡）÷3000×(1.2～1.3)=冷却塔水流量
冷却水系统的补水量包括：1 蒸发损失2 漂水损失 3 排污损失 4 泄水损失
建议冷却水系统的补水量取为循环水量的1—1.6%,电制冷、水质好时，取小值，溴化锂吸收式制冷、水质差时，取大值。冷却水系统设计应注意的问题
1.多台冷却塔并联时，冷却塔进水管路应设置平衡阀或电动控制阀，平衡管路阻力。
2.冷却水系统水质较差时，应设计旁滤系统，过滤冷却水。
3.在有结冻危险的地区，冷却塔间歇运行时，为防止冷却塔水池结冰，应设加热管线。室外冷却水管应保温。
冷却塔漂水过大是施工调试中经常遇到的问题。其主要原因是冷却水量超过额定流量。调节冷凝器进出水阀门，观察出水压力表，把压差控制在额定范围内（一般压差为0.08MPa左右），一般就可以解决问题。如果不行，再去查看布水器喷口喷射角度是否过于朝下，调节冷却塔布水器的喷射角度，使其稍有倾斜（15度）。
五. 冷凝水系统设计与施工
通常，可以根据机组的冷负荷Q（KW）按下列数据近似选定冷凝水管的公称直径。
| 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，不推荐使用。2. 立管的公称直径，就与水平干管的直径相同。3. 冷凝水管的公称直径DN（mm），应根据通过冷凝水的流量计算确定
风机盘管机组、整体式空调器、组合式空调机组等运行过程中产生的冷凝水，必须及时予以排走。排放冷凝水管道的设计，应注意以下事项：
1. 沿水流方向，水平管道应保持不小于千分之一的坡度；且不允许有积水部位。
2. 当冷凝水盘位于机组负压区段时，凝水盘的出水口处必须设置水封，水封的高度应比凝水盘处的负压（相当于水柱高度）大50%左右。水封的出口，应与大气相通。为了防止冷凝水管道表面产生结露，必须进行防结露验算。
3. 冷凝水立管的顶部，应设计通向大气的透气管。
4. 设计和布置冷凝水管路时，必须认真考虑定期冲洗的可能性，并应设计安排必要的设施。
5. 大型电子厂房的MAU机组,AHU机组因冷凝水量大，应考虑回收。回水的冷凝水可以做为冷却塔的补水。
冷凝水施工中，管道安装一定注意不能倒坡。很多情况都是因为倒坡使冷凝水不能正常排放，导致凝水盘处溢水。安装时存水弯的高度应符合设计要求，否则冷凝水不能排出。
冷凝水管在吊顶上敷设时，应认真保温，防止结露。
来源: 《建筑中文网》.原文网址：http://www.pipcn.com/research/200612/6132.htm
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