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5.2.2高层建筑空调水系统设计中若干问题 1.空调水系统的分区 （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对于漠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1.6MPa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。

5）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，而将冷水机组设 在地下设备层。

2.空调水系统冬季、复季循环泵要不要分开设置的问题 从节省循环泵运行能耗出发，只要机房面积足够、布置得下 应尽量将冬、夏季的循环泵分开设置。理由是： (1）夏季供、回水温差为5℃，而冬季供、回水温差为10℃， 冬季的温差是夏季的2倍； （2）冬季热负荷往往小于夏季冷负荷，冬季热水流量比夏季 少得多； （3）冬季通常采用换热器来制备热媒水，而热媒水通过换热 器时的阻力要比冷媒水通过冷水机组蒸发器时的阻力要小得多 因此冬季循环泵的扬程要比夏季小。 综上所述，将冬、夏的循环泵分开设置有利于节能。

3.空调水系统的定压问题 在闭式循环的水系统中，需要给系统定压，其目的是保证系 统管道及设备内充满水，以避免空气被吸入系统中。为此，必须 保证管道中任何一点的压力都要高于大气压力。 目前，空调水系统的定压方式有两种 一是高位开式膨胀水箱方式； 二是气压罐方式（俗称落地式膨胀水箱）。 在工程中GB 51017-2014 古建筑防雷工程技术规范，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。

（2）膨胀水箱的设置及其配管 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）。安装水箱时，下部应作支座，支座长度应超 出底板100～200mm，其高度应大于300mm，支座材料可用方木、 钢筋混凝土或砖，水箱间外墙应考虑安装用予留空洞。 膨胀水箱上的配管有膨胀管、信号管、溢水管、排水管 和循环管等。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。

膨胀水箱的安装高度，应至少高出系统最高点0.5m（通

装置对冷媒水水质无特殊要求时，可利用屋顶生活给水水箱，通过 浮球阀直接向膨胀水箱补水。这时，膨胀水箱要比生活给水水箱低 一定的高度。 2）高低水位控制器补水一当所在地区生活给水水质较硬、且 制冷装置（例如，溴化锂吸收式冷温水机组）要求冷媒水必须是软 化水时，应在膨胀水箱内设置高低水位传感器来控制软化水补水泵 的启动或关停。一旦水位低于信号管，补水泵会自动向系统补水。 这种方式要有一套软化水处理设备。来自补水泵的补水管可以接到 集水器上，也可接到冷媒水循环泵的吸入口前。

气压罐不但能解决系统中水体积的膨胀问题，而且可实现对系 统进行稳压、自动补水、自动排气、自动泄水和自动过压保护等功 能。与开式高位膨胀水箱相比，它要消耗一定的电能。 工程上采用的气压罐是隔膜式的，罐内空气和水安全分开，对 冷媒水的水质有保证。气压罐的布置比较灵活方便，不受位置高度 的限制，可安装在制冷机房、热交换站和水泵房内，也不存在防冻 的问题。

1.气压罐：2.补水泵：3.配电箱：4.安全法：5.压力控制器； 6.自动排器罐：7.出水口：8.吸水口：9.底座：10.吊装环

1）自动补水一按空调水系统的稳压要求，在压力控制器内设定气压 罐的上限压力P,和下限压力Pi。P,值实际上就是整个水系统的静压，即 建筑物的高度。上限压力P,应比水系统的静压高3～5m水柱，即（0.03 ~0. 05) MPa。 所以，P, =P, (0.03～0.05) MPa 当需要向系统补水时，气压罐内的气枕压力P随水位而下降。当P 下降到下限压力P,时接通电机，启动水泵，把贮水箱内的水压入补气罐 使罐内的水位和压力上升，压力上升到上限压力P,时，切断水泵电源 ，停正补水。此时，补气罐内的水位下降，吸开吸气阀，使外界空气进 入补气罐。在如此循环工作中，不断地向系统补充所需的水量。

4）自动过压保护一当气压罐内的压力超过电接点压力表所设 定的上限压力P,时，自动打开安全阀和电磁阀一起快速泄水，迅速 降低气压罐的压力，达到保护系统的目的。安全阀的设定压力为P 一般取P5 = P4 + （0.01～0.02） MPa。

6.管材和管道敷设 （1）空调冷（热）媒水管道，采用碳素钢管： 公称直径D<50mm，采用普通焊接钢管 公称直径D≥50mm，采用无缝钢管； 公称直径Dz≥250mm，采用螺旋焊接钢管。 空调冷（热）媒水管道均应按节能要求作保冷或保温。保 冷、保温材料可采用岩棉管壳、玻璃棉管壳或者其它的如发泡橡 塑隔热材料等。 （2）空调冷凝水管道，宜采用聚氯乙烯塑料管、塑料管或镀锌 钢管，不宜采用焊接钢管。为防正冷凝水管道表面结露，必须进 行防结露验算。对于聚氯乙烯塑料管、塑料管可不做保温，而 对于镀锌钢管应作保温。

否则应把自动排气阀上的放空气管引致室外或吊顶下部。总之，整 个管道设计时，一定要考虑有利于空气的排除。 （4）空调冷凝水管道应设坡度，通常i≥0.005，并尽量缩短 管道长度，坡向附近的地漏和下水道。 对于风机盘管机组，由于滴水盘和大气相通，冷凝水可直接 排入冷凝水干管，而吊顶式柜式机组、立式或卧式机组，盘管的存 水盘处在风机的吸入侧，故冷凝水应经水封后再接入水平干管。在 冷凝水立管的顶部，应设计通向大气的透气管，其作用是阻止下水 道内的臭气进入室内，并防止水封被破坏。

对于采用压缩式冷水机组和换热器的系统，冷（热）媒水可 不作水质处理，因为无结垢可能，即使有少量结垢对防正电化学 腐蚀应一定的保护作用： 对于采用溴化锂吸收式冷温水机组的系统，按照生产厂家的 要求，宜采用软化水，有的工程设置钠离子交换器，也有设置电 子水处理设备的。

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。 （1）冷却塔 冷却塔是循环冷却水系统中的一个重要设备。目前国产的冷 却塔定型产品大致有逆流式冷却塔、横流式冷却塔、射流式冷却塔 蒸发式冷却塔等四种类型，常用的是逆流式冷却塔、横流式冷却 塔两种。

飘逸损失一与冷却塔出口风速有关，国产质量较好的冷却塔 的飘逸损失约为循环水量的0.3%～0.35%。 排污损失一与循环水中矿物成分、杂质的浓度增加有关DB34／T 3144-2018标准下载，通 常排污损失为循环水量的0.3%～1.0%。 其它损失一包括在正常情况下循环泵的轴封漏水，个别阀门 、设备密封不严引起渗漏，以及当冷却塔停止运行时冷却水外溢损 失等。 综上所述，采用逆流式冷却塔，对离心式冷水机组的补水率 约为1.53%；对溴化锂吸收式冷水机组的补水率约为2.08%。如果概 略估算，制冷机组冷却水系统的补水率为循环水量的2%～3%。

对于开式冷却塔循环水系统，由于水与大气直接接触进行热 、质交换，因而冷却循环水的水质较差，如不及时进行水处理，势 必影响制冷机的正常运行和损坏冷却设备和管道附件。 对于冷却水的处理，包括阻垢处理和缓蚀阻垢处理，杀菌、 灭藻，去除泥沙和悬浮物等方面。一般多采用定期加药法，并在冷 却塔上配合一定量的溢流来控制PH值和藻类生长。溢流用测量冷却 水的导电率（反映了浓度大小）来控制，使各种杂质浓度得到稀释

5.2.3空调水系统管路的水力计算

关于钢制水管摩擦阻力计算表和配件的局部阻力 系数值，参见《空气调节设计手册》P811P815， 或《简明空调设计手册》P345～P350。 值得注意的是： 查《钢制水管摩擦阻力计算表》时CJ∕T 231-2006 排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）玻璃微珠复合管材，R;、R,分别 表示管内壁当量绝对粗糙度为0.0002m和0.0005m条件 下计算得到的每1米管长的摩擦阻力，对于闭式系统 用R,值；对于开式系统用R,值。

需要指出的事，目前，我国大多数生产厂家生产 的标准系列水泵（如IS泵等），都是以为开式系统服 务为基准制造的（给排水专业用）。这些水泵提供的 扬程较高，而泵的壳体所承受的压力较低。空调水系 统大多是闭式循环，所需水泵的扬程不高（假如，水 系统的总高度为100m，闭式循环的扬程约需30～40m 左右），但要求水泵壳体的耐压较高，一般水泵吸入 口压力以1.0MPa为准。因此，空调水系统不应采用给 水工程用的水泵，而应采用专门为空调水系统生产的 耐高压水泵。

工程上常用的空调水系统循环泵有