单元9 空调水系统

1、LOGOTONG FENG KONG TIAO空调冷热水系统空调冷热水系统空调冷却水系统空调冷却水系统空调冷凝水系统空调冷凝水系统9.19.29.3 空调冷热水系统设计空调冷热水系统设计9.49.59.6空调水系统的水力计算空调水系统的水力计算空调系统保温空调系统保温9.1 空调冷热水系统空调冷热水系统u 1.按照冷（热）水的循环方式分类按照冷（热）水的循环方式分类u （1）开式循环系统：如图）开式循环系统：如图9-1所示，开式循环系统的下部设有回水所示，开式循环系统的下部设有回水箱或蓄冷水池，它的末端管路与大气相通。空调冷水流经末端设备箱或蓄冷水池，它的末端管路与大气相通。空调冷水流经末端设

2、备（风机盘管或新风机组）释放冷量后，回水靠重力作用集中进入蓄冷（风机盘管或新风机组）释放冷量后，回水靠重力作用集中进入蓄冷水池或回水箱，再由循环泵将回水打入冷水机组的蒸发器，经重新冷水池或回水箱，再由循环泵将回水打入冷水机组的蒸发器，经重新冷却后的冷水被输送到整个系统。却后的冷水被输送到整个系统。u 开式循环系统的特点是：水泵扬程高开式循环系统的特点是：水泵扬程高(除克服环路阻力外，还要提供除克服环路阻力外，还要提供位置提升高度和末端资用压头位置提升高度和末端资用压头)，输送耗电量大；该系统与蓄冷水池，输送耗电量大；该系统与蓄冷水池连接比较简单（蓄冷水池本身存在无效耗冷量）；循环水易受污染，连

3、接比较简单（蓄冷水池本身存在无效耗冷量）；循环水易受污染，水中总含氧量高，管路和设备易受腐蚀；管路容易引起水锤现象。水中总含氧量高，管路和设备易受腐蚀；管路容易引起水锤现象。u （2）闭式循环系统：如图）闭式循环系统：如图9-2所示，闭式循环系统的冷水在系统中所示，闭式循环系统的冷水在系统中进行密闭循环，不与大气接触，仅在系统的最高点设膨胀水箱（其作进行密闭循环，不与大气接触，仅在系统的最高点设膨胀水箱（其作用是接纳系统膨胀水，对系统进行补水和定压）。用是接纳系统膨胀水，对系统进行补水和定压）。空调冷热水系统形式空调冷热水系统形式u 闭式循环系统的特点是：水泵扬程低，仅需克服环路阻力，与建筑物

4、闭式循环系统的特点是：水泵扬程低，仅需克服环路阻力，与建筑物总高度无关，耗电量小；循环水不易受污染；管路腐蚀程度轻；不用总高度无关，耗电量小；循环水不易受污染；管路腐蚀程度轻；不用设回水池，制冷机房占地面积减小，但需设膨胀水箱；系统本身几乎设回水池，制冷机房占地面积减小，但需设膨胀水箱；系统本身几乎不具有蓄冷能力，若与蓄冷水池连接，则系统比较复杂。不具有蓄冷能力，若与蓄冷水池连接，则系统比较复杂。u 空调冷水系统有开式循环和闭式循环之分，而热水系统只有闭式循环。空调冷水系统有开式循环和闭式循环之分，而热水系统只有闭式循环。u 采暖通风与空气调节设计规范采暖通风与空气调节设计规范（GB50019

5、-2003）指出）指出“空调空调水系统宜采用闭式循环水系统宜采用闭式循环”。当必须采用开式系统时，应设置蓄水箱，。当必须采用开式系统时，应设置蓄水箱，蓄水箱的蓄水量，宜按系统循环水量的蓄水箱的蓄水量，宜按系统循环水量的5%10%确定。确定。u 2按供、回水制式分类按供、回水制式分类u （1）双管制供水系统：也称双水管系统，系统采用两根水管，一根）双管制供水系统：也称双水管系统，系统采用两根水管，一根供水管，一根回水管，夏天送冷水制冷，冬季送热水制热，结构简单，供水管，一根回水管，夏天送冷水制冷，冬季送热水制热，结构简单，布置方便，投资少，占用空间小，是目前最常用的一种供水系统，缺布置方便，投资

6、少，占用空间小，是目前最常用的一种供水系统，缺点是该系统不能实现同时供冷和供热，如图点是该系统不能实现同时供冷和供热，如图9-3所示。双管制系统宜所示。双管制系统宜采用两台水泵，一台夏季送冷水，一台冬季送热水。这是因为冬、夏采用两台水泵，一台夏季送冷水，一台冬季送热水。这是因为冬、夏风机盘管进出水温差不同，若冬、夏选用同一台水泵，将会造成冬季风机盘管进出水温差不同，若冬、夏选用同一台水泵，将会造成冬季因水泵功率过大而浪费电力或夏季因水泵功率过小而制冷量不足的情因水泵功率过大而浪费电力或夏季因水泵功率过小而制冷量不足的情况。况。u （2）三水管制供水系统：也称为三水管系统，系统采用三根水管，）三

7、水管制供水系统：也称为三水管系统，系统采用三根水管，一根供冷水，一根供热水，一根用作回水管，如图一根供冷水，一根供热水，一根用作回水管，如图9-4所示。这种系所示。这种系统中每组风机盘管或空调机组在全年内都可以使用热水或冷水，但由统中每组风机盘管或空调机组在全年内都可以使用热水或冷水，但由于回水管中可能发生冷热水混合现象，冷热量相互抵消现象极为重要，于回水管中可能发生冷热水混合现象，冷热量相互抵消现象极为重要，能量损耗大，因此空调工程中几乎不予采用。能量损耗大，因此空调工程中几乎不予采用。u （3）四管制供水系统：也称四水管系统，系统采用四根水管，一根）四管制供水系统：也称四水管系统，系统采用

8、四根水管，一根冷水管，一根冷水回水管，一根热水管，一根热水回水管，将供冷、冷水管，一根冷水回水管，一根热水管，一根热水回水管，将供冷、热水管完全分开，如图热水管完全分开，如图9-5所示。但四管制系统投资较大，目前应用所示。但四管制系统投资较大，目前应用较少。较少。u 3按供、回水管路的布置方式分类按供、回水管路的布置方式分类u （1）同程式系统）同程式系统u 同程式系统是水流过各末端设备的路程都相同的系统。同程式系统各同程式系统是水流过各末端设备的路程都相同的系统。同程式系统各末端环路的阻力比较接近，有利于水力平衡，因此，各环路流量均匀，末端环路的阻力比较接近，有利于水力平衡，因此，各环路流量

9、均匀，系统的水力稳定性好。但这种系统管路长，布置复杂，初期投资大。系统的水力稳定性好。但这种系统管路长，布置复杂，初期投资大。一般来说，当末端设备支环路的阻力较小，而沿程阻力较大时，应采一般来说，当末端设备支环路的阻力较小，而沿程阻力较大时，应采用同程式系统。用同程式系统。u 同程式系统的管路布置有同程式系统的管路布置有3种形式。种形式。u 垂直同程式垂直同程式u 由由2根供水管和根供水管和1根回水管组成的供水系统，如图根回水管组成的供水系统，如图9-6(a)所示；或由所示；或由1根供水立管和根供水立管和2根回水管组成的供水系统，如图根回水管组成的供水系统，如图9-6(b)所示；该系所示；该系

10、统是冷热水流过每一层环路的管路总长度都相等，有利于环路的水力统是冷热水流过每一层环路的管路总长度都相等，有利于环路的水力平衡。平衡。u 在实际工程中，当建筑物高度比较高，系统静压较大时，通常采用图在实际工程中，当建筑物高度比较高，系统静压较大时，通常采用图9-6(a)的布置方式。这是因为考虑最底层设备超压问题，空调水系的布置方式。这是因为考虑最底层设备超压问题，空调水系统承受压力最高处是在水泵出口处，而图统承受压力最高处是在水泵出口处，而图9-6(b)中中A点距水泵出口比点距水泵出口比较近，所承受的总压力较高，而图较近，所承受的总压力较高，而图9-6(a)中中A点距水泵出口较远，克点距水泵出口

11、较远，克服了立管上的沿程阻力损失和局部阻力损失之后，该点所承受的总压服了立管上的沿程阻力损失和局部阻力损失之后，该点所承受的总压力比较低的缘故。力比较低的缘故。u 水平同程式水平同程式u 水平同程的管路布置如图水平同程的管路布置如图9-7所示。图所示。图9-7(a)表示供水立管和回水表示供水立管和回水立管布置在同一侧竖井里，并增设一根水平回程管；图立管布置在同一侧竖井里，并增设一根水平回程管；图9-7(b)表示表示供水立管和回水立管分别布置在两侧竖井里。当水平管路较长时，宜供水立管和回水立管分别布置在两侧竖井里。当水平管路较长时，宜采用后一种方式。采用后一种方式。u 垂直同程和水平同程式垂直同

12、程和水平同程式u 图图9-8表示垂直同程、水平也同程的系统形式。垂直同程主要解决各表示垂直同程、水平也同程的系统形式。垂直同程主要解决各个楼层之间的末端设备环路的阻力平衡问题；而水平同程则解决由每个楼层之间的末端设备环路的阻力平衡问题；而水平同程则解决由每一组末端设备之间环路的阻力平衡问题。当建筑物总高度高，水系统一组末端设备之间环路的阻力平衡问题。当建筑物总高度高，水系统静压大，工程上优先采用。静压大，工程上优先采用。u （2）异程式系统）异程式系统u 水流经过每一环路的管路总长度不相等的系统称为异程式系统，其特水流经过每一环路的管路总长度不相等的系统称为异程式系统，其特点是供、回水干管中的

13、水流呈相反方向，如图点是供、回水干管中的水流呈相反方向，如图9-9所示。这种系统管所示。这种系统管路较短，投资少，但是由于异程式系统中水流经每个末端设备的路程路较短，投资少，但是由于异程式系统中水流经每个末端设备的路程不同，各环路阻力不平衡，导致流量分配不均匀。通常通过在支路上不同，各环路阻力不平衡，导致流量分配不均匀。通常通过在支路上安装流量调节装置，降低流量不均匀的程度。安装流量调节装置，降低流量不均匀的程度。u 工程中，当各个支管环路上末端设备的阻力较大，而管路长度较短时，工程中，当各个支管环路上末端设备的阻力较大，而管路长度较短时，宜采用异程式系统。宜采用异程式系统。u 4按照运行调节

14、方法分类按照运行调节方法分类u （1）定流量系统）定流量系统u 定流量系统是指系统中循环水量不变，当空调负荷变化时，通过改变定流量系统是指系统中循环水量不变，当空调负荷变化时，通过改变供、回水温差来适应，如图供、回水温差来适应，如图9-10所示。在夏季，当房间的负荷等于所示。在夏季，当房间的负荷等于设计值时，电动三通阀的直通阀座打开，旁通阀座关闭，冷水全部流设计值时，电动三通阀的直通阀座打开，旁通阀座关闭，冷水全部流经空调末端设备。当房间的负荷减少时，室温调节器使直通阀座关闭、经空调末端设备。当房间的负荷减少时，室温调节器使直通阀座关闭、旁通阀座开启，冷水旁通流过末端设备，直接进入回水管网。旁

15、通阀座开启，冷水旁通流过末端设备，直接进入回水管网。u （2）变流量系统）变流量系统u 变流量系统，系统中供、回水差保持不变，当空调负荷变化时，通过变流量系统，系统中供、回水差保持不变，当空调负荷变化时，通过改变供水量来适应，如图改变供水量来适应，如图9-11所示。在夏季，当房间负荷等于设计所示。在夏季，当房间负荷等于设计值时，电动两通阀开启，冷水流经末端设备。当房间负荷低于设计值值时，电动两通阀开启，冷水流经末端设备。当房间负荷低于设计值时，室温调节器使电动两通阀关闭，停止向末端设备供水。反之，当时，室温调节器使电动两通阀关闭，停止向末端设备供水。反之，当房间负荷高于设计值时，电动两通阀又重

16、新开启，恢复向末端设备供房间负荷高于设计值时，电动两通阀又重新开启，恢复向末端设备供水。此系统一般用于大面积高层建筑空调全年运行的系统。水。此系统一般用于大面积高层建筑空调全年运行的系统。u 5按照系统中循环泵的配置方式分类按照系统中循环泵的配置方式分类u （1）单式泵（一次泵）系统：在冷源侧和负荷侧合用一组循环泵的）单式泵（一次泵）系统：在冷源侧和负荷侧合用一组循环泵的系统，可分为单式泵定流量系统和单泵式变流量系统。系统，可分为单式泵定流量系统和单泵式变流量系统。u 单式泵定流量系统，如图单式泵定流量系统，如图9-12所示，冷源侧只有一台冷（热）水所示，冷源侧只有一台冷（热）水机组和配套的冷

17、（热）水循环泵；负荷侧在空调末端设备上设置三个机组和配套的冷（热）水循环泵；负荷侧在空调末端设备上设置三个电动三通阀，以保证负荷侧流量不变。在机房内进行冬、夏季供冷、电动三通阀，以保证负荷侧流量不变。在机房内进行冬、夏季供冷、供热工况的转换。供热工况的转换。u 单式泵变流量系统，如图单式泵变流量系统，如图9-13所示，在负荷侧空调末端设备的回所示，在负荷侧空调末端设备的回水支管上安装电动两通阀，变流量运行。当负荷减小时，部分电动两水支管上安装电动两通阀，变流量运行。当负荷减小时，部分电动两通阀相继关闭，停止向末端设备供水，这样通过集水器返回到冷水机通阀相继关闭，停止向末端设备供水，这样通过集水

18、器返回到冷水机组的的水量减少；为了不让冷源侧水量减少，仍按定流量运行，必须组的的水量减少；为了不让冷源侧水量减少，仍按定流量运行，必须在冷源侧的供、回水管之间设置旁通管路，并在其上设置由压差控制在冷源侧的供、回水管之间设置旁通管路，并在其上设置由压差控制器控制的电动两通阀。当空调负荷减小到相当的程度，通过旁通管路器控制的电动两通阀。当空调负荷减小到相当的程度，通过旁通管路的水量基本达到一台循环泵的流量时，就可停止一台冷水机组和循环的水量基本达到一台循环泵的流量时，就可停止一台冷水机组和循环泵的工作，从而达到节能的目的。旁通管上电动两通阀的最大设计水泵的工作，从而达到节能的目的。旁通管上电动两通

19、阀的最大设计水流量应是一台循环泵的流量，旁通管的管径按一台冷水机组的冷水量流量应是一台循环泵的流量，旁通管的管径按一台冷水机组的冷水量确定。确定。u （2）复式泵（二次泵）系统：在冷源侧和负荷侧分别配置循环泵的）复式泵（二次泵）系统：在冷源侧和负荷侧分别配置循环泵的系统。系统。u 如图如图9-14所示，该系统用旁通管所示，该系统用旁通管AB将冷水系统分为冷水制备和冷水将冷水系统分为冷水制备和冷水输送两部分，形成一次环路和两次环路；一次环路由冷水机组、一次输送两部分，形成一次环路和两次环路；一次环路由冷水机组、一次泵、供回水管和旁通管组成，负责冷水制备；二次环路由二次泵、空泵、供回水管和旁通管组

20、成，负责冷水制备；二次环路由二次泵、空调末端设备、供回水管和旁通管组成；旁通管设置流量计，用来检查调末端设备、供回水管和旁通管组成；旁通管设置流量计，用来检查管内流量，流量开关，用来检查水流量和控制冷水机组、一次泵的启管内流量，流量开关，用来检查水流量和控制冷水机组、一次泵的启停。旁通管将一次环路和二次环路两者连接在一起。就整个水系统而停。旁通管将一次环路和二次环路两者连接在一起。就整个水系统而言，其水路是相通的，但两个环路的功能互相独立。从图言，其水路是相通的，但两个环路的功能互相独立。从图9-14可知，可知，一次泵与冷水机组采取一次泵与冷水机组采取“一泵对一机一泵对一机”的配置方式，而二次

21、泵的配置的配置方式，而二次泵的配置不必与一次泵的配置相对应，它的台数可多于冷水机组数，有利于适不必与一次泵的配置相对应，它的台数可多于冷水机组数，有利于适应负荷的变化。应负荷的变化。u 二次环路的变流量可采取以下两种方式来实现：一是多台并联水泵分二次环路的变流量可采取以下两种方式来实现：一是多台并联水泵分别投入运行方式，即台数调节；一是采用变频调速水泵调节转速方式。别投入运行方式，即台数调节；一是采用变频调速水泵调节转速方式。空调水系统的分区及定压空调水系统的分区及定压u 9.1.2.1空调水系统的分区空调水系统的分区u 空调水系统的通常按两种方式分区，一种是按水系统承受的压力来分空调水系统的

22、通常按两种方式分区，一种是按水系统承受的压力来分区，另一种是按承担空调负荷的特性来分区。区，另一种是按承担空调负荷的特性来分区。u 1按承压能力分区按承压能力分区u 水系统的竖向是否分区，应根据制冷和空调设备、管道及附件等的承水系统的竖向是否分区，应根据制冷和空调设备、管道及附件等的承压能力来确定。分区的目的是为了避免因压力过大造成系统泄漏，如压能力来确定。分区的目的是为了避免因压力过大造成系统泄漏，如果制冷空调设备、管道及附件等的受压处在允许范围内就不应分区，果制冷空调设备、管道及附件等的受压处在允许范围内就不应分区，以免造成浪费。以免造成浪费。u （1）分区原则：建筑总高度（包括地下室高度

23、）分区原则：建筑总高度（包括地下室高度）H100m时，即时，即冷水系统静压不大于冷水系统静压不大于1.0MPa时，冷水系统竖向可不分区（此时，冷时，冷水系统竖向可不分区（此时，冷水泵为吸入式，即冷水机组的蒸发器处在水泵的吸入侧），可水泵为吸入式，即冷水机组的蒸发器处在水泵的吸入侧），可“一泵一泵到顶到顶”。此时，可采用标准型冷水机组蒸发器（工作压力为。此时，可采用标准型冷水机组蒸发器（工作压力为1.0MPa）。）。u 建筑总高度建筑总高度H100m即系统静压大于即系统静压大于1.0MPa时，冷水系统应竖向时，冷水系统应竖向分区。低区采用标准冷水机组，高区采用高压型冷水机组（工作压力分区。低区采

24、用标准冷水机组，高区采用高压型冷水机组（工作压力为为1.7Mpa或或2.0Mpa）。）。u （2）冷水机组的布置方式）冷水机组的布置方式u 将冷水机组设置在塔楼以外的裙房顶层，设两个系统分别向塔楼和裙房供将冷水机组设置在塔楼以外的裙房顶层，设两个系统分别向塔楼和裙房供冷水。冷却塔设在裙房屋顶。冷水。冷却塔设在裙房屋顶。u 将冷水机组设置在塔楼的顶层。冷水机组处于水泵的压出侧，仅底部的末将冷水机组设置在塔楼的顶层。冷水机组处于水泵的压出侧，仅底部的末端设备承压大，对隔振和防止噪声问题必须进行专门的处理，且冷水机组整端设备承压大，对隔振和防止噪声问题必须进行专门的处理，且冷水机组整体吊装就位和日后

25、维修更换均有一定的困难。所以采用时需要特别慎重。体吊装就位和日后维修更换均有一定的困难。所以采用时需要特别慎重。u 将冷水机组设置在塔楼中部的技术设备层内，分别向高区和低区供冷水。将冷水机组设置在塔楼中部的技术设备层内，分别向高区和低区供冷水。高区的冷水机组设在水泵的吸入侧，低区的设在水泵的压出侧。采用此方案，高区的冷水机组设在水泵的吸入侧，低区的设在水泵的压出侧。采用此方案，应处理好设备噪声和振动问题。应处理好设备噪声和振动问题。u 将冷水机组设置在地下室设备层，对于冷水系统静压小于将冷水机组设置在地下室设备层，对于冷水系统静压小于1.0MPa的低区的低区可直接供冷，超过可直接供冷，超过1.

26、0MPa的高区采用板式换热器换热供冷，即在塔楼中部的高区采用板式换热器换热供冷，即在塔楼中部的技术设备层内布置水的技术设备层内布置水水板式换热器，使静水压力分段承受。板式换热器水板式换热器，使静水压力分段承受。板式换热器将整个水系统分成上、下两个独立的系统。将整个水系统分成上、下两个独立的系统。u 将第将第种布置方式中用于高区的水种布置方式中用于高区的水-水换热器和循环水泵一起移至地水换热器和循环水泵一起移至地下设备层的冷（热）水供应站集中布置。这样布置的优点是，有利于下设备层的冷（热）水供应站集中布置。这样布置的优点是，有利于消除技术设备层内水泵运转产生的振动和噪声，减少楼板的荷载，也消除技

27、术设备层内水泵运转产生的振动和噪声，减少楼板的荷载，也便于设备的施工安装和运行维护管理。但是要解决好高区水便于设备的施工安装和运行维护管理。但是要解决好高区水水换热水换热器和循环水泵移到地下设备层后的承压问题。器和循环水泵移到地下设备层后的承压问题。 u 2按负荷特性分区按负荷特性分区u 这种区分方式是针对两管制风机盘管水系统而言的，管路布置是按建这种区分方式是针对两管制风机盘管水系统而言的，管路布置是按建筑物的朝向和内外区布置的。筑物的朝向和内外区布置的。u （1）按负荷使用特性分区）按负荷使用特性分区 从使用性质上看，主要是各区域在使用从使用性质上看，主要是各区域在使用时间、使用方式上的区

28、别。由于现代综合性建筑的功能越来越复杂，时间、使用方式上的区别。由于现代综合性建筑的功能越来越复杂，建筑物各区域在使用时间、使用方式上的差异也越来越大，如酒店建建筑物各区域在使用时间、使用方式上的差异也越来越大，如酒店建筑中的客房与公共部分，办公建筑中的办公与公共部分等。筑中的客房与公共部分，办公建筑中的办公与公共部分等。u 按使用性质分区可以各区独立管理，不用时可以最大限度地节省能源，按使用性质分区可以各区独立管理，不用时可以最大限度地节省能源，灵活方便。对于高层建筑，通常在公共部分与标准层之间都有明显的灵活方便。对于高层建筑，通常在公共部分与标准层之间都有明显的建筑形式转换，以此转换处区分

29、既对竖直分区有利，也对使用方式上建筑形式转换，以此转换处区分既对竖直分区有利，也对使用方式上的分区有利，是一种较好的方式。但这一分区通常要求设一个设备层，的分区有利，是一种较好的方式。但这一分区通常要求设一个设备层，这将影响建筑形式以及增加初投资。这将影响建筑形式以及增加初投资。u （2）按负荷固有特性区分）按负荷固有特性区分 负荷的固有特性朝向及内、外分区方面。负荷的固有特性朝向及内、外分区方面。南北朝向的房间由于日照不同，在过渡季节的要求可能不一致，东西南北朝向的房间由于日照不同，在过渡季节的要求可能不一致，东西朝向的房间由于出现负荷最大值的时间不一致，在同一时刻也会有不朝向的房间由于出现

30、负荷最大值的时间不一致，在同一时刻也会有不同的要求。从内、外区上看，外区负荷随室外气候的变化较为明显；同的要求。从内、外区上看，外区负荷随室外气候的变化较为明显；而内区负荷相对比较稳定，全年以供冷的时间较多。而内区负荷相对比较稳定，全年以供冷的时间较多。 u 因此，水系统可以考虑到上述不同的要求，进行合理的分区或分环路设置，因此，水系统可以考虑到上述不同的要求，进行合理的分区或分环路设置，同时，水系统的分区也应和空调风系统的划分相结合来考虑。同时，水系统的分区也应和空调风系统的划分相结合来考虑。u 9.1.2.2 空调水系统的定压空调水系统的定压u 在闭式循环的空调水系统中，为使水系统压力恒定

31、，防止出现水在闭式循环的空调水系统中，为使水系统压力恒定，防止出现水“倒倒空空”和汽化现象，系统中应设置定压设备。目前空调水系统定压的方和汽化现象，系统中应设置定压设备。目前空调水系统定压的方式有式有3种，即高位开式膨胀水箱定压、隔膜式气压罐定压和补给水泵种，即高位开式膨胀水箱定压、隔膜式气压罐定压和补给水泵定压。定压。u 1高位开式膨胀水箱定压高位开式膨胀水箱定压u （1）膨胀水箱的作用）膨胀水箱的作用u 膨胀水箱的作用与供暖系统中膨胀水箱的作用相同，有容纳膨胀水、膨胀水箱的作用与供暖系统中膨胀水箱的作用相同，有容纳膨胀水、定压和补水功能。定压和补水功能。u 空调水系统的定压点（即膨胀水箱的

32、膨胀管与系统的连接点），宜设空调水系统的定压点（即膨胀水箱的膨胀管与系统的连接点），宜设在循环水泵吸入口前的回水管路上，在空调工程设计中，常将膨胀管在循环水泵吸入口前的回水管路上，在空调工程设计中，常将膨胀管接到集水器上。膨胀水箱通常设置在系统的最高处，其安装高度应比接到集水器上。膨胀水箱通常设置在系统的最高处，其安装高度应比系统的最高点至少高出系统的最高点至少高出0.5m（5kPa）为宜。）为宜。u 当系统中水温升高时，系统中的水体积膨胀，如果不容纳水的这部分当系统中水温升高时，系统中的水体积膨胀，如果不容纳水的这部分膨胀量，势必造成系统内的水压增高，影响正常运行。利用开式膨胀膨胀量，势必造

33、成系统内的水压增高，影响正常运行。利用开式膨胀水箱来容纳系统的膨胀水，可减小系统的水压波动，提高了系统运行水箱来容纳系统的膨胀水，可减小系统的水压波动，提高了系统运行的安全、可靠性。的安全、可靠性。u 当系统由于某种原因漏水或系统降温时，可利用膨胀管（兼作补水管）当系统由于某种原因漏水或系统降温时，可利用膨胀管（兼作补水管）自动自动向系统补水。向系统补水。u （2）膨胀水箱的容积）膨胀水箱的容积u 膨胀水箱的容积是由系统中的水容量和最大的水温变化幅度决定的，膨胀水箱的容积是由系统中的水容量和最大的水温变化幅度决定的，膨胀水量膨胀水量 （L）可按下式计算）可按下式计算u .（9-1）u 式中式中

34、 水的膨胀系数（水的膨胀系数（1/），取），取0.0006/；u 系统的水容量（系统的水容量（L），可按表），可按表9-1确定；当空调水系统采确定；当空调水系统采 用双管制系统时，膨胀水箱有效容积的大小应按冬季工况来确定；用双管制系统时，膨胀水箱有效容积的大小应按冬季工况来确定；u 水的平均温差，冷水取水的平均温差，冷水取15；热水取；热水取45。pVpcVVtcVu 估算时膨胀量估算时膨胀量 ：冷水约：冷水约0.1L/kW，热水约，热水约0.3L/kW。膨胀水箱。膨胀水箱的容积宜取的容积宜取1.5 。从以上计算得到膨胀水量。从以上计算得到膨胀水量 的单位为的单位为L，还应除，还应除以以100

35、0，换算成，换算成 后，方可从采暖通风标准图集上选定相应的规格后，方可从采暖通风标准图集上选定相应的规格型号。型号。u 按式（按式（9-1）计算系统的膨胀水量时，是将水的膨胀系数视为常数，）计算系统的膨胀水量时，是将水的膨胀系数视为常数，但实际上水的膨胀系数随温度的变化而变化，而且变化幅度不可忽视。但实际上水的膨胀系数随温度的变化而变化，而且变化幅度不可忽视。同时，表同时，表9-1中给出的是每建筑面积对应的系统水容量的经验值，这中给出的是每建筑面积对应的系统水容量的经验值，这些经验值是国外些经验值是国外15个办公楼的统计值，用于国内非办公楼时可能会造个办公楼的统计值，用于国内非办公楼时可能会造

36、成误差。成误差。 pVpVpVu 为了克服上述计算方法的不确定性，使计算工作简便、迅速，建议按为了克服上述计算方法的不确定性，使计算工作简便、迅速，建议按照下式进行计算照下式进行计算u （9-2）u 式中式中 水箱系数。系统内单位体积（水箱系数。系统内单位体积（L）水从）水从4升温到升温到 时的时的膨胀量（膨胀量（L），见表），见表9-2。u 在工程上由于受建筑条件的限制或其他原因，设置高位开式膨胀水箱在工程上由于受建筑条件的限制或其他原因，设置高位开式膨胀水箱定压有困难时，也可采用隔膜式气压罐定压或补给水泵变频定压方式。定压有困难时，也可采用隔膜式气压罐定压或补给水泵变频定压方式。u 在工程

37、上由于受建筑条件的限制或其他原因，设置高位开式膨胀水箱在工程上由于受建筑条件的限制或其他原因，设置高位开式膨胀水箱定压有困难时，也可采用隔膜式气压罐定压或补给水泵变频定压方式。定压有困难时，也可采用隔膜式气压罐定压或补给水泵变频定压方式。u 2气压罐定压气压罐定压u 在工程上由于建筑条件的限制或其他原因，设置高位开式膨胀水箱定在工程上由于建筑条件的限制或其他原因，设置高位开式膨胀水箱定压有困难时，也可采用隔膜式气压罐定压或补给水泵变频定压方式。压有困难时，也可采用隔膜式气压罐定压或补给水泵变频定压方式。21(1)pccVVV 表9-2 水的密度 ，比体积v，水箱系数 u 气压罐定压俗称低位闭式

38、膨胀水箱定压。气压罐不但能解决系统中水气压罐定压俗称低位闭式膨胀水箱定压。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、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。与高位开式膨胀水箱相比，它要消自动泄水和自动过压保护等功能。与高位开式膨胀水箱相比，它要消耗一定的电能，其工作原理如图耗一定的电能，其工作原理如图9-15所示。所示。u 工程上用来定压的气压罐为隔膜式气压灌，罐内空气和水完全分开，工程上用来定压的气压罐为隔膜式气压灌，罐内空气和水完全分开，对冷水的水质有保证。气压罐的布置灵活方便，不受位置高度的限

39、制，对冷水的水质有保证。气压罐的布置灵活方便，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，不存在防冻问题。可安装在制冷机房、热交换站和水泵房内，不存在防冻问题。u 3补给水泵定压补给水泵定压u 补给水泵定压适用于大中型空调冷热水系统，其工作原理如图补给水泵定压适用于大中型空调冷热水系统，其工作原理如图9-16所示。氮气加压落地膨胀水箱的容积一般为系统每小时泄漏量的所示。氮气加压落地膨胀水箱的容积一般为系统每小时泄漏量的12倍。补水定压点安全阀的开启压力宜为连接点的工作压力加上倍。补水定压点安全阀的开启压力宜为连接点的工作压力加上50kPa的富裕量。补水泵的启停，宜由装在定压点附近

40、的电接点压力表或其的富裕量。补水泵的启停，宜由装在定压点附近的电接点压力表或其他形式的压力控制器来控制。电接点压力表上下触点的压力应根据定他形式的压力控制器来控制。电接点压力表上下触点的压力应根据定压点的压力确定，通常要求补水点压力波动范围为压点的压力确定，通常要求补水点压力波动范围为3050Pa左右，左右，波动范围太小，则触点开关动作频繁，易损坏，对水泵寿命也不利。波动范围太小，则触点开关动作频繁，易损坏，对水泵寿命也不利。9.2 空调冷却水系统空调冷却水系统冷却塔冷却塔u空调冷却水系统是指利用冷却塔向冷水机组的冷凝器供给循环冷却水的空调冷却水系统是指利用冷却塔向冷水机组的冷凝器供给循环冷却

41、水的系统。该系统是由冷却塔、冷却水箱（池）、冷却水泵和冷水机组冷凝器系统。该系统是由冷却塔、冷却水箱（池）、冷却水泵和冷水机组冷凝器等设备及其连接管路组成。等设备及其连接管路组成。u9.2.1.1冷却塔分类冷却塔分类u1按通风方式可分为：自然通风冷却塔、机械通风冷却塔、混合通风冷按通风方式可分为：自然通风冷却塔、机械通风冷却塔、混合通风冷却塔。却塔。u2按热水和空气的接触方式可分为：湿式冷却塔、干式冷却塔、干湿式按热水和空气的接触方式可分为：湿式冷却塔、干式冷却塔、干湿式冷却塔。冷却塔。u3按热水和空气的流动方向可分为：逆流式冷却塔、横流（交流）式冷按热水和空气的流动方向可分为：逆流式冷却塔、

42、横流（交流）式冷却塔、混流式冷却塔。却塔、混流式冷却塔。u4按用途可分为：一般空调用冷却塔、工业用冷却塔、高温型冷却塔。按用途可分为：一般空调用冷却塔、工业用冷却塔、高温型冷却塔。 u 5按噪声级别可分为：普通型冷却塔、低噪型冷却塔、超低噪型冷按噪声级别可分为：普通型冷却塔、低噪型冷却塔、超低噪型冷却塔、超静音型冷却塔。却塔、超静音型冷却塔。u 6其他如喷流式冷却塔、无风机冷却塔、双曲线冷却塔等。其他如喷流式冷却塔、无风机冷却塔、双曲线冷却塔等。u 9.2.1.2冷却塔基本工作原理冷却塔基本工作原理u 1开式逆流冷却塔的工作原理开式逆流冷却塔的工作原理u 图图9-17是逆流式冷却塔的构造示意图

43、。干燥是逆流式冷却塔的构造示意图。干燥(低焓值低焓值)的空气经风机的空气经风机抽动后，自进风网处进入冷却塔内，饱和蒸气分压力大的高温水分子抽动后，自进风网处进入冷却塔内，饱和蒸气分压力大的高温水分子向压力小的空气流动，湿热向压力小的空气流动，湿热(高焓值高焓值)的水配水系统洒入塔内。当水滴的水配水系统洒入塔内。当水滴和空气接触时，一方面由于空气与水的直接传热，另一方面由于水蒸和空气接触时，一方面由于空气与水的直接传热，另一方面由于水蒸气表面和空气之间存在压力差，在压差的作用下产生蒸发现象，将水气表面和空气之间存在压力差，在压差的作用下产生蒸发现象，将水中的热量带走即蒸发传热，从而达到降温目的。

44、中的热量带走即蒸发传热，从而达到降温目的。u 2闭式横流冷却塔的工作原理闭式横流冷却塔的工作原理u 被冷却水通过盘管与管外喷淋水或空气进行热质交换，避免了被冷却被冷却水通过盘管与管外喷淋水或空气进行热质交换，避免了被冷却水与空气直接接触而导致的水质污染。由于管外有通过水与空气直接接触而导致的水质污染。由于管外有通过PVC填料预冷填料预冷却的喷淋水，其换热效果明显优于空冷器。却的喷淋水，其换热效果明显优于空冷器。用于冷冻机终端散热，冷用于冷冻机终端散热，冷却塔的盘管和冷冻机的热交换器连接在一起，形成一个封闭的循环系却塔的盘管和冷冻机的热交换器连接在一起，形成一个封闭的循环系统，防止空气中的如硫化

45、物气体、灰尘、微生物等对循环系统的腐蚀，统，防止空气中的如硫化物气体、灰尘、微生物等对循环系统的腐蚀，并且冷冻机的热交换器不会结水垢，免除了冷冻机的除垢保养，使冷并且冷冻机的热交换器不会结水垢，免除了冷冻机的除垢保养，使冷冻机节电，运行寿命增长。冻机节电，运行寿命增长。u 9.2.1.3冷却塔的优点和缺点对比冷却塔的优点和缺点对比u 1开式冷却塔的优点和缺点开式冷却塔的优点和缺点u 优点：开式冷却塔具有结构简单、造价低、维护检修方便。优点：开式冷却塔具有结构简单、造价低、维护检修方便。u 缺点：开式冷却塔由于风机马达和叶片都是暴露在空气中的，因此，缺点：开式冷却塔由于风机马达和叶片都是暴露在空

46、气中的，因此，运行时噪音较大；由于是开式系统，冷却塔在运行过程中，会产生漂运行时噪音较大；由于是开式系统，冷却塔在运行过程中，会产生漂水现象，造成水量损失，需经常补水，同时也会污染冷却水，使其水水现象，造成水量损失，需经常补水，同时也会污染冷却水，使其水质下降，且外界的杂物也易进入冷却水中，造成水质污染；开式冷却质下降，且外界的杂物也易进入冷却水中，造成水质污染；开式冷却塔的冷却水压力损失要高于闭式冷却塔。塔的冷却水压力损失要高于闭式冷却塔。u 2闭式冷却塔的优点和缺点闭式冷却塔的优点和缺点u 优点：闭式冷却塔是全封闭式循环，因此，这就避免了由于杂物进入优点：闭式冷却塔是全封闭式循环，因此，这

47、就避免了由于杂物进入冷却管路系统而发生堵塞现象；软水循环冷却，在高温时也不会有水冷却管路系统而发生堵塞现象；软水循环冷却，在高温时也不会有水垢生成；占地面积小，不需开挖水池，选址方便，节约用水，降低能垢生成；占地面积小，不需开挖水池，选址方便，节约用水，降低能耗；采用风冷蒸发吸热双重冷却方式，冷却效率高；可直接冷却水、耗；采用风冷蒸发吸热双重冷却方式，冷却效率高；可直接冷却水、油类、醇类、淬火液、盐水及化学液等介质，介质无损耗，成份稳定；油类、醇类、淬火液、盐水及化学液等介质，介质无损耗，成份稳定；由于采用闭式循环，介质不受环境影响，亦不会污染环境；冷却水的由于采用闭式循环，介质不受环境影响，

48、亦不会污染环境；冷却水的压力损失要小于开式冷却塔。压力损失要小于开式冷却塔。u 缺点：由于大量采用了换热性能高但价格昂贵的紫铜盘管，闭式冷却塔普遍缺点：由于大量采用了换热性能高但价格昂贵的紫铜盘管，闭式冷却塔普遍价格较高。如果维护得当，从长期来看，由于闭式冷却塔本身的节能降耗特价格较高。如果维护得当，从长期来看，由于闭式冷却塔本身的节能降耗特性，使用周期长，及稳定的冷却性能，工程总造价会相当或略高于开式冷却性，使用周期长，及稳定的冷却性能，工程总造价会相当或略高于开式冷却塔；北方地区冬季气温较低，如果未采取有效的防冻措施，可能引起冷却器塔；北方地区冬季气温较低，如果未采取有效的防冻措施，可能引

49、起冷却器局部冻裂。局部冻裂。u 9.2.1.4冷却塔的设置位置冷却塔的设置位置u 冷却塔的设置位置应通风良好，远离高温或有害气体，避免气流短路以及建冷却塔的设置位置应通风良好，远离高温或有害气体，避免气流短路以及建筑物高温高湿排气或或非洁净气体对冷却塔的影响。同时，也应避免所产生筑物高温高湿排气或或非洁净气体对冷却塔的影响。同时，也应避免所产生的飘逸水影响周围环境。防止产生冷却塔失火事故。工程上常见的冷却塔设的飘逸水影响周围环境。防止产生冷却塔失火事故。工程上常见的冷却塔设置位置大体上有以下置位置大体上有以下3种：种：u （1）制冷站设在建筑物的地下室，冷却塔设在通风良好的室外绿化地带或室）制

50、冷站设在建筑物的地下室，冷却塔设在通风良好的室外绿化地带或室外地面上。外地面上。u （2）制冷站为单独建造的单层建筑时，冷却塔可设置在制冷站的屋顶上或室）制冷站为单独建造的单层建筑时，冷却塔可设置在制冷站的屋顶上或室外地面上。外地面上。u （3）制冷站设在多层建筑或高层建筑的底层或地下时，冷却塔设在）制冷站设在多层建筑或高层建筑的底层或地下时，冷却塔设在高层建筑裙房的屋顶上。如果没有条件这样设置时，只好将冷却塔设高层建筑裙房的屋顶上。如果没有条件这样设置时，只好将冷却塔设在高层建筑主（塔）楼的屋顶上，应考虑冷水机组冷凝器的承压在允在高层建筑主（塔）楼的屋顶上，应考虑冷水机组冷凝器的承压在允许范

51、围内。许范围内。u 1下水箱（池）式冷却水系统下水箱（池）式冷却水系统u 制冷站为单层建筑，冷却塔设在屋面上。冷却水箱也设在制冷机房内，制冷站为单层建筑，冷却塔设在屋面上。冷却水箱也设在制冷机房内，如图如图9-18所示。冷却水的循环流程为：来自冷却塔的冷却供水所示。冷却水的循环流程为：来自冷却塔的冷却供水机机房冷却水箱（加药装置向水箱加药）房冷却水箱（加药装置向水箱加药）除污器除污器冷却水泵冷却水泵冷水机组冷水机组的冷凝器的冷凝器冷却回水返回冷却塔。这是开式冷却水系统。这种系统也冷却回水返回冷却塔。这是开式冷却水系统。这种系统也适用于制冷站设在地下室，而冷却塔设在室外地面上或室外绿化地带适用于

52、制冷站设在地下室，而冷却塔设在室外地面上或室外绿化地带的场合。这种系统的好处就是冷却水泵从冷却水箱（池）吸水后，将的场合。这种系统的好处就是冷却水泵从冷却水箱（池）吸水后，将冷却供水压入冷凝器，水泵总是充满水，可避免水泵吸入空气而产生冷却供水压入冷凝器，水泵总是充满水，可避免水泵吸入空气而产生水锤。水锤。u 2上水箱式冷却水系统上水箱式冷却水系统u 制冷站设在地下室，冷却塔设在高层建筑主楼裙房的屋面上（或者设制冷站设在地下室，冷却塔设在高层建筑主楼裙房的屋面上（或者设在主楼的屋面上）。冷却水箱也设在屋面上冷却塔的近旁。此时，冷在主楼的屋面上）。冷却水箱也设在屋面上冷却塔的近旁。此时，冷却水的循

53、环流程为：却水的循环流程为：u 来自冷却塔的冷却供水来自冷却塔的冷却供水屋面冷却水箱（加药装置向水箱加药）屋面冷却水箱（加药装置向水箱加药）除除污器污器冷却水泵冷却水泵冷水机组的冷凝器冷水机组的冷凝器冷却回水返回冷却塔，如图冷却回水返回冷却塔，如图9-18所示。所示。冷却水系统的形式冷却水系统的形式u 3多台冷却塔并联运行时的冷却水系统多台冷却塔并联运行时的冷却水系统u 对于大中型空调工程来说，经常遇到多台冷却塔并联配置的情况。当对于大中型空调工程来说，经常遇到多台冷却塔并联配置的情况。当多台冷却塔并联运行时，应使各台冷却塔和冷却水泵之间管段的阻力多台冷却塔并联运行时，应使各台冷却塔和冷却水泵

54、之间管段的阻力大致达到平衡。如果没有解决好阻力平衡问题，在实际工程中就会出大致达到平衡。如果没有解决好阻力平衡问题，在实际工程中就会出现各台冷却塔水量分配不均现象（有的冷却塔在溢水而有的冷却塔在现各台冷却塔水量分配不均现象（有的冷却塔在溢水而有的冷却塔在补水的情况），其原因主要有以下几点：首先是由于连接管道及阀门补水的情况），其原因主要有以下几点：首先是由于连接管道及阀门的阻力不平衡造成的，导致冷却塔的进水量和出水量不平衡，进水量的阻力不平衡造成的，导致冷却塔的进水量和出水量不平衡，进水量大、出水量小的塔就会溢流；而出水量大、进水量小的塔却要补水。大、出水量小的塔就会溢流；而出水量大、进水量小

55、的塔却要补水。其次是只在冷却塔的进水管道上设置自动阀门（例如，电动两通阀），其次是只在冷却塔的进水管道上设置自动阀门（例如，电动两通阀），而未能在出水管道上设置。这样，对于不运行的冷却塔来说，由于进而未能在出水管道上设置。这样，对于不运行的冷却塔来说，由于进水阀关闭，停止进水，但出水管连通，照常出水，致使不运行冷却塔水阀关闭，停止进水，但出水管连通，照常出水，致使不运行冷却塔的集水盘水位下降，需要补水。的集水盘水位下降，需要补水。u 为了解决上述问题，通常可采用如下方法：一是在冷却塔的进水支管为了解决上述问题，通常可采用如下方法：一是在冷却塔的进水支管和出水支管上均设置电动两通阀，两组阀门要成

56、对运行，与冷却塔的和出水支管上均设置电动两通阀，两组阀门要成对运行，与冷却塔的启动和关闭进行电气连锁；二是在各台冷却塔的集水盘之间采用平衡启动和关闭进行电气连锁；二是在各台冷却塔的集水盘之间采用平衡管连接，而平衡管的管径与进水干管的管径相同；三是为使冷却塔的管连接，而平衡管的管径与进水干管的管径相同；三是为使冷却塔的出水量均衡、集水盘水位一致，出水干管应采取比进水干管大两号的出水量均衡、集水盘水位一致，出水干管应采取比进水干管大两号的集合管，如图集合管，如图9-19所示。所示。u 在多台冷却塔并联运行的系统中，这根集合管在一定程度上起到增加在多台冷却塔并联运行的系统中，这根集合管在一定程度上起

57、到增加进水水泵的冷却水水容量的作用。进水水泵的冷却水水容量的作用。u 4冷却塔供冷系统冷却塔供冷系统 u 目前，常见的冷却塔供冷系统形式主要有：目前，常见的冷却塔供冷系统形式主要有：u 1）冷却塔直接供冷系统，如图）冷却塔直接供冷系统，如图9-20所示。所示。u 2）冷却塔间接供冷系统，如图）冷却塔间接供冷系统，如图9-21所示。所示。u 1系统形式选择系统形式选择u 和空调冷冻水系统一样，和空调冷冻水系统一样， 按冷却水泵相对于制冷机组的位置，按冷却水泵相对于制冷机组的位置， 可分可分为水泵后置式和水泵前置式两种布置方式，为水泵后置式和水泵前置式两种布置方式， 见图见图9-22、图、图9-2

58、3。后置式一般用于高层建筑以便减少制冷机冷凝器侧承压。后置式一般用于高层建筑以便减少制冷机冷凝器侧承压。冷却水系统设计中的几个问题冷却水系统设计中的几个问题u 有一超高层建筑，而室外也没有放置冷却塔的合适位置。冷却塔设在有一超高层建筑，而室外也没有放置冷却塔的合适位置。冷却塔设在200m以上的主楼屋面，此时应该采用水泵后置式布置方式以便尽可以上的主楼屋面，此时应该采用水泵后置式布置方式以便尽可能减少制冷机冷凝器侧承压。另外一种情况刚好相反，某国际会展中能减少制冷机冷凝器侧承压。另外一种情况刚好相反，某国际会展中心，制冷机房布置在地上心，制冷机房布置在地上1层，同时该建筑屋面为网架屋面，冷却塔层

59、，同时该建筑屋面为网架屋面，冷却塔不能布置在屋面，因此冷却塔只好布置在室外地面。此时应采用水泵不能布置在屋面，因此冷却塔只好布置在室外地面。此时应采用水泵前置式布置。为了满足冷却水泵吸入口不发生汽蚀的要求，设计中将前置式布置。为了满足冷却水泵吸入口不发生汽蚀的要求，设计中将冷却塔在室外以钢支架架高处理并加大回水管道管径，采用阻力小的冷却塔在室外以钢支架架高处理并加大回水管道管径，采用阻力小的成品弯头等配件以减少系统阻力，降低其安装高度，减少其对建筑景成品弯头等配件以减少系统阻力，降低其安装高度，减少其对建筑景观的影响。观的影响。u 2冷却水泵的选择冷却水泵的选择u 冷却水泵按冷水机组台数，以冷

60、却水泵按冷水机组台数，以“一机对一泵一机对一泵”的方式配置，不设备用泵。的方式配置，不设备用泵。冷却水泵的流量，应按冷水机组的技术资料确定，并乘以冷却水泵的流量，应按冷水机组的技术资料确定，并乘以1.051.10的安全系数。冷却水泵的扬程，应按照上水箱冷却水系的安全系数。冷却水泵的扬程，应按照上水箱冷却水系统还是下水箱冷却水系统分别进行计算，然后再乘以统还是下水箱冷却水系统分别进行计算，然后再乘以1.051.10的的安全系数即可。安全系数即可。u 3系统供回水温度的确定系统供回水温度的确定u 现行国标现行国标玻璃纤维增强塑料冷却塔玻璃纤维增强塑料冷却塔(GB/T7190.1-2008)中规中规