對暖通空調(diào)管道設(shè)計研究的分析

魏彩欣 段全江

摘要：空調(diào)系統(tǒng)是建筑中不可缺少的設(shè)備設(shè)施之一，根據(jù)不同的建筑功能、建筑面積大小、樓層的高低、投資費用限定等因素，合理設(shè)計和選擇相匹配的中央空調(diào)管道系統(tǒng)。本文筆者簡要闡述了暖通管道的分類、水力計算及冷凝水排放等問題，僅供參考。

關(guān)鍵詞：暖通空調(diào)；管道設(shè)計；水力計算；系統(tǒng)選擇

一、空調(diào)水系統(tǒng)種類及性能

1.空調(diào)水系統(tǒng)種類

按照水系統(tǒng)是否與大氣接觸，可分為閉路循環(huán)和開式循環(huán)系統(tǒng)；按照末端空調(diào)設(shè)備供回水系統(tǒng)應(yīng)分為兩管制﹑三管制和四管制；根據(jù)供、回水干管中的水流方向及經(jīng)過每一環(huán)路的管路長度分為同程和異程。

2.循環(huán)系統(tǒng)及管制系統(tǒng)性能

2.1閉式循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點是：（1）管道與設(shè)備不易腐蝕；（2）不需為提升高度的靜水壓力，循環(huán)水泵壓力低，從而水泵功率??；（3）由于沒有儲水箱﹑不需重力回水﹑回水不需另設(shè)水泵等，因而投資省﹑系統(tǒng)簡單。缺點：蓄冷能力小，低負(fù)荷時，冷凍機也需要經(jīng)常開動。且膨脹水箱的補水需要設(shè)置加壓水泵。

2.2開式循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點是：冷水箱有一定的蓄冷能力，可以減少開啟冷凍機的時間，增加能量的調(diào)節(jié)能力，且冷水溫度波動可以小一些。缺點是：（1）冷水與大氣接觸，易腐蝕管路。（2）末端空調(diào)設(shè)備如較低，冷水不能直接自流回到冷凍站時，則需增加回水池和回水泵。（3）用戶與冷凍站高差較大時，水泵則需克服高差造成的靜水壓力，耗量大。（4）采用自流回水時，回水管徑大，因而投資費用高一些。

2.3兩管制的優(yōu)點是：投資費用低，安裝和維修方便，但是運行時容易造成水量不均，管道水力平衡調(diào)節(jié)麻煩。。建議在小型商場或超市區(qū)域采用兩管制系統(tǒng)。例：某商場建筑面積15萬平方米，地上地下共5層，設(shè)計中央空調(diào)管道采用兩管制供回水設(shè)計，分別在主干分支管道設(shè)置水力調(diào)節(jié)閥，在后期運行時部分區(qū)域末端設(shè)備出現(xiàn)壓力不足，水流量不符合設(shè)備需求，制冷或制熱效果不明顯，每年運行季節(jié)，需要花費大量的人力對水力調(diào)節(jié)閥經(jīng)過長達(dá)兩個月時間以上，逐樓層逐區(qū)域調(diào)整。

2.4三管制，投資費用高、安裝和維修麻煩，一般很少采用。

2.5四管制，投資費用較高，施工工期長，電氣控制復(fù)雜，各支管路內(nèi)水力均勻，末端設(shè)備無死角現(xiàn)象發(fā)生，同時滿足多方面、不同位置區(qū)域溫度需求，國際星級酒店、商場、5A級國際寫字樓、醫(yī)院手木室、高精度加工設(shè)備間等均采用四管制系統(tǒng)。

二、管道水力計算及選型

2.1空調(diào)工程中水管系統(tǒng)主要是為各種空氣處理設(shè)備和空調(diào)終端設(shè)備輸送冷﹑熱水。需要水管具有足夠的輸送能力，能滿足空調(diào)系統(tǒng)對冷﹑熱負(fù)荷的要求。具有良好的水力工況穩(wěn)定性。調(diào)節(jié)靈活。投資少﹑運行經(jīng)濟，便于維修管理。

2.2冷凍循環(huán)水根據(jù)要求的流量分配，利用假定流速法來確定管徑和阻力。（1）首先要確定管道供回水方式，依據(jù)建筑平面圖根據(jù)末端空調(diào)設(shè)備的技術(shù)參數(shù)，合理布置管徑和管道走向，并繪制管道水力平面圖。（2）在管道水力平面中標(biāo)注各階段管道長度和末端空調(diào)設(shè)備需求的流量。（3）利用假定流速法和各階段管道流量、管徑精確計算，選擇合理的水力流速。水流速度越高，噪音越大，阻力相應(yīng)增加，動力消耗增加；反之減少。（4）計算管道阻力損失，管段阻力損失分為沿程阻力損失和局部阻力損失，利用下方阻力損失公式計算系統(tǒng)中各階段管道沿程阻力與局部阻力。（5）計算各分支管道阻力損失是否相等，再重新細(xì)節(jié)性調(diào)整各分支管道長度和管徑，直到水力損失平衡為止。（6）計算管道系統(tǒng)水力總阻力，為水泵選型做好前提理論數(shù)據(jù)。

三、定水量和變水量

3.1定水量系統(tǒng)是系統(tǒng)中循環(huán)水量為一定值，或夏季和冬季分別采用兩個不同標(biāo)準(zhǔn)的水量，負(fù)荷變化時，減少制冷量和熱量，改變供﹑回水溫度的系統(tǒng)。

定水量系統(tǒng)簡便易操作，無需復(fù)雜的自控設(shè)備，打開和關(guān)閉空調(diào)溫控開關(guān)，兩通電磁閥自動開啟和截止末端空調(diào)設(shè)備的水量，各用戶管道系統(tǒng)之間不會相互干擾。當(dāng)系統(tǒng)供回水壓差大于設(shè)定值時，冷凍機房內(nèi)分水器和集水器之間的壓差旁通閥開啟，保證空調(diào)制冷機組穩(wěn)定運行。這種系統(tǒng)存在以下三方面問題：

（1）供冷水設(shè)計溫差一般為5～7℃，定流量情況下，大部分運行時間內(nèi)實際溫差僅為0.5～1℃，在這種低溫差、大流量的情況下運行，浪費了輸送動力（機組用電量和設(shè)備耗損）。

（2）水系統(tǒng)的流量不能根據(jù)負(fù)荷變化自動調(diào)節(jié)，在供熱水設(shè)計回水管道時應(yīng)考慮同時作用系數(shù)下的流量，要比所選用的供水管徑增大1.1--1.2倍。

（3）房間負(fù)荷變化時，兩通閥關(guān)閉的數(shù)量和程度也在改變，因此，水系統(tǒng)的流量和水力工況也隨之變化，并非定水量系統(tǒng)。

3.2變水量系統(tǒng)即改變供水流量大小的系統(tǒng)，使供水溫度保持在一定范圍內(nèi)，根據(jù)管道系統(tǒng)中負(fù)荷變化高低，通過變頻設(shè)備改變循環(huán)水泵的運行頻率設(shè)定。末端空調(diào)設(shè)備管道上裝設(shè)電動雙位兩通閥，控制室溫在部分負(fù)荷時，一部分風(fēng)機盤管上的兩通閥間歇關(guān)閉，系統(tǒng)總阻力增大，流量減少，此時可通過變頻自控裝置減少水泵的供水量，供給實際需要量即可。這樣變流量水系統(tǒng)水泵所消耗的功率就可隨系統(tǒng)負(fù)荷的減少而降低，因而節(jié)省了能量，它適用于全年空調(diào)運行的國際星級酒店和高檔大區(qū)域商場系統(tǒng)。

四、同程供回水與異程供回水

4.1在帶有吊頂?shù)母邔拥氖覂?nèi)管網(wǎng)中，當(dāng)采用風(fēng)機盤管時，用水點很多，用調(diào)節(jié)管徑的大小來調(diào)節(jié)平衡，往往是不可能的。采用平衡閥或普通閥門進行水量的調(diào)節(jié)時需要很大的工作量，后期運行中會造成各支路供水水量嚴(yán)重不均。系統(tǒng)較小的情況下使用異程供回水，投資費用低，安裝維修簡便；但最大弊端是管路回水不平衡，有時會造成部分末端機組制冷或熱效果不好，無法達(dá)到良好的設(shè)計效果。例如：一個五星級國際飯店建筑面積3萬平方，是由地上下6層裙樓和14層塔樓組成，中央空調(diào)系統(tǒng)宜采用同程回水方式，通過使每一分支管道的供﹑回水管路長度相同，保證供回水管道沿程阻力和局部阻力之和相同，則注水運行后管路阻力不需調(diào)節(jié)即可平衡。建議在大區(qū)域商場或高端的酒店中采用同程供回水方式設(shè)計，這樣大大的提高各分支管路水力平衡，保證末端空調(diào)機組運行達(dá)到理想的設(shè)計效果。

五、風(fēng)機盤管及冷水管道的冷凝水問題

進入室內(nèi)的水管的保溫一定要做好，若做不好，保溫材料未能緊貼在管子上，管道保溫有小孔或不嚴(yán)密處，空氣進去遇到管壁產(chǎn)生凝結(jié)水，造成排水不暢，把吊頂弄濕，嚴(yán)重者使吊頂塌下來，同時也造成冷量損失，能源浪費。再有就是風(fēng)盤本身的冷凝水問題，風(fēng)盤冷凝水一般集中排放，冷凝管沿水流方向保持0.3%的坡度，有時受建筑條件制約，吊頂空間不能滿足排放坡度的要求，導(dǎo)致滴水盤中的冷凝水排不出去。實際工程中可以將冷凝水分段排放，個別房間可直接接入衛(wèi)生間地漏，減少對建筑空間的要求。

六、結(jié)論

隨著空調(diào)系統(tǒng)在工程中的普及與應(yīng)用，通過對暖通空調(diào)管道類型設(shè)計、水力計算等合理選取匹配的暖通空調(diào)管道，為暖通空調(diào)運行穩(wěn)定作出貢獻(xiàn)；保證暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的適用性和經(jīng)濟性、可靠性、先進性和節(jié)能性。以上為筆者的粗淺見解，望各位同仁多加指教并交流各自的經(jīng)驗與設(shè)計體會，使我們的設(shè)計水平更上一層樓。

參考文獻(xiàn)：

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