作者：伟德官网 日期：2025-12-05 浏览： 来源：伟德APP下载

随着高层建筑空间与调控需求的综合考虑，空气—水空调系统得到广泛应用。室内冷热负荷由冷冻水与热水承担，制冷系统中的水管系统包括冷冻水系统和冷却水系统。下面对冷冻水系统与冷却水系统的要点进行梳理，便于设计与选型。

冷冻水系统

组成与主要部件

冷冻水系统由水泵、管道、定压设备、阀门、换热器、除污器等构成，核心在于通过循环水带走制冷负荷并完成热交换。

主要形式与分型

冷冻水系统通常为循环水系统，按管道与设备布局可分为开式系统与闭式系统；又可按水路连接方式分为直连与间连、同程与异程等形式；在水泵和水路设计上常使用二次系统、三管制或四管制等方案，以实现对用户侧的分区供水与灵活调节。

开式与闭式系统对比及设计要点

- 开式系统：水量大、运行稳定性好，但易污染，水泵压头较高。蓄冷池蓄冷的场景多采用开式水系统。

- 闭式系统：水与外界空气接触少、管道腐蚀风险低、水泵耗能较小，通常采用壳管式蒸发器，末端设表冷器或风机盘管等换热设备，并增设膨胀水箱以应对水体积随温度变化的膨胀。实际工程中冷冻水系统多选用闭式形式。

水泵扬程差异要点

- 闭式系统的扬程为闭式循环路中各部件压力损失之和（管道、制冷机组、换热器、阀门等）。

- 开式系统除承担管路损失外，还需克服自蓄水箱提升至管路最高点的高度差。

设计时的关键注意

- 开式系统：需关注水泵吸水端的真空高度，防止吸水汽化，确保水泵吸入水压力高于汽化压力。

- 闭式系统：在水泵吸入口设置定压水箱，确保系统任一点最低运行压强不低于5 kPa，避免产生负压、吸空气或管道软连接变形等问题。

膨胀水箱的作用、位置与容量原则

作用

- 吸纳因温度变化引起的水体积膨胀与收缩

- 补充系统水损耗

- 稳定水泵吸入口的压力，保障系统运行稳定

安装位置与注意

- 尽量靠近水泵吸入口，连通管道上不宜设阀门，水位应高于系统最高水位1 m以上，冬季需防冻。可逐步替代为定压罐。

蓄水容量与计算

- 蓄水容量与系统水容量、小时循环量及安全系数相关，实际设计中以“较大值”为准。

直连与间连、同程与异程

- 根据系统与机组的连接方式，可以实现直连或间连，以及同程或异程的水路结构，以满足区域分区供水与能效优化。

变水量与定水量、三管制等

- 二次泵系统的优点在于通过分区、分路供给实现更高效的局部调节，适用于大型系统。通常结合变水量与定水量的运行策略以提升部分负荷下的运行效率。

典型冷冻水系统分析要点

- 一次泵定水量方案：在某些场景中采用固定流量的制冷水供给。

- 二次泵变水量方案：通过变流量控制实现对末端用水点的精准供水。

冷却水系统

组成与基本要求

冷却水一般用于冷凝器与压缩机的散热，进水温度不宜高于32℃。系统包含直流式、循环式等形式，常见于自然通风冷却与机械通风两大类。

直流式冷却水系统

- 水源极度充足且无需循环回用，水回路直接排放，不进入循环系统，适用于水源丰富地区。

循环式冷却水系统

- 自然通风冷却循环：结构简单但对管路、设备布局要求高，单元之间耦合较强，容易缺乏冗余。

- 机械通风冷却循环：最广泛使用的形式，供回水集中在干管，便于设备冗余与能效调控。可通过冷却风机数量或转速优化部分负荷的冷却负担，应用最广。

干管式、混合式系统的风险与避免

- 冷却塔的并联运行若设计或控制不当，容易出现“溢流”、“旁通”或“抽空”等问题。

- 防护措施包括对冷却塔进出水阀门进行联动控制，确保冷却塔不运行时水阀严格关闭等。

系统构成与噪声控制

- 典型系统包含冷凝器、冷却塔、水泵等，冷却塔的选型应兼顾热工性能、噪声与场地条件，优先考虑低噪音型号，尽量远离居住区且靠近机房。

冷却塔与水量计算

- 冷却水量通常需留出安全系数（如1.1~1.2倍），并根据机组冷却需求确定型号与布置。常见上屋顶布置，出水管径通常大于进水管径以利重力回流。

水泵扬程与系统阻力

- 水泵扬程的计算需综合沿程阻力、局部阻力、凝结器阻力、冷却塔提升高度、喷嘴压力等因素，并考虑一定裕量以确保稳定运行。

制冷机房设计（六步法）

1) 确定总冷负荷：包括用户实际需求、系统冷损失等。

2) 确定制冷机组类型：对比一次投资与全年运行成本，选定制冷方式、制冷剂、冷凝方式等；在能耗与经济性之间综合权衡。

3) 确定设计工况：设定凝结温度、蒸发温度等工况参数。

4) 确定容量与台数：考虑全年负荷变化与机组调节特性，通常选用2–3台同型号机组，必要时设备用机。

5) 设计水系统：确定冷冻水与冷却水系统形式，选择水泵、冷却塔规格及管路计算。

6) 布置制冷机房：综合通道宽度、设备间距、管路走向、维护与检修空间，确保安装、运行与维护的可行性。对机房保温、设备间距、净高、排风与防振等也有具体要求。

制冷机组选型与装机容量

能源来源与系统匹配

- 电力驱动制冷机组在能源供应充足且电力成本可控时能耗更低；如当地有热源且余热可用，吸收式制冷机组具有优势，且对大规模负荷更具经济性。

常见容量与机型选择原则

- 当单机额定制冷量大于约1758 kW时，优先考虑离心式机组；在1054–1758 kW之间可选螺杆式或离心式；在700–1054 kW间选螺杆式；在116–700 kW间选螺杆式或往复式；低于116 kW时考虑涡旋式或活塞式。

本案在当地电力供应充足且无显著热能回收场景，冷负荷510 kW，选用螺杆式冷水机组。

冷水机组的选型要点

- 需兼顾性能、工况适配、所需冷量与承压能力；能源成本、供电或热源可用性、环境影响（噪声、振动、制冷剂安全性、ODP/GWP）等因素。

- 机组的可靠性、运维便利性及长期投资费用也是关键考量。

风冷与水冷两种制冷机组的选择

- 本设计选用水冷冷水机组，以提升在较高湿球温度下的制冷效率与稳定性，且更易与现场的冷却塔系统协同运行。

冷却塔的选型与配置

- 常用材料：玻璃钢、钢筋混凝土。玻璃钢冷却塔以其高效散热、占地面积小、重量轻等优点被广泛采用，特别适用于屋顶布置。

- 冷却塔类型多为逆流式，热交换效率较高，适合中小型制冷系统的中等水量场景。

- 屋顶布置时需考虑水量安全系数，确保在高温季节仍具足够冷却能力。

水泵与补水定压设备伟德APP

冷冻水泵

- 按冷水机组数量与单机冷水量确定流量，并留有5%~10%的裕量。扬程计算需将管路阻力、蒸发器与末端设备阻力等相加并考虑裕量。

- 常用两台或三台泵并联，设一台备用，确保在任一回路高效运行。

冷却水泵

- 流量按冷水机组数量与额定流量确定，扬程则以系统阻力、冷却塔进出水压力及布水器高度差为依据，同样留出裕量。通常设置多台并联并备份。

补水定压装置

- 系统小时泄漏量按水容量的约1%计算，日常补水量按水容量的2%计算。补水点设在循环泵吸入口段，补水泵需具备较高流量（4倍左右的补水量常用），扬程需高于系统静水压约30–50 kPa。

膨胀水箱

- 闭式膨胀水箱的容积按系统水容量与调节水量等因素确定，常选落地式膨胀水箱。具体型号与参数按厂家样本确定。

水处理与过滤

软化水处理与储水

- 补水水应经软化处理，设软化水箱储存0.5–1小时的补水量，以确保水质稳定与系统保护。

水处理仪与过滤

- 根据水路流量选用自动电子水处理设备，水路入口处设Y型过滤器以拦截杂质，保护水泵与换热设备。

热交换与热水系统

换热器选择

- 为满足冬季供热需求，采用热媒为水的板式换热器；热水流量与温差按热负荷计算，必要时以余热蒸汽或其他热源提供辅助热量。

热水泵

- 热水泵的选择遵循与冷冻水泵相同的原理，按实际热水量确定流量与扬程，确保系统热水供应稳定。

综述

通过系统地对冷冻水系统、冷却水系统、制冷机房设计与设备选型等环节的优化，可以实现高效、稳定、经济的空调水系统解决方案。关键在于准确核算负荷、合理选型机组及辅机、科学布局机房与管道、并结合水处理与热交换的综合优化，确保长期运行的稳定性与节能效果。

返回