中央空调水系统设计教程

中央空调的水系统包括冷(热)水系统、冷却水系统和冷凝水排放系统。

冷冻水循环系统：来自空调设备的冷冻水回水经集水器、除污器、循环水泵，进入冷水机组蒸发器内、吸收了制冷剂蒸发的冷量，使其温度降低成为冷冻水，进入分水器后再送入空调设备的表冷器或冷却盘管内，与被处理的空气进行热交换后，再回到冷水机组内进行循环再冷却。

热水循环系统：主要是完成冬季空调设备所需的热量，使其加热空气用，热水循环系统需包含热源部分。

冷却水循环系统：进入到冷水机组的冷凝器的冷却水吸收冷凝器内的制冷剂出的热量而温度升高，然后进入室外冷却塔散热降温、通过冷却水循环水泵进行循环冷却，不断带走制冷剂冷凝放出的热量，以保证冷水机组的制冷循环。

冷凝水排放系统：排放空调器表冷器表面因结露而形成的冷凝水的水管。

在空气调节中，常常通过水作为载冷剂或冷却剂来实现热量的传递，因此水系统是中央空调系统的一个重要的组成部分，其设计和安装的好坏直接影响到空调系统的效果和使用寿命。

本手册只是阐述水系统的基本的原理和实际使用中的一些注意事项，实际工程的设计请联系专业的设计院和相关公司。

一 水系统的分类

一、闭式循环和开式循环

1）闭式循环系统

管路不与大气接触，在系统最高点设膨胀水箱并有排气和泄水装置的系统。

当空调系统采用风机盘管、诱导器和水冷式表冷器做冷却作用时，冷水系统宜

采用闭式系统。高层建筑也宜采用闭式系统。

热水系统，一般均为闭式系统。在设计时应考虑锅炉房或热网在低负荷时供热

的可能性。如低负荷时，不可能供热，则应考虑其它措施（如电加热等）。

闭式循环的优点：

1．由于管路不与大气相接触，管道与设备不宜腐蚀。

2．不需为高处设备提供的静水压力，循环水泵的压力低，从而水泵的功率相对较小。

3．由于没有回水箱、不需重力回水、回水不需另设水泵等，因而投资省、系统简单。

闭式循环的缺点：

1．蓄冷能力小，低负荷时，冷冻机也需经常开动。

2．膨胀水箱的补水有时需要另设加压水泵。

2）开式循环系统

管路之间有贮水箱（或水池）通大气，自流回水时，管路通大气的系统。

当空调系统采用喷水池冷却空气时，宜采用开式系统。空调系统采用冷水式表冷器，

冷水温度要求波动小或冷冻机的能量调节不能满足空调系统的变化时，也可采用开式系统。

当采用开式水箱蓄冷或贮水以消减高峰负荷时，也宜采用开式系统。

开式系统的优点是冷水箱有一定的蓄冷能力，可以减少冷冻机的开启时间，增加能量调节能力，且冷水温度的波动可以小一些。

开式系统的缺点是：

1．冷水与大气接触，循环水中含氧量高，宜腐蚀管路。

2．末端设备（喷水池、表冷器）与冷冻站高差较大时，水泵则须克服高差造成的静水压力，增加耗电量。

3．如果喷水池较低，不能直接自流回到冷冻站时，则需增加回水池和回水泵。

4．如果采用自流回水，回水的管径较大，会增加投资。

对于末端产品，通常采用冷水式表冷器作为换热设备，宜采用闭式系统。但需

要注意的是，闭式冷水系统的冷冻机的蒸发器也应为闭式的，且冷冻机的能量调节应能满足空调负荷的变化。一般空调系统的负荷变化在 100%~20%之间，在选用冷冻机的台数和单台的能量调节时，要考虑此问题。

二、系统管制（两管制、三管制、四管制）

1）两管制

冷水系统和热水系统采用相同的供水管和回水管，只有一供一回两根水管的系统。

两管制系统简单，施工方便；但是不能用于同时需要供冷和供热的场所。

2）三管制

分别设置供冷管路、供热管路、换热设备管路三根水管；其冷水与热水的回水关共用。

三管制系统能够同时满足供冷和供热的要求，管路系统较四管制简单；但是比两管制复杂，投资也比较高，且存在冷、热回水的混合损失。

3）四管制

冷水和热水的系统完全单独设置供水管和回水管，可以满足高质量空调环境的要求。

四管制系统能够同时满足供冷和供热的要求，并且配合末端设备能够实现室内温度和湿度精确控制的要求；由于冷水和热水在管路和末端设备中完全分离，有助于系统的稳定运行和减小设备的腐蚀。

1）两管制

冷水系统和热水系统采用相同的供水管和回水管，只有一供一回两根水管的系统。

两管制系统简单，施工方便；但是不能用于同时需要供冷和供热的场所。

2）三管制

分别设置供冷管路、供热管路、换热设备管路三根水管；其冷水与热水的回水关共用。

三管制系统能够同时满足供冷和供热的要求，管路系统较四管制简单；但是比两管制复杂，投资也比较高，且存在冷、热回水的混合损失。

3）四管制

冷水和热水的系统完全单独设置供水管和回水管，可以满足高质量空调环境的要求。

四管制系统能够同时满足供冷和供热的要求，并且配合末端设备能够实现室内温度和湿度精确控制的要求；由于冷水和热水在管路和末端设备中完全分离，有助于系统的稳定运行和减小设备的腐蚀。

1）两管制

冷水系统和热水系统采用相同的供水管和回水管，只有一供一回两根水管的系统。

两管制系统简单，施工方便；但是不能用于同时需要供冷和供热的场所。

2）三管制

分别设置供冷管路、供热管路、换热设备管路三根水管；其冷水与热水的回水关共用。

三管制系统能够同时满足供冷和供热的要求，管路系统较四管制简单；但是比两管制复杂，投资也比较高，且存在冷、热回水的混合损失。

3）四管制

冷水和热水的系统完全单独设置供水管和回水管，可以满足高质量空调环境的要求。

四管制系统能够同时满足供冷和供热的要求，并且配合末端设备能够实现室内温度和湿度精确控制的要求；由于冷水和热水在管路和末端设备中完全分离，有助于系统的稳定运行和减小设备的腐蚀。

三、定水量和变水量系统

1）定水量系统

系统中循环水量为定值，或夏季和冬季分别采用不同的定水量，负荷变化时，改变供、回水温度以改变制冷量或制热量的系统。

优点：定水量系统简单，操作方便，不需要复杂的自控设备和变水量定压控制。用户采用三通阀，改变通过表冷器的水量，各用户之间互不干扰，运行较稳定。

缺点：系统水量均按最大负荷确定，而最大负荷出现的时间很短，即使在最大负荷时，建筑物各朝向的峰值负荷也不会在同一时间出现，绝大多数时间供水量都是大于所需要的水量，因此水泵的无效能很大。另外，如采用多台冷冻机和多台水泵供水，负荷小时，有的冷冻机停止运行，而水泵却全部运行，则供水温度会升高，使表冷器等设备的降湿能力减低，会加大室内的相对湿度。

通常采用多台冷冻机和多台水泵的系统，当冷冻机停止运行时，相应的水泵也停止运行。这样节约了水泵的能耗，但水量也随之变化，成为阶梯式的定水量系统。

定水量系统，一般适用于间歇性降温的系统（如影院、剧场、大会议厅等）和空调面积小，只有一台冷冻机和一台水泵的系统。

2）变水量系统

保持供水温度在一定范围内，当负荷变化时，改变供水量的系统。

变水量系统的水泵的能耗随负荷减少而降低，在配管设计时可考虑同时使用系数，管径可相应减小，降低水泵和管道系统的初投资；但是需要采用供、回水压差进行流量控制，自控系统较复杂。

四、保温材料的选择

保温材料应根据因地制宜，就地取材的原则，选取来源广泛、价廉、保温性能好、易于施工、耐用的材料。具体有以下要求：

1.导热系数低、价格低。一般说来，二者乘积最小的材料较经济。在二者乘积相差不大时，导热系数小的经济。

2.容重小、多孔性材料。这类材料不但导热系数小，而且保温后的管道轻，便于施工，也减少荷重。

3.保温后不易变形并具有一定的抗压强度。最好采用板状和毡状等成型材料；采用散状材料时，要采取防止其由于压缩等原因变形的措施。

4.保温材料不宜采用有机物和易燃物，以免生虫、腐烂、生菌、引鼠或发生火灾。当采用上述材料时，要进行处理。

5 宜采用吸湿性小的材料，如保温材料含水多则易产生凝结水,造成对管壁等的腐蚀，保温材料也易于损坏。

6.保温材料应采用非燃和难燃材料，必须符合《建筑设计防火规范》等规定的防火要求。对于电加热器等的保温，必须采用非燃材料。

7.冷管道在保温层外应设防潮层，以防管外的水分和潮湿空气侵入保温层内部使保温层内结露。放在室内的管道应注意外表面光滑和美观。隐蔽在搁楼层内的管道可以在外表面涂沥青作为防潮层，不加保护壳。室外冷管道避免架空敷设，如架空应有防止辐射热的措施。

常用的保温结构由防腐层(一般刷防腐漆)、保温层、防潮层(包油毡、油纸或刷沥青)和保护层组成。保护层随敷设地点和当地材料不同可采用水泥保护层、铁皮保护层、玻纤布保护层；保温结构的具体作法，详见国家标准图。