空调冷热水及冷凝水系统.docx

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空调冷热水及冷凝水系统

空调冷热水及冷凝水系统

8.5.1空调冷水、空调热水参数应考虑对冷热源装置、末端设备、循环水泵功率的影响等因素，并按下列原则确定：

      1采用冷水机组直接供冷时，空调冷水供水温度不宜低于5℃，空凋冷水供回水温差不应小于5℃；有条件时，宜适当增大供回水温差。

      2采用蓄冷空调系统时，空调冷水供水温度和供回水温差应根据蓄冷介质和蓄冷、取冷方式分别确定，并应符合本规范第8.7.6条和第8.7.7条的规定。

      3采用温湿度独立控制空调系统时，负担显热的冷水机组的空调供水温度不宜低于16℃；当采用强制对流末端设备时，空调冷水供回水温差不宜小于5℃。

      4采用蒸发冷却或天然冷源制取空调冷水时，空调冷水的供水温度，应根据当地气象条件和末端设备的工作能力合理确定；采用强制对流末端设备时，供回水温差不宜小于4℃。

      5采用辐射供冷末端设备时，供水温度应以末端设备表面不结露为原则确定；供回水温差不应小于2℃。

      6采用市政热力或锅炉供应的一次热源通过换热器加热的二次空调热水时，其供水温度宜根据系统需求和末端能力确定。

对于非预热盘管，供水温度宜采用50℃～60℃，用于严寒地区预热时，供水温度不宜低于70℃。

空调热水的供回水温差，严寒和寒冷地区不宜小于15℃，夏热冬冷地区不宜小于10℃。

      7采用直燃式冷（温）水机组、空气源热泵、地源热泵等作为热源时，空调热水供回水温度和温差应按设备要求和具体情况确定，并应使设备具有较高的供热性能系数。

      8采用区域供冷系统时，供回水温差应符合本规范第8.8.2条的要求。

8.5.2除采用直接蒸发冷却器的系统外，空调水系统应采用闭式循环系统。

8.5.3当建筑物所有区域只要求按季节同时进行供冷和供热转换时，应采用两管制的空调水系统。

当建筑物内一些区域的空调系统需全年供应空调冷水、其他区域仅要求按季节进行供冷和供热转换时，可采用分区两管制空调水系统。

当空调水系统的供冷和供热工况转换频繁或需同时使用时，宜采用四管制水系统。

8.5.4集中空调冷水系统的选择，应符合下列规定：

      1除设置一台冷水机组的小型工程外，不应采用定流量一级泵系统；

      2冷水水温和供回水温差要求一致且各区域管路压力损失相差不大的中小型工程，宜采用变流量一级泵系统；单台水泵功率较大时，经技术和经济比较，在确保设备的适应性、控制方案和运行管理可靠的前提下，可采用冷水机组变流量方式；

      3系统作用半径较大、设计水流阻力较高的大型工程，宜采用变流量二级泵系统。

当各环路的设计水温一致且设计水流阻力接近时，二级泵宜集中设置；当各环路的设计水流阻力相差较大或各系统水温或温差要求不同时，宜按区域或系统分别设置二级泵；

      4冷源设备集中设置且用户分散的区域供冷等大规模空调冷水系统，当二级泵的输送距离较远且各用户管路阻力相差较大，或者水温（温差）要求不同时，可采用多级泵系统。

8.5.5采用换热器加热或冷却的二次空调水系统的循环水泵宜采用变速调节。

对供冷（热）负荷和规模较大工程，当各区域管路阻力相差较大或需要对二次水系统分别管理时，可按区域分别设置换热器和二次循环泵。

8.5.6空调水系统自控阀门的设置应符合下列规定：

      1多台冷水机组和冷水泵之间通过共用集管连接时，每台冷水机组进水或出水管道上应设置与对应的冷水机组和水泵连锁开关的电动两通阀；

      2除定流量一级泵系统外，空调末端装置应设置水路电动两通阀。

8.5.7定流量一级泵系统应设置室内空气温度调控或自动控制措施。

8.5.8变流量一级泵系统采用冷水机组定流量方式时，应在系统的供回水管之间设置电动旁通调节阀，旁通调节阀的设计流量宜取容量最大的单台冷水机组的额定流量。

8.5.9变流量一级泵系统采用冷水机组变流量方式时，空调水系统设计应符合下列规定：

      1一级泵应采用调速泵；

      2在总供、回水管之间应设旁通管和电动旁通调节阀，旁通调节阀的设计流量应取各台冷水机组允许的最小流量中的最大值；

      3应考虑蒸发器最大许可的水压降和水流对蒸发器管束的侵蚀因素，确定冷水机组的最大流量；冷水机组的最小流量不应影响到蒸发器换热效果和运行安全性；

      4应选择允许水流量变化范围大、适应冷水流量快速变化（允许流量变化率大）、具有减少出水温度波动的控制功能的冷水机组；

      5采用多台冷水机组时，应选择在设计流量下蒸发器水压降相同或接近的冷水机组。

8.5.10二级泵和多级泵系统的设计应符合下列规定：

      1应在供回水总管之间冷源侧和负荷侧分界处设平衡管，平衡管宜设置在冷源机房内，管径不宜小于总供回水管管径；

      2采用二级泵系统且按区域分别设置二级泵时，应考虑服务区域的平面布置、系统的压力分布等因素，合理确定二级泵的设置位置；

      3二级泵等负荷侧各级泵应采用变速泵。

8.5.11除空调热水和空调冷水系统的流量和管网阻力特性及水泵工作特性相吻合的情况外，两管制空调水系统应分别设置冷水和热水循环泵。

8.5.12在选配空调冷热水系统的循环水泵时，应计算循环水泵的耗电输冷（热）比EC（H）R，并应标注在施工图的设计说明中。

耗电输冷（热）比应符合下式要求：

式中：

EC（H）R——循环水泵的耗电输冷（热）比；

               G——每台运行水泵的设计流量，m³/h；

               H——每台运行水泵对应的设计扬程，m；

——每台运行水泵对应设计工作点的效率；

               Q——设计冷（热）负荷，kW；

——规定的计算供回水温差，按表8.5.12-1选取，℃；

                A——与水泵流量有关的计算系数，按表8.5.12-2选取；

                B——与机房及用户的水阻力有关的计算系数，按表8.5.12-5选取；

——从冷热机房至该系统最远用户的供回水管道的总输送长度，m；当管道设于大面积单层或多层建筑时，可按机房出口至最远端空调末端的管道长度减去100m确定。

表8.5.12-1

值（℃）

注：

1对空气源热泵、溴化锂机组、水源热泵等机组的热水供回水温差按机组实际参数确定；

2对直接提供高温冷水的机组，冷水供回水温差按机组实际参数确定。

表8.5.12-2A值

注：

多台水泵并联运行时，流量按较大流量选取。

表8.5.12-3B值

1）多级泵冷水系统，每增加一级泵，B值可增加5；

2）多级泵热水系统，每增加一级泵，B值可增加4。

表8.5.12-4四管制冷、热水管道系统的α值

表8.5.12-5两管制热水管道系统的α值

注：

两管制冷水系统α计算式与表8.5.13-4四管制冷水系统相同。

8.5.13空调水循环泵台数应符合下列规定：

      1水泵定流量运行的一级泵，其设置台数和流量应与冷水机组的台数和流量相对应，并宜与冷水机组的管道一对一连接；

      2变流量运行的每个分区的各级水泵不宜少于2台。

当所有的同级水泵均采用变速调节方式时，台数不宜过多；

      3空调热水泵台数不宜少于2台；严寒及寒冷地区，当热水泵不超过3台时，其中一台宜设置为备用泵。

8.5.14空凋水系统布置和选择管径时，应减少并联环路之间压力损失的相对差额。

当设计工况时并联环路之间压力损失的相对差额超过15％时，应采取水力平衡措施。

8.5.15空调冷水系统的设计补水量（小时流量）可按系统水容量的1％计算。

8.5.16空调水系统的补水点，宜设置在循环水泵的吸入口处。

当采用高位膨胀水箱定压时，应通过膨胀水箱直接向系统补水；采用其他定压方式时，如果补水压力低于补水点压力，应设置补水泵。

空调补水泵的选择及设置应符合下列规定：

      1补水泵的扬程，应保证补水压力比补水点的工作压力高30kPa～50kPa；

      2补水泵宜设置2台，补水泵的总小时流量宜为系统水容量的5％～10％；

      3当仅设置1台补水泵时，严寒及寒冷地区空调热水用及冷热水合用的补水泵，宜设置备用泵。

8.5.17当设置补水泵时，空调水系统应设补水调节水箱；水箱的调节容积应根据水源的供水能力、软化设备的间断运行时间及补水泵运行情况等因素确定。

8.5.18闭式空调水系统的定压和膨胀设计应符合下列规定：

      1定压点宜设在循环水泵的吸入口处，定压点最低压力宜使管道系统任何一点的表压均高于5kPa以上；

      2宜优先采用高位膨胀水箱定压；

      3当水系统设置独立的定压设施时，膨胀管上不应设置阀门；当各系统合用定压设施且需要分别检修时，膨胀管上应设置带电信号的检修阀，且各空调水系统应设置安全阀；

      4系统的膨胀水量应进行回收。

8.5.19空调冷热水的水质应符合国家现行相关标准规定。

当给水硬度较高时，空调热水系统的补水宜进行水质软化处理。

8.5.20空调热水管道设计应符合下列规定：

      1当空调热水管道利用自然补偿不能满足要求时，应设置补偿器；

      2坡度应符合本规范第5.9.6对热水供暖管道的要求。

8.5.21空调水系统应设置排气和泄水装置。

8.5.22冷水机组或换热器、循环水泵、补水泵等设备的入口管道上，应根据需要设置过滤器或除污器。

8.5.23冷凝水管道的设置应符合下列规定：

      1当空调设备冷凝水积水盘位于机组的正压段时，凝水盘的出水口宜设置水封；位于负压段时，应设置水封，且水封高度应大于凝水盘处正压或负压值；

      2凝水盘的泄水支管沿水流方向坡度不宜小于0.010；冷凝水干管坡度不宜小于0.005，不应小于0.003，且不允许有积水部位；

      3冷凝水水平干管始端应设置扫除口；

      4冷凝水管道宜采用塑料管或热镀锌钢管；当凝结水管表面可能产生二次冷凝水且对使用房间有可能造成影响时，凝结水管道应采取防结露措施；

      5冷凝水排入污水系统时，应有空气隔断措施；冷凝水管不得与室内雨水系统直接连接；

      6冷凝水管管径应按冷凝水的流量和管道坡度确定。

条文说明

8.5空调冷热水及冷凝水系统

8.5.1空调冷热水参数确定原则。

  空调冷热水参数应保证技术可靠、经济合理，本条中数值适用于以水为冷热媒对空气进行冷却或加热处理的一般建筑的空调系统，有特殊工艺要求的情况除外。

   1冷水机组直接供冷系统的冷水供水温度低于5℃时，会导致冷水机组运行工况相对较差且稳定性不够。

对于空调系统来说，大温差设计可减小水泵耗电量和管网管径，因此规定了空调冷水和热水系统温差不得小于一般末端设备名义工况要求的5℃。

但当采用大温差，如果要求末端设备空调冷水的平均水温基本不变时，冷水机组的出水温度则需降低，使冷水机组性能系数有所下降；当空调冷水或热水采用大温差时，还应校核流量减少对采用定型盘管的末端设备（如风机盘管等）传热系数和传热量的影响，必要时需增大末端设备规格，就目前的风机盘管产品来看，其冷水供回水在5℃／13℃时的供冷能力，与7℃／12℃冷水的供冷能力基本相同。

所以应综合考虑节能和投资因素确定温差数值。

   2采用蓄冷装置的供冷系统，供水温度和供回水温差与蓄冷介质和蓄冷、取冷方式等有关，应符合本规范第8.7.6条和第8.7.7条规定，供水温度范围可参考其条文说明。

   3温湿度独立控制系统，是近年来出现的系统形式。

规定其供水温度不宜低于16℃是为了防止房间结露。

同时，根据现有的末端设备和冷水机组的产品情况，采用5℃的温差，在大多数情况下是可以做到的。

   4采用蒸发冷却或天然冷源制取空调冷水时，在一些地区做到5℃的水温差存在一定的困难，因此，提出了比冷水机组略为小一些的温差（4℃）。

根据对空调系统的综合能耗的研究，4℃的冷水温差对于供水温度16℃～18℃的冷水系统并采用现有的末端产品，能够满足要求和得到能耗的均衡。

当然，针对专门开发的一些干工况末端设备，以及某些露点温度较低而能够通过蒸发冷却得到更低水温（例如12℃～14℃）的地区而言，设计人员可以将上述冷水温差进一步加大。

   5采用辐射供冷末端设备的系统既包括温湿度独立控制系统也包括蒸发冷却系统。

研究表明：

对于辐射供冷的末端设备来说，较大的温差不容易做到（否则单位面积的供冷量不够），因此对此部分末端设备所组成的系统，放宽了对冷水温差的要求。

   6市政热力或锅炉产生的热水温度一般较高（80℃以上），可以将二次空调热水加热到末端空气处理设备的名义工况水温60℃，同时考虑到降低供水温度有利于降低对一次热源的要求，因此推荐供水温度为50℃～60℃。

但对于采用竖向分区且设置了中间换热器的超高层建筑，由于需要考虑换热后的水温要求，可以提高到65℃，因此需要设计人根据具体情况来提出需求的供水温度。

对于严寒地区的预热盘管，为了防止盘管冻结，要求供水温度应相应提高。

由于目前大多数盘管采用的是铜管串铝片方式，因此水温过高时要注意盘管的热胀冷缩问题。

  对于热水供回水温差的问题，尽管目前的一些设备（例如风机盘管）都是以10℃温差来标注其标准供暖工况的，但通过理论分析和多年的实际工程运行情况表明：

对于严寒和寒冷地区来说适当加大热水供回水温差，现有的末端设备是能够满足使用要求的（并不需要加大型号）；对于夏热冬冷地区而言，采用10℃温差即使对于两管制水系统来说也不会导致末端设备的控制出现问题。

而适当的加大温差有利于节省输送能耗。

并考虑到与《公共建筑节能设计标准》GB50189的协调，因此对热水的供回水温差做出了相应的规定。

   7采用直燃式冷（温）水机组、空气源热泵、地源热泵等作为热源时，产水温度一般较低，供回水温差也不可能太大，因此不做规定，按设备能力确定。

   8区域供冷可根据不同供冷形式选择不同的供回水温差。

8.5.2闭式与开式空调水系统的选择。

  规定除特殊情况外，应采用闭式循环水系统（其中包括开式膨胀水箱定压的系统），是因为闭式系统水泵扬程只需克服管网阻力，相对节能和节省一次投资。

  间接和直接蒸发冷却器串联设置的蒸发冷却冷水机组，其空气—水直接接触的开式换热塔（直接蒸发冷却器），进塔水管和底盘之间的水提升高差很小，因此也不做限制。

  采用水蓄冷（热）的系统当水池设计水位高于水系统的最高点时，可以采用直接供冷供热的系统（实际上也是闭式系统，不存在增加水泵能耗的问题）。

当水池设计水位低于水系统的最高点时，应设置热交换设备，使空调水系统成为闭式系统。

8.5.3空调水管路系统制式选择。

   1建筑物内存在需全年供冷的区域时（不仅限于内区），这些区域在非供冷季首先应该直接采用室外新风做冷源，例如全空气系统增大新风比、独立新风系统增大新风量。

只有在新风冷源不能满足供冷量需求时，才需要在供热季设置为全年供冷区域单独供冷水的管路，即分区两管制系统。

因此仅给出内外区集中送新风的风机盘管加新风的分区两管制水系统的系统形式，见图4。

   2对于一般工程，如仅在理论上存在一些内区，但实际使用时发热量常比夏季采用的设计数值小且不长时间存在、或这些区域面积或总冷负荷很小、冷源设备无法为之单独开启，或这些区域冬季即使短时温度较高也不影响使用，如为之采用相对复杂投资较高的分区两管制系统，工程中常出现不能正常使用，甚至在冷负荷小于热负荷时房间温度过低而无供热手段的情况。

因此工程中应考虑建筑物是否真正存在面积和冷负荷较大的需全年供应冷水的区域，确定最经济和满足要求的空调管路制式。

图4典型的风机盘管加新风分区两管制水系统

8.5.4集中空调冷水系统选择原则。

      1定流量一级泵系统简单，不设置水路控制阀时一次投资最低。

其特点是运行过程中各末端用户的总阻力系数不变，因而其通过的总流量不变（无论是末端不设置水路两通自动控制阀还是设置三通自动控制阀），使得整个水系统不具有实时变化设计流量的功能，当整个建筑处于低负荷时，只能通过冷水机组的自身冷量调节来实现供冷量的改变，而无法根据不同的末端冷量需求来做到总流量的按需供应。

当这样的系统设置有多台水泵时，如果空调末端装置不设水路电动阀或设置电动三通阀，仅运行一台水泵时，系统总流量减少很多，但仍按比例流过各末端设备（或三通阀的旁路），由于各末端设备负荷的减少与机组总负荷的减少并不是同步的，因而会造成供（热）需求较大的设备供冷（热）量不满足要求，而供冷（热）需求较小的设备供冷（热）量过大。

同时由于水泵运行台数减少、尽管总水量减小，但无电动两通阀的系统其管网曲线基本不发生变化，运行的水泵还有可能发生单台超负荷情况（严重时甚至出现事故）。

因此，该系统限制只能用于1台冷水机组和水泵的小型工程。

      2变流量一级泵系统包括冷水机组定流量、冷水机组变流量两种形式。

冷水机组定流量、负荷侧变流量的一级泵系统，形式简单，通过末端用户设置的两通阀自动控制各末端的冷水量需求，同时，系统的运行水量也处于实时变化之中，在一般情况下均能较好地满足要求，是目前应用最广泛、最成熟的系统形式。

当系统作用半径较大或水流阻力较高时，循环水泵的装机容量较大，由于水泵为定流量运行，使得冷水机组的进出水温差随着负荷的降低而减少，不利于在运行过程中水泵的运行节能，因此一般适用于最远环路总长度在500m之内的中小型工程。

    随着冷水机组制冷效率的提高，循环水泵能耗所占比例上升，尤其是单台冷水机组所需流量较大时或系统阻力较大时，冷水机组变流量运行水泵的节能潜力较大。

但该系统涉及冷水机组允许变化范围，减少水量对冷机性能系数的影响，对设备、控制方案和运行管理等的特殊要求等；因此应“经技术和经济比较”，指与其他系统相比，节能潜力较大，并确有技术保障的前提下，可以作为供选择的节能方案。

    系统设计时，以下两个方面应重点考虑：

      1）冷水机组对变水量的适应性：

重点考虑冷水机组允许的变水量范围和允许的水量变化速率；

      2）设备控制方式：

需要考虑冷水机组的容量调节和水泵变速运行之间的关系，以及所采用的控制参数和控制逻辑。

      3二级泵系统的选择设计

      1）机房内冷源侧阻力变化不大，因此系统设计水流阻力较高的原因，大多是由于系统的作用半径造成的，因此系统阻力是推荐采用二级泵或多级泵系统的条件，且为充要条件。

当空调系统负荷变化很大时，首先应通过合理设置冷水机组的台数和规格解决小负荷运行问题，仅用靠增加负荷侧的二级泵台数无法解决根本问题，因此“负荷变化大”不列入采用二级泵或多级泵的条件。

      2）各区域水温一致且阻力接近时完全可以合用一组二级泵，多台水泵根据末端流量需要进行台数和变速调节，大大增加了流量调解范围和各水泵的互为备用性。

且各区域末端的水路电动阀自动控制水量和通断，即使停止运行或关闭检修也不会影响其他区域。

以往工程中，当各区域水温一致且阻力接近，仅使用时间等特性不同，也常按区域分别设置二级泵，带来如下问题：

①水泵设置总台数多于合用系统，有的区域流量过小采用一台水泵还需设置备用泵，增加投资；②各区域水泵不能互为备用，安全性差；③各区域最小负荷小于系统总最小负荷，各区域水泵台数不可能过多，每个区域泵的流量调节范围减少，使某些区域在小负荷时流量过大、温差过小、不利于节能。

      3）当系统各环路阻力相差较大时，如果分区分环路按阻力大小设置和选择二级泵，有可能比设置一组二级泵更节能。

阻力相差“较大”的界限推荐值可采用0．05MPa，通常这一差值会使得水泵所配电机容量规格变化一档。

      4）工程中常有空调冷热水的一些系统与冷热源供水温度的水温或温差要求不同，又不单独设置冷热源的情况。

可以采用再设换热器的间接系统，也可以采用设置二级混水泵和混水阀旁通调节水温的直接串联系统。

后者相对于前者有不增加换热器的投资和运行阻力，不需再设置一套补水定压膨胀设施的优点。

因此增加了当各环路水温要求不一致时按系统分设二级泵的推荐条件。

      4对于冷水机组集中设置且各单体建筑用户分散的区域供冷等大规模空调冷水系统，当输送距离较远且各用户管路阻力相差非常悬殊的情况下，即使采用二级泵系统，也可能导致二级泵的扬程很高，运行能耗的节省受到限制。

这种情况下，在冷源侧设置定流量运行的一级泵、为共用输配干管设置变流量运行的二级泵、各用户或用户内的各系统分别设置变流量运行的三级泵或四级泵的多级泵系统，可使得二级泵的设计扬程降低，也有利于单体建筑的运行调节。

如用户所需水温或温差与冷源水温不同，还可通过三级（或四级）泵和混水阀满足要求。

8.5.5采用换热器的空调水系统。

      1一般换热器不需要定流量运行，因此推荐在换热器二次水侧的二次循环泵采用变速调节的节能措施。

      2按区域分别设置换热器和二次泵的系统规模界限和优缺点参见8.5.4条文说明。

8.5.6空调水系统自控阀门的设置。

      1多台冷水机组和循环水泵之间宜采用一对一的管道连接方式，见8.5.13条及其条文说明。

当冷水机组与冷水循环泵之间采取一对一连接有困难时，常采用共用集管的连接方式，当一些冷水机组和对应冷水泵停机，应自动隔断停止运行的冷水机组的冷水通路，以免流经运行的冷水机组流量不足。

      2空调末端装置应设置温度控制的电动两通阀（包括开关控制和连续调节阀门），才能使得系统实时改变流量，使水量按需供应。

8.5.7定流量一级泵系统空调末端控制要求。

    为了保证空调区域的冷量按需供应，宜对区域空气温度进行自动控制，以防止房间过冷和浪费能源。

通常的控制方式包括：

①末端设置分流式三通调节阀，由房间温度自动控制通过末端装置和旁流支路的流量比例来实现；②对于风机盘管等设备，采用房间温度自动控制风机启停（或者自动控制风机转速）的方式。

对于一些特别小型且系统中只设置了一台冷水机组的工程，如果对自动控制方式的投资有较大限制的话，至少也应设置调节性能较好的手动阀（最低要求）。

8.5.8变流量一级泵系统采用冷水机组定流量方式的空调水系

统设计要求。

    当冷水机组采用定流量方式时，为保证流经冷水机组蒸发器的流量恒定，设置电动旁通调节阀，是一个通常的成熟做法。

电动旁通阀口径的选择应按照本规范9.2.5条的规定并通过计算阀门的流通能力（也称为流量系数）来确定，但由于在实际工程中经常发现旁通阀选择过大的情况（有的设计图甚至按照水泵或冷水机组的接管来选择阀门口径），这里对旁通阀的设计流量（即阀门全开时的最大流量）做出了规定。

    对于设置多台相同容量冷水机组的系统而言，旁通阀的设计流量就是—台冷水机组的流量，这样可以保证多台冷水机组在减少运行台数之前，各台机组都能够定流量运行（本系统的设计思路）。

    对于设置冷水机组大小搭配的系统来说，从目前的情况看，多台运行的时间段内，通常是大机组在联合运行（这时小机组停止运行的情况比较多），因此旁通阀的设计流量按照大机组的流量来确定与上述的原则是一致的。

即使在大小搭配运行的过程中，按照大容量机组的流量来确定可能无法兼则小容量机组的情况，但从冷水机组定流量运行的安全要求这一原则出发，这