浅析空调水系统压力分布

摘 要：本文通过空调水系统阻力的组成、定压点及空调水系统的压力分布的阐述，说明了空调水系统压力分布的情况以及设计中应注意的关键。

关键词：空调水系统 阻力组成 定压点 压力分布

中图分类号：TQ3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）11（b）-0097-01

不同建筑的特点对空调使用的要求不同，空调方式也不同，采用比较多的一种为风机盘管加新风的空气-水空调系统。水系统的任务就是就是将冷、热媒水，按空调房间冷、热负荷的要求，准确的送至空气处理设备，处理房间内的空气。水系统投资比较多，对整个空调系统使用效果影响大，是空调设计中一个重要组成部分。

1 空调水系统的阻力的组成

这里所谈的闭式空调冷水系统的阻力组成，如图1所示。

图1中，1为冷水机组阻力，由机组制造厂提供，一般为60～100 kPa。2为管路阻力，其中单位长度的摩擦阻力即比摩阻取决于技术经济比较。若取值大则管径小，初投资省，但水泵运行能耗大；若取值小则反之。目前设计中冷水管路的比摩阻宜控制在150～200 Pa/m范围内，管径较大时，取值可小些。3为空调末端装置阻力，是由制造厂经过盘管配置计算后提供的，一般在20～50 kPa范围内。4为调节阀阻力。空调房间通过在空调末端装置的水路上设置电动二通调节阀是实现室温控制的一种手段。二通阀的规格由阀门全开时的流通能力与允许压力降来选择的。阀门全开时的压力降占该支路总压力降的百分数被称为阀权度。水系统设计时要求阀权度S>0.3，于是，二通调节阀的允许压力降一般不小于40 kPa。

根据以上所述，可以估计一栋约100 m高的高层建筑空调水系统的压力损失，即循环水泵所需的扬程。

（1）冷水机组阻力：取80kPa（8 m水柱）。

（2）管路阻力：取冷冻机房内的除污器、集水器、分水器及管路等的阻力为50 kPa；取输配侧管路长度300 m与比摩阻200 pa/m，则摩擦阻力为300×200=60 kPa；如考虑输配侧的局部阻力位摩擦阻力的50%，则局部阻力为60×0.5=30 kPa；系统管路的总阻力为50+60+30=140 kPa（14 m水柱）。

（3）空调末端装置阻力：组合式空调器的阻力一般比风机盘管阻力大，故取前者的阻力位45 kPa（4.5 m水柱）。

（4）二通调节阀的阻力：取40 kPa（4.0 m水柱）。

于是，水系统的各部分阻力之和为：80+140+45+40=305 kPa（30.5 m水柱）。

（5）水泵扬程：取10%的安全系数，则扬程H=30.5×1.1=33.55 m。

根据以上估算，可以基本掌握同类规模建筑物的空调水系统的压力损失值范围，防止因未经计算，而将系统压力损失估计过大，水泵扬程选得过大，导致能量浪费。

2 空调水系统的定压点及压力

定压点确定的最主要原则是：保证系统内任何一点不出现负压或者热水的汽化。在空调水系统中，定压点的最低运行压力应保证水系统最高点的压力为5 kPa以上。以图3来说明，其中A点为系统最高点。

一般来说，采用（a）的方式是最常见的，其特点是稳定可靠，这时对最低定压压力的要求为：PAmin=5 kPa。（b）的方式也是常用方式之一，这时对最低定压压力的要求为：PBmin=H+5+HAB（kPa），式中HAB为设计状态下，从A点到水泵吸入口B点的水流阻力，kPa；H为系统最大高差（折算为压力单位kPa）。

3 空调水系统的压力分布分析

了解空调水系统在停运与运行时系统各点的压力分布，对保证设备与管路安全，系统正常使用是非常重要的。如下a、b说明图2中水系统中各典型压力点的静压力值（以m计）。

（1）水泵不运行时：PA=h1；PB=h1+h2；PC=h1+h2；PD=h1+h2；PE=h1。

（2）水泵运行时：PA=h1；PB=h1+h2-AB段阻力；PD=PC-CD段阻力；PE=PD-h2-DE段阻力。

由以上，可以得到如下认识。

（1）膨胀水箱（EXT）接入点A处（定压点）的静压值，不管水泵是否在运行，总是等于膨胀水箱水面与A点之间的高度h1（m）。

（2）水泵不运行时，系统中任一点的静压力等于该店与膨胀水箱水面之间的高度差。

（3）水泵运行时，定压点A处与水泵吸入口之间管路（A-B-C）上任一点的静压值，等于该点的静水高度值减去从A点到该店管路的压力损失值；水泵出口处与A点之间管路（C-D-E-A）上任一点的静压值，等于水泵扬程与该点静水高度值之和减去从A点到该点管路的压力损失值。

（4）如果将冷水机组置于水泵的吸入管路中，机组的承压值就与水泵的扬程无关。正因为如此，在高层建筑的水系统中，常将机组置于水泵的吸入管中，以减小机组的承压值。

4 结语

空调水系统的压力分析，主要是能使设计中能更详细了解整个水系统的压力分布情况，解决设备和构件的承压问题，空调冷水机组的蒸发器、冷凝器的承压能力有一定要求，不同厂家略有不同。所以设计中必须清楚知道各个部分的压力分布情况，才能使所做的设计更加合理，更加优化。

参考文献

[1] 陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].2版.北京：中国建筑工业出版社，2008.

[2] 中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施-建筑产品选用技术：暖通空调·动力[M].北京：中国计划出版社，2009，12.