9.9 空气调节冷热水及冷凝水系统


9.9.1 工艺性空气调节系统冷水供回水温度,应根据空气处理工艺要求,并在技术可靠、经济合理的前提下确定。舒适性空气调节冷水供回水温度,应按制冷机组的能效高、循环泵的耗电输冷比低、输配冷损失小、末端需求适应性好等综合最佳,通过技术经济比较后确定,并应符合下列规定:
    1 常规供冷系统冷水供水温度不宜低于5℃,供回水温差不应小于5℃,技术合理时宜增大供回水温差。
    2 采用蓄冷装置的供冷系统供水温度和供回水温差应符合本规范第9.7.9条的相关规定。
    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℃;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,空调冷水供回水温差不应小于2℃。
    4 蒸发冷却冷水机组供水温度和供回水温差应符合本规范第9.5.1条和第9.5.2条的相关规定。
9.9.2 空气调节热水供回水温度应根据空气处理工艺要求,加热盘管或冷热盘管对热媒的需求,以及热媒的种类和特性等,通过技术经济比较后确定,并应符合下列规定:
    1 舒适性空调系统采用冷热盘管处理空气时,供水温度宜为50℃~60℃,供回水温差不宜小于10℃。
    2 工艺性空调系统设专用加热盘管时,供水温度宜为70℃~130℃,供回水温差不宜小于25℃;热源服务范围内同时有供暖系统且条件允许时,空调热水供回水温度与供暖系统供回水温度宜保持一致。
    3 采用溴化锂吸收式冷(温)水机组、热泵型机组供热水时,供回水温度应满足机组高能效运行的需求。
9.9.3 空气调节水系统宜采用闭式循环。当确需采用开式系统时,应设置蓄水箱。蓄水箱的蓄水量宜按系统循环水流量的5%~10%确定。且在水系统停止运行时,应能容纳系统泄出的水,蓄水箱不得出现溢流现象。
9.9.4 全年运行的空气调节系统,仅要求按季节进行供冷和供热转换时,应采用两管制水系统;当厂区内一些区域需全年供冷时,可采用冷热源同时使用的分区两管制水系统。当供冷和供热工况交替频繁或同时使用时,宜采用四管制水系统。
9.9.5 直接供冷(热)空调水系统的设计应符合下列规定:
    1 在冷水机组允许、控制方案和运行管理可靠的前提下,冷源侧可按变流量系统设计;
    2 负荷侧应按变流量系统设计;
    3 各区域水温要求一致且管路压力损失相差不大,系统设计阻力不高的中小型工程,宜采用一级泵系统;
    4 各区域水温要求一致且管路压力损失相差不大,系统设计阻力较高的大型工程,宜采用二级泵系统,二级泵不应分区域集中设置;
    5 各区域水温要求不一致或管路压力损失相差较大,系统设计阻力较高的大型工程,宜采用二级泵系统,二级泵应按不同的区域分别设置;
    6 二级泵仍不满足使用要求时,可采用多级泵系统。
9.9.6 二级泵或多级泵系统的设计应符合下列规定:
    1 应在二级泵供回水总管之间设平衡管,平衡管管径不宜小于总供回水管管径;
    2 按区域分别设置二级泵或多级泵时,应按服务区域的平面布置、系统的压力分布等因素合理确定设备的位置;
    3 二级泵或多级泵均应采用变速泵。
9.9.7 直接供冷(热)不满足使用要求时,可部分空调区或全部空调区设置换热器间接供冷(热)。二次侧空调水系统的设计应符合下列规定:
    1 应按变流量系统设计;
    2 各区域水温要求不一致或管路压力损失相差较大时,宜分区域设置热交换器。
9.9.8 冷源侧定流量运行、负荷侧变流量运行时,空调水系统设计应符合下列规定:
    1 多台冷水机组和冷水泵之间通过共用集水管连接时,每台冷水机组进水或出水管道上宜设置电动或气动两通阀,并宜与冷水机组和水泵连锁。
    2 空调末端装置应设置温控两通阀;
    3 供、回水总管之间应设置旁通管及旁通调节阀或平衡管,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。
9.9.9 冷源侧、负荷侧均变流量运行时,空调水系统设计除应符合本规范第9.9.8条第1款和第2款的规定外,还应符合下列规定:
    1 应选择允许水流量变化范围大、适应冷水流量快速变化,且具有出水温度精确控制功能的冷水机组;
    2 冷源侧循环泵应采用变速泵;
    3 在供、回水总管之间应设置旁通管及旁通调节阀,旁通调节阀的设计流量应取各台冷水机组允许最小流量中的最大值;
    4 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。
9.9.10 冷热水循环泵的选用应符合下列规定;
    1 除冷水循环泵的流量及扬程、台数、允许使用温度满足冬季设计工况及部分负荷工况的使用要求外,两管制空气调节水系统应分别设置冷水和热水循环泵。
    2 冷源侧冷水循环泵的台数和流量宜与冷水机组的台数和流量相对应;
    3 冷热水泵台数应按系统设计流量和调节方式确定,每个分区不宜少于2台;
    4 严寒及寒冷地区,每个分区运行的热水泵少于3台时,应设1台备用泵。
9.9.11 空气调节水系统布置和选择管径时,应减少并联环路之间的压力损失的相对差额,当超过15%时,应设置调节装置。
9.9.12 空气调节水系统的设计补水量(小时流量)可按系统水容量的1%计算。
9.9.13 空气调节水系统的补水点宜设置在循环水泵的吸入口处。当补水压力低于补水点压力时,应设置补水泵。空气调节补水泵的选择和设定应符合下列规定:
    1 补水泵的扬程应保证补水压力比系统静止时补水点的压力高30kPa~50kPa;
    2 小时流量宜为补水量的5倍~10倍;
    3 补水泵不宜少于2台。
9.9.14 当设置补水泵时,空气调节水系统应设补水调节水箱;水箱的调节容积应按水源的供水能力、水处理设备的间断运行时间及补水泵稳定运行等因素确定。
9.9.15 闭式空气调节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,定压点最低压力应使系统最高点压力高于大气压力5kPa以上;
    2 宜采用高位膨胀水箱定压;
    3 膨胀管上不宜设置阀门。设置阀门时,应采用有明显开关标志的阀门;
    4 系统的膨胀水量应能够回收。
9.9.16 当给水硬度不符合相应标准时,空气调节热水系统的补水宜进行水处理,并应符合设备对水质的要求。
9.9.17 空调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5.8.18条对热水供暖管道的规定。
9.9.18 空气调节水系统应设置排气和泄水装置。
9.9.19 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。
9.9.20 空气处理设备冷凝水管道设置应符合下列规定:
    1 当空气调节设备的冷凝水盘位于机组的正压段时,冷凝水盘的出水口宜设置水封;位于负压段时,应设置水封,水封高度应大于冷凝水盘处正压或负压值。
    2 冷凝水盘的泄水支管沿水流方向坡度不宜小于0.01,冷凝水水平干管不宜过长,其坡度不应小于0.003,且不应有积水部位。
    3 冷凝水水平干管始端应设置扫除口。
    4 冷凝水管道宜采用排水塑料管或热镀锌钢管,当冷凝水管表面可能产生二次冷凝水且对使用房间可能造成影响时,管道应采取防凝露措施。
    5 冷凝水排入污水系统时,应采取空气隔断措施,冷凝水管不得与室内密闭雨水系统直接连接。
    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
 
9.9.1 本条规定了空气调节冷水参数。
    工艺性空气调节系统冷水供回水温度,应根据空气处理工艺要求,并在技术可靠、经济合理的前提下确定。舒适性空气调节系统冷热水参数,应考虑冷热源、末端、循环泵功率的影响等因素,通过技术经济比较后确定。原规范规定:空气调节冷水供水温度:5℃~9℃,一般为7℃;空气调节冷水供回水温差:5℃~10℃,一般为5℃。由于工业建筑中工艺性空调系统种类繁多、要求各异,同时随着冷热源设备种类的增加、技术的进步、新的节能环保政策的出台等因素,上述参数显得过于简单、概括,但要全面概括各种情况,规范的篇幅可能过长,因此本规范中只提出原则性规定。
    工业项目中生产用制冷和空气调节用制冷有时合并设置制冷站,甚至合并设置制冷系统,在工艺用冷为主时,冷媒参数应随工艺要求确定。
    仅按设备种类划分,空气调节冷水参数的确定原则如下:
    1 采用冷水机组直接供冷时,空调冷水供回水温度可按设备额定工况取7℃/12℃。循环水泵功率较大的工程(如厂区集中供冷),在综合考虑制冷机组性能系数和制冷量影响的前提下,可适当降低供水温度、加大空调冷水供回水温差。
    2 采用蓄冷装置的供冷系统,空调冷水供水温度应根据采用蓄冷介质和蓄冷、取冷方式确定,并应符合本规范第9.7.9条的相关规定;当采用蓄冷装置能获得较低的供水温度时,应尽量加大供回水温差。
    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;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4℃。
9.9.2 本条规定了空气调节热水供回水温差。
    1 确定热水供回水温度时,也应综合各种因素,经技术经济比较后确定。冷热盘管夏季供冷、冬季供热,换热面积较大,热水温度不宜过高,供水温度50℃~60℃,供回水温差不宜小于10℃;专用加热盘管不受夏季工况的限制。
    2 对于工业厂房,一次热源的温度一般较高,供暖空调设备有使用高温热水的条件。使用高温热水,可减小加热器面积,获得较高的送风温度,大温差供水系统输送能耗低、管材消耗小,因此规定:工艺性空调系统设专用加热盘管时,供水温度宜为70℃~130℃,供回水温差不宜小于25℃。
    3 采用直燃式冷(温)水机组、空气源热泵、水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。
9.9.5 本条规定了直接供冷空调水系统的设计。
    暖通术语规定如下:是同一个水系统,直接供冷,称为一级泵、二级泵等;经过了换热、划分成了不同的水系统,间接供冷,称为一次泵、二次泵等。
    1 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水路两通自动控制阀调节各末端的水流量,是目前应用最广泛、最成熟的系统形式。在冷水机组允许、控制方案和运行管理可靠的前提下,为了节能,在技术经济条件合理时,也可采用冷水机组、负荷侧均变流量的一级泵系统。
    2 负荷侧应按变流量系统设计,末端设备水路上设电动或气动阀,与末端设备联动。水路阀采用双位阀或调节阀。
    3 一级泵系统是较常用的系统形式。
    4、5 二级泵的选择设计:
    (1) 关于系统作用半径较大、设计系统阻力较高。
    机房冷源侧阻力变化不大,因此系统设计水流阻力较高的原因一般是由于系统作用半径造成的,因此系统阻力是推荐采用二级泵或多级泵系统的充分必要条件。通过二级泵的变流量运行,可大大节约系统耗能。
    (2) 关于二级泵不分区域并联设置。一级泵负担冷源侧水系统阻力,二级泵负担负荷侧水系统阻力,通过运行调控,可实现水泵运行节能。
    (3) 关于分区域设置二级泵。当有些系统或区域空调冷热水的温度参数与冷热源的温度参数不一致,又不单独设置冷热源时,可采用设置二级混水泵和混水阀调节水温的直接供冷系统;当不同区域管网阻力相差较大时,分区域分别设置二级泵,有利于水泵运行节能。
    6 多级泵的选择设计:
    当系统作用半径大,即使采用二级泵系统,仍然扬程过高时,宜采用多级泵系统。对于冷热源集中设置且各建筑分散的大规模冷、热水系统,当输送距离较远且各用户管路阻力相差悬殊或用户所需水温不一致时,宜按系统或区域分别设置多级泵系统。
9.9.6 本条是关于二级泵或多级泵系统的设计,为新增条文。
    1 一、二级泵之间的旁通管称为平衡管(也称盈亏管、耦合管),其两侧接管端点,即为一级泵和二级泵负担管网阻力的分界点。当一、二级泵流量在设计工况完全匹配时,平衡管内应无水流通过,两端无压差。当一、二级泵流量在调节工况时,平衡管内有水流通过,保证冷源侧通过蒸发器的流量恒定,同时负荷侧的流量按需供给。为了防止平衡管内水‘倒流’现象,应进行水力计算。当分区域设置的二级泵采用分布式布置时,如平衡管远离机房设在各区域内,定流量运行的一级泵需负担机房和外网的阻力,应按最不利区域所需压力配置,功率很大,同时较近各区域平衡管前的资用压力过大,需用阀门调节克服,不符合节能,因此推荐平衡管的位置在冷源站房内。当平衡管内有水流通过时,也应尽量减少平衡管阻力,因此管径尽量大。
    2 二级泵或多级泵可集中设置在冷源站房内,也可以设在服务的各区域内。集中设置管理简单,当水系统分区较多时,可考虑将二级泵或多级泵设置在各服务区内,但需校核从平衡管的分界点至二级泵或多级泵入口的阻力不应大于定压点高度,防止二级泵或多级泵入口处出现进气和气蚀。
    3 二级泵或多级泵采用变频调速泵,比仅采用台数调节更节能。
9.9.7 本条是关于二次侧空调水系统的设计,为新增条文。
    直接供冷(热)不满足使用要求时可通过换热间接供冷(热)。
    1 按变流量系统设计时,末端设备应设温控两通阀,循环泵宜采用变频调速泵。
    2 这里的分区域设置二次水系统,其原理与分区域设二级泵或多级泵相似。
9.9.8 本条是关于冷源侧定流量运行、负荷侧变流量运行时,空调水系统的设计。
    (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(不包括冷源侧、负荷侧均变流量的一级泵系统)。当冷水机组与冷水循环泵之间采用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的冷水泵停机,应自动隔断停止运行的冷水机组的冷水通路,以免流经运行冷水机组的流量不足。对于冷源侧、负荷侧均变流量的一级泵系统,冷水机组和冷水循环泵可不一一对应,并应采用共用集水管连接方式。冷水机组和冷水循环泵的台数变化及运行状态应根据负荷变化独立控制。
    (2) 空调末端装置应设置自控两通阀(包括开关控制和连续调节阀门),才能实现系统流量按需求实时改变。
    (3) 工业上除电动两通阀外,也常用气动两通阀。
    (4) 自控旁通阀的口径应按本规范第11.2.8条的规定通过计算阀门流通能力(即流量系数)来确定,防止阀门选择过大。对于设置多台相同容量冷冻机组的系统,该设计流量就是一台冷水机组的流量。对于设置冷水机组大小搭配的系统,通常情况是多台大机组联合运行,小机组停运,但也可能有其他的大小搭配运行模式,但从冷水机组定流量运行的安全原则考虑,旁通阀设计流量选取容量最大的单台冷水机组的额定流量。
9.9.9 本条是关于冷源侧、负荷侧均变流量运行时,空调水系统的设计。
    1 对适应变流量运行的冷水机组应具有的性能提出了要求。
    2 水泵采用变速控制模式,其被控参数应经过详细的分析后确定,包括采用供回水压差、供回水温差、流量、冷量以及上述参数的组合等控制方式。
    3 虽然应用于该系统的冷水机组均是流量允许变化的机型,但均有各自安全运行的最小流量,为了确保冷水机组均能达到最小流量,供、回水总管间应设置设计流量取各台冷水机组允许最小流量中的最大值的旁通调节阀(即空调末端全部关闭,冷冻机组在停机前,也可通过该旁通阀,有一个最低限度流量的冷冻水通过冷水机组)。
    4 如果冷水机组蒸发器在设计流量下的水压降相差较大,由于系统的不平衡,在变流量运行时,流经阻力较大机组的水流量可能低于机组允许的最小流量,故作出本款规定。
9.9.10 本条规定了冷热水循环泵的选用原则。
    1 对于两管制系统,一般按系统的供冷运行工况选择循环泵,供热工况时系统和水泵工况不吻合,往往水泵不在高效率区运行或系统为小温差大流量运行等,造成电能浪费,因此不宜冬、夏合用循环泵。当冬、夏季空气调节水系统流量及系统阻力相差不大时,从减少投资和机房占用面积的角度出发,也可以合用循环泵。
    2 为保证流经冷水机组蒸发器的水量恒定,并随冷水机组的运行台数的增减,向用户提供适应负荷变化的空气调节冷水流量,要求一级泵设置的台数和流量与冷水机组“相对应”。考虑到如模块式冷水机组拥有多套蒸发器制冷系统的特殊情况,不再按原规范强调“一对一”,可根据模块组装成的冷水机组情况,灵活配备循环水泵台数,且流量应与冷水机组相对应。
    3 变流量运行的每个分区的各级水泵的流量调节,可通过台数调节和水泵变速调节实现,但即使是流量较小的系统,也不宜少于2台,是考虑在小流量运行时,水泵可以轮流检修。但是同级水泵均采用变速方式时,如果台数过多,会造成控制上的困难。系统不分区时,可认为是一个大区,“每个分区(冷热水循环泵)不宜少于2台”同样适用。
    4 空气调节热水循环泵的流量调节和水泵设置原则一般为流量调节,多数时间在小于设计流量状态下运行,只要水泵不少于2台,即可做到轮流检修。但考虑到严寒及寒冷地区对供暖的可靠性要求较高,而且设备管道等有冻结的危险,强调水泵设置台数不超过3台时,宜设置备用泵,以免水泵检修时,流量减少过多。上述规定与现行国家标准《锅炉房设计规范》GB 50041中“供热热水制备”一章的相关规定相符。

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