空调冷却水系统设计选用与安装

空调冷却水系统的定义：吸收空调制冷设备冷凝器排热，并将此热量排入大气，低温水体，低温土壤，传递给显热回收装置，传递给水—水热泵机组或是几种状态兼而有之的循环水系统。

空调冷却水系统分类：

1.按照流经空调制冷设备冷凝器的冷却水是否与大气接触分为开式冷却水系统和闭式冷却水系统。

2.按照空调制冷设备冷凝器排热渠道分为单一型系统（如仅通过冷却塔向大气排热）和耦合型系统（如设有冷却塔的井水抽灌型与埋管型地源热泵系统）

3.按照冷却水低位热能是否利用分为单纯冷却型（冷凝热不利用）和热回收型。

4.冬季供冷型，冬季不经空调制冷设备由冷却塔直接制备空调冷水。

系统形式的确定：

1.除非水质要求严格，冷却水宜采用开式系统。

2.对井水抽灌型地源热泵空调系统。当按设计制热工况负荷确定的水浑流量不能满足设计制冷工况的排热要求时，经技术经济分析可考虑采用耦合式冷却水系统。

3.对地埋管地源热泵空调系统，属于下列条件之一时，应采用耦合式冷却水系统：

1）当按制热设计工况负荷确定的地埋管换热器热交换能力不能满足制冷设计工况的排热要求时；

2）空调设备全年向土壤的总排热量大于总取热量25%时。

4.空调制冷设备制冷工况运行时间长，且有集中生活热水需要，可采用热回收空调冷却水系统，常用形式有两种：一种是空调制冷设备设有专门用于热回收的冷凝器，用于自来水预热；一种是设有热泵热水机组的空调冷却水系统。

5.空调系统冬季有供冷需求，当地冬季气象参数能使冷却塔出水温度满足冬季空调系统要求，且持续时间足够长时，宜考虑采用能实现冷却塔冬季直接供冷的冷却水系统形式。

系统的设计要点：

1.空调冷却水系统由空调制冷设备水冷式冷凝器，循环水泵、冷却塔，除污器和水处理装置等组成。通常无需设置冷却水箱或水池。

2.提倡实现冷却塔风机的集中控制．以在系统部分负荷运行时，能充分利用冷却塔组的自然冷却能力，减少冷却塔风机的运行时间，降低能耗。

3.通过共用集管连接的冷却塔．其冷却水管道系统的设计应实现各塔间的流量平衡．并使接水盘水位相同。

4.通过共用集管连接的多台空调制冷设备与多合冷却塔组成的冷却水系统的设计应采取措施，避免系统在“减”合数运行时，冷却水在冷却塔与冷凝器处的‘旁流’：即冷却水流过风机不工作的冷却塔和停止工作的冷机冷凝器。

5.冷却塔的设置位置，应保证：

1）其接水盘的最低水位成为冷却水系统的最高点；

2）额定流量运行时冷却水循环泵进口处不应产生负压；

6.冷却水循环泵相对于冷凝器的安装位置宜根据空调制冷设备的冷凝器额定承压能力确定。

7.冷却水系统的温差应与空调制冷设备冷凝器的工况要求相适应。当采用大温差参数时，必须符合空调制冷设备的技术要求，进行冷却塔的性能校核，并应综合空调制冷设备能耗与冷却水系统进行技术经济评价。

8.电动空调制冷设备的冷却水系统宜设计为定流量运行。吸收式空调制冷设备的冷却水系统可设计为变流量运行。变流量冷却水系统的交流量范围应与空调制冷设备的技术要求相适应，并应采取保证机组安全运行的下限流量控制措施。

9.交流量冷却水系统应采用循环水泵变频调速，控制逻辑宜为：保证水冷冷凝导合理进水温度的定温差控制。

10.热回收型空调冷却水系统，必须设有能实现功能转换与确保排除全部冷凝热的控制装置。

1.冷却塔的类型和性能标准。空调制冷较多采用抽风式（机械抽风、喷射抽风）低温型冷却塔。冷却塔分类见下表：

几种常用冷却塔的适用条件：

1.机械通风开式冷却塔包括抽吸型与鼓风型两种，通过风机排出水蒸气降低冷却水温度来排除空调系统及制冷压缩机做功转换的热量。系统循环冷却水与从直接触，适用于多数民用建筑中央空调系统，但不适用于水环热泵等水冷分散型空调系统（如用于此类空调系统时应与水——水换热器配合使用）。与闭式冷却塔相比，冷却效率高，冷幅较小，有利于冷水机组COP值的提高。冷却水与大气直接接触．需设置冷却水水质处理系统。

2.鼓风型冷却塔由于采用离心风机。压头大但嗓音小，除风机进口和空气出口外，其他部位均封闭可以接风管。适用于设在室内、半室内、下沉地面等较恶劣的环境。且填料处于半封闭状态，有利于冬季防冻。

3.喷射式冷却塔是开式冷却塔的另一种形式，利用冷却水通过布水器喷嘴产生的喷射诱导通风作用替代冷却塔风机。排走水蒸气，降低水温．此种冷却塔亦称无风机（无动力）冷却塔，实际上并非无动力，只是排走冷却水水蒸气的动力不是冷却塔风机，而是冷却水循环泵的额外扬程。相对于机械通风冷却塔，此种冷却塔噪声较低。无运转部件，较适合对嗓声环境要求严格的场合。除前述特征外，此种冷却塔的特征与机械通风开式冷却塔相同。

4.闭式冷却塔相当于将开式机械通风冷却塔与换热器组合在一起，通常外形与开式冷却塔相似。由于实现了冷却水的闭式循环，冷却水水质易于控制。常用于对冷却水水质要求较高的工艺生产过程。

在空调系统中适用于水环热泵等水冷分散型空调水系统，可实现冬季运行。相对于开式冷却塔加换热器的闭式冷却水系统。冷却效率更高，但闭式冷却塔的造价较高。

5.空调用冷却塔的性能标准。冷却塔标准设计工况为：进水温度37℃，出水温度32℃，湿球温度28℃，设计温差5℃。此性能标准不应与制冷机标准工况混淆。

冷却塔的选用原则与选型计算：

1.选用原到二

1）应优先选用无布水压力要求的节能型冷却塔。

2）安装与景观条件允许时，宜优先采用逆流型冷却塔。

3）应根据建筑空调制冷设备类型与环境要求确定冷却塔的具体形式，并宜优先选用机械通风开式冷却塔。

4）冷却塔的出水温度，进出口水温差和循环水量。在夏季空调室外计算湿球温度条件下。应满足空调制冷设备的工况要求。

5）多台冷却塔通过共用集管连接时，其合数宜与冷却水泵台数对应。

6）供暖室外计算温度在0℃以下的地区，冬季运行的冷却塔应采取防冻措施，其原则如下：

①宜单独设置，且应采用自身有利于防冻的冷却塔类型。

②设在室外的补水管、冷却水供回水管应保温并采取伴热措施，存水的冷却塔底盘也应设置伴热设施。

③设置能通过全部或部分循环水量的旁通水管。

7）冷却塔的制作材料应符合防火要求。其燃烧性能不应低于B1级。

选型步骤：

1）确定气象参教：

①基本气象参数应包括空气干球温度Td(℃）、空气湿球温度Tw（℃），大气压力p（kPa），夏季主导风向．风速或风压，冬季最低气温等。南社

②冷却塔设计计算所采用的空气干、湿球温度，应与空调系统的夏季室外空气计算干、湿球温度相吻合，并应采用历年平均不保证50h的温度值。

③在选用气象参数时，应考虑因冷却塔排出的湿热空气回流和干扰对冷却效果的影响，必要时应对干、湿球温度进行附加。如：多台冷却塔布置时，取当地空调计算湿球温度值附加0.1℃~1.3℃作为冷却塔选型用湿球温度。

④冷却塔选型的设计风压值应大于冷却塔安装场所设计风压值。

2）确定冷却水参数：查阅空调制冷设备样本，确定设计工况时冷凝器的进水温度与流量，进而确定冷却水系统的温度和温差。

3）确定冷却塔设计水量G：

式中：1.1—余量系数；

Q—空调制冷设备冷凝热（kW），Q=空调制冷设备制冷量+压缩机输入功率；

ρ—35℃时水的密度（993.96kg/m）；

C—水的定压比热（4.1784Kj/kgk）；

t—冷却水系统温差（℃）。

4）确定冷却塔类型。

5）选型：通常有两种方法：一是将2）,3）、4）步骤中得到的有关参教与希望的冷却塔形式提供给冷却塔制造商，由其根据产品选型软件选择冷却塔规格，并提供性能曲线。二是以3）步骤计算的设计水量及其他参教为依据在产品样本上初选冷却塔规格，根据样本性能曲线校核所选冷却塔规格是否能满足冷却水的参数要求；如不满足，则应进行规格修正，通常经过规格修正的冷却塔名义水量会大于设计水量。

6）当所选择的冷却塔用于冬季直接供冷时。应根据工程所在地冬季设计工况点气象参数，对冷却塔冬季能实现的冷却水出水温度值及其持续时问进行分析校核，并应综合考虑以下因素确定冷却塔供冷的各项参教和设备规格：

①末端盘管的供冷能力，应在所能获得的空调冷水的最高计算供水温度和供回水温差条件下，满足冬季冷负荷需求；宜尽可能提高计算供水温度，利于廷长冷却塔供冷时间。

②冷却塔的最高计算供冷水温、温差和冬季供冷冷却塔的使用台数，应根据冬季冷负荷需求、空调冷水的计算温度、冷却塔在冬季室外气象参数下的冷却能力（由生产厂提供或参考有关资料），换热器的换热温差等因素，经计算确定。

③开式冷却塔应设置板式换热器。可考虑1℃～2℃换热温差，实现冷却塔间接供冷；闭式冷却塔可直接供冷水。

④冬季空调冷水的循环泵和设置板式换热器的冷却水循环泵的规格，台数，应与冬季供冷工况相匹配。

冷却塔的布置原则：

1.气流应通畅，湿热空气回流影响小，且应布置在建筑物的最小频率风向的上风侧。

2.冷却塔不应布置在热源，废气和烟气的排放口附近，不宜布置在高大建筑物中间的狭长地带上。

3.冷却塔宜单排布置，当需要多排布置时，逆流塔塔排之间的距离应符合下列要求：

1）长轴位于同一直线上的相邻塔排，净距不小于4m。

2）长轴不在同一直线上。相互平行布置的峪排，净距不小于塔的进风口高度的4倍，每排的长度与宽度之比不宜大于5：1。

4.单侧进风塔的进风面宜面向夏季主导风向，双侧进风塔的进风面宜平行夏季主导风向。

5.冷却塔进风侧与建筑物的距离宜大于塔进风口高度的2倍；冷却塔四周除满足通风要求和管道安装位置外，还应留有检修通道，通道净距不宜小于1.0m。

6.冷却塔与相邻建筑物面向冷却塔的有窗房间之间的距离不宜小于3.0m。不但要满足塔的通风要求，还应考虑噪声、漂水等对建筑物的影响。

7.间歇运行的开式冷却水系统，冷却塔底盘或集水箱的有效集水容积，应大于湿润冷却塔填料等部件的所需水量与停泵时靠重力流入的管道水容量之和。

8.冷却水集水箱应尽量靠近冷却塔设置。暖通南社

9.冷却塔应设在专用基础上，不得直接设置在楼板或屋面上。

10.冷却塔安装环境对嗓音控侧要求较高时，可采取下列措施：

l）冷却塔的位置远离对噪声敏感的区域；

2）采用低噪声型或超低噪声型冷却塔；

3）进水管、出水管、补水管上设置隔振防噪装置；

4）冷却塔设导风罩，将冷却塔出风导向远离建筑物的方向；

5）建筑上安装隔声吸音屏障；

6）冷却塔基础设隔振装置。

冷却塔管道设计：

1.冷却塔循环管道的流速．宜采用下列数据；

冷却水管路的流速宜按下表确定

2.冷却塔通过共用集管连接时，如不设连通水槽式的公用集水箱，则应设连接各塔的平衡连通管。

3.对进口水压有要求的多台开式冷却塔通过共用集管连接，应在每合冷却塔的劫管上设开关型电动阀；无集水箱或连通管、连通水槽时，还宜在每台冷却塔的出水管上设置开关型电动两通阀。电动阀应与对应的冷却水泵联锁。

4.不同规格型号的冷却塔不宜通过共用集管连接。

冷却水循环泵：

1.除采用分散设里的水冷整体式空气调节器或小型户式冷水机组等，可以合用冷却水系统外，冷却水泵合数和流量应与冷水机组相对应；冷却水泵的扬程应能满足冷却塔的进水压力要求。

2.冷却水循环泵的流量，应按空调制冷设备产品技术资料提供的数据确定。冷却水量可按下式计算：G=0.86Q／△t。

冷却水系统补水和水处理：

1.室外空气温度低于0℃时使用的冷却塔，宜采用自来水直接向冷却塔补水，但补水管应设置伴热装置．采用自来水直接补水，但室外空气温度低于0℃时不使用的冷却塔，自来水管室外部分冬季应能泄空。

2.冷却水补水管管径应按补水量qbc确定，冷却水补水量为冷却水。

3.为防止冷却水泵启动时缺水空蚀及停泵时的溢水浪费，应采取以下措施：

4.冷却塔底盘存水容积应能够保证水泵吸水口所需的最小淹没深度，当吸水管内流速小于等于0.6m/s时，最小淹没深度不应小于0.3m；当吸水管内流速为1.2m/s时，最小淹没深度不应小于0.6m；

5.冷却水箱或冷却塔底盘存水量，不应小于满足湿润冷却塔填料等部件所需水量与靠重力可自流到冷却水箱或冷却塔底盘的管道水量之和．其中湿润冷却塔填料部件水量由厂家提供或按冷却塔的小时循环水量进行枯算，逆流塔为循环水量的1.2%。横流塔为1.5%。

6.冬季运行的制冷系统宜设置冷却水箱。

7.在设置集水箱且冬季不需防冻的条件下，当管径较大、管段较长时，应采取在停机时使管道内存水的措施，以减少冷却水箱容积。

8.冷却水系统应配置适当的水处理设施。经过处理的水应符合《工业循环冷却水处理设计规范》GB50050—2007关于冷却水水质的规定。

9.为了控制循环冷却水系统内由水质引起的结垢、污垢、菌藻和腐蚀，保证制冷机组的换热效率和使用年限，应对循环冷却水进行水质处理．

10.循环冷却水水质应满足被冷却设备的水质要求。

11.循环冷却水的浓缩倍数不宜小于2.5。对补充水水质属严重腐蚀性时，浓缩倍数可取高些。但不宜大于4。

12.循环冷却水处理方法有化学药剂法和物理水处理法两种，应结合水质条件、循环水量大小和浓缩倍数等因素，合理选择处理方法及设备。

1.冷却水系统的基本监测内容包括：

1.1冷却水泵的启停状态；

1.2冷却塔风机的启停状态；

1.3冷却水进／出水温度；

1.4冷却水水质。

2.冷却水系统的基本控制要求包括：

2.1冷却水最低温度度控制：冷却水最低温度应满足制冷机的技术要求．通常电制冷机要求冷却水最低进水温度大于等于15.5℃；吸收式冷水机组大于等于22℃；

2.2冷却塔风机的运行台数控制或风机调速控制；

2.3制冷机与冷却塔供冷的模式转换控制；暖通南社

2.4冷却塔直接供冷水时的最低供水温度控制与防冻控制；

2.5冷却水变流量运行控制；

2.6基于保证冷却水水质的排污控制．

3.冷却水温度控制．可采用以下方法：

3.1根据设定的冷却水出水温度控制冷却塔风机．包括冷却塔风机运行台数控制及调速控制，调速控制方式宜为分级调速。

3.2全年运行的制冷系统，当采用控制冷却塔风机不能满足最低进水温度要求时。可辅助采用调节冷却塔进出水混合比的水温控制方式。

3.3租户冷却水系统用户侧宜采用调节一次侧流量的水温控制方式。循环水泵宜采用变频变流量运行方式．但此时末端机组水路应设与机组联锁的开关型电动两通阀。

4.当根据本说明（电动空调制冷设备的冷却水系统宜设计为定流量运行。吸收式空调制冷设备的冷却水系统可设计为变流量运行。变流量冷却水系统的交流量范围应与空调制冷设备的技术要求相适应，并应采取保证机组安全运行的下限流量控制措施。）的原则确定采用变流量冷却水系统时，冷却水泵变流量控制应符合以下要求：

4.1当冷凝器进水温度小于等于设计值，出水温度小于等于冷凝器出水温度上限值时，可使冷却水流引低于额定流量；

4.2冷却水泵宜采用变频调速的变流量运行方式；

4.3冷却水泵变流量运行时的控制对象为冷却水温度，即采用恒定冷却水温差为设计温差的水泵变频控制。

5.冷却水系统变流量运行时，应根据冷却水系统综合电耗（冷却塔风机与冷却水循环泵）及冷却水温度，流量对空调制冷设备COP值的影响等因素确定冷却塔风机控制与水泵变频调速的优先原则。

6.冷却水系统设备的启停顺序为：

6.1启动：冷却塔进/出水电动阀→冷却水泵→视冷却水回水温度启动（不启动）冷却塔风机。

6.2关闭：冷却塔风机→冷却水泵→冷却塔进／出水电动阀。

7.冷却水系统温度传感界的测量范围宜为0℃～50℃；冷却水系统压力传感器的测量范围宜为系统最大工作压力的1.5倍。

1.安装前的准备工作

安装工作开始前，须具备下列资科：冷却塔，循环水的产品出厂合格证及使用说明书，辅助设备产品出厂合格证。阀门和仪表产品出厂合格证。

2.设备安装：

2.1冷却塔安装：

l）冷却塔的安装要求应符合《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243—2002和《建筑节能工程施工质量验收规范》GB50411—2007。

2）安装冷却塔时其纵向和横向的不水平度不应超过0.5‰。南社

3）冷却塔基础，特别是安装在屋面上的冷却塔基础应结合屋面结构进行施工，并应做好防水。浇制时应与实物或安装资料核对地脚螺栓孔位里及螺栓长度，基础面应为麻面。

4）冷却塔组装就位前，应将基础地脚螺栓孔清除干净。螺孔灌浆用水泥砂浆等级应比基础的混凝土等级高一级。地脚螺栓的螺母应在固定地脚螺栓的砂浆达到设计强度75%以后方允许拧紧。

5）冷却塔应按相关规范要求设置防雷装置，并在安装过程中采取严格的防火措施。

6）冷却塔上电气设备的外露可导电部分应可靠接地。

7）闭式冷却塔安装时，因其为整体设备进场，需考虑进场动线及就位方式。

2.2循环水泵安装：

1）循环水泵安装要求应符合《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》GB50275-2010。

2）整体安装的水泵：其内部零件不可拆洗，如超过保证期或有明显缺陷应进行拆洗。

3）安装循环水泵时其纵向与横向的不水平度不应超过2‰。

4）水泵基础应采用C20或C25素混凝土现场浇制，浇制前应与实物核对地脚螺孔位置及螺栓长度。基础初次浇灌高度，同图中所注尺寸．为使灌浆层紧密粘合在基础面上，其基础面应为麻面，并保持清洁与湿润．灌浆应一次完成，灌浆和养护期间的室内工作温度不宜低于5℃，否则需采取措施，如加入防冻剂等。

3.冷却水系统管道安装：

1）冷却水系统管材选用焊接钢管或无缝钢管，连接方式为焊接或法兰连接。

2）冷却水系统阀门：设计无明确要求且主要用于关断目的．当阀径小于DN100时，采用截止阀或闸阀；当阀径大于等于DN100时。宜采用蝶阀．阀门用于调节目的．当阀径小于等于DN150时，采用调节阀；当阀径大于DN150时。可采用蝶阀。有关阀门的材质和安装应符合设计要求，且应符合以下规定：

①工作压力大于1.0MPa及在主干管上起到切断作用的阀门，应进行强度和严密性试验。

②强度试验压力为公称压力的1.5倍，持续时间不小于5min。严密性试验压力为公称压力的1.1倍，持续时间应符合国家标准GB50243-2002表9.2.4的要求。

4.管道安装前必须清除内部污垢和杂物。安装中断时敞口处应临时封堵，管道安装应符合设计要求，并按施工质量验收规范执行。

5.管道系统安装应有坡度，最小坡度1‰，其坡向除供水管道与水流方向相反外，其余水管的坡向均应与水流方向相同。管道高点应有放气装置。管道低点应有泄水装置。

6.全年运行的空调冷却水管道、非全年运行但处于阳光照射环境且管内流里低于50m/h以及设有冬季防冻伴热的冷却水管道应保温。保温材料宜为橡塑，并应设金属保护层。

7.防腐涂料的品种、性能、颜色等应符合设计要求，当设计无明确要求时，对明装无保温非铁锌管道，应在除垢后涂防锈漆一道、面漆两道。镀锌管道可仅在表面锌层缺损处涂防锈漆一道。

8.保温材料及制品应有产品合格证、性能测试教据、现场抽测资料，其规格、性能应满足设计要求。管道保温应在管道试压及油饰后进行，并应对隔汽及保护层做法的施工质量予以充分重视，确保其隔汽及保护作用，不允许出现厚薄不均或搭接不良而产生漏缝漏点。保温材料及制品在安装施工时应确保其干燥。

9.管道支吊架的型式、位置、间距应符合设计或有关技术标准的要求。设计无规定时，应符合《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243-2002（已有新规范，请及时更正）中9.3.8的规定。

10.管道系统安装完毕投入使用之前应进行水压试验，且系统静水压头超过0.6MP。时可分段试压。冷却水系统试验压力：当工作压力小于等于1.0MPa时为工作压力的1.5倍，最低不小于0.6MPa；当工作压力大于1.0MPa时为工作压力加0.5MPa。水压试验时，以在10min内压力下降不大于0.02MPa为合格。

11.冷却水系统安装完毕后应进行冲洗，至排出清水为合格，冲洗结束后应对除污器、泄水阀门进行清理。

12.检查外观是否是各棱角线直，不弯曲，塔体为正矩形。

13.将拉条花兰调紧，检查所有螺丝不松动。

14.清扫、擦洗冷却塔，无污垢。

15.对底梁和塔体中所有件检查无锈斑，对有碰撞、划痕等处补上同色油漆。

16.打扫现场，保持清洁的环境交付验收。