陈思泉
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摘要：随着经济社会的进步发展，越来越多的超高层办公建筑得以建设，其中空调系统的设计一直是其重要的设计内容，通过采用水冷空调系统已经成为当下的一大趋势，确保其设计合理、节能环保也是当下对空调系统的要求。基于此，本文就超高层办公建筑水冷空调系统设计进行了分析。
关键词：超高层建筑；水冷空调系统；设计
引言
水冷空调投资少、效能大、耗电少、运行成本低，是当期大多数建筑的主要选择，在水冷空调系统的设计上还需要根据建筑的实际情况进行，以便发挥水冷空调的最大效果。
一、水冷空调概述
目前常见的空调类型以风冷和水冷为主，其主要是冷却方式不同，其中本文所研究的水冷空调冷量范围广且耗电量为风冷式机组的70%左右，具有使用寿命长和可靠性高等优势，因此在当前得到了广泛使用（如下图1所示），其运行原理是：循环水泵不间断地把水箱内的水抽出，并通过布水系统均匀地喷淋在蒸发过滤层上，室外热空气进入蒸发降温介质，在蒸发降温介质内与水充分进行热量交换，因水蒸发吸热而使室内降温。
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二、超高层办公建筑水冷空调系统设计要点
（一）冷水机组配置
冷水机组配置是水冷空调系统中首先需要考虑的问题，主要注意以下几个方面，一是应按照实际要求设置足够的机组台数，因为台数过少会导致其负荷可靠性下降，导致耗能增加，而台数过多则会导致单机容量下降，机组COP下降，与此同时所配置的循环水泵也会增多，造成浪费问题；二是要避免一味地采用等容量机组，避免出现负荷适应性差的问题。
（二）冷冻水系统
1、冻水泵流量
冷冻水泵流量应为所对应的冷水机组的冷水流量，并附加5％～10％的余量。初步设计时可参照表1估算。
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2、冷冻水泵(一次泵)扬程的组成
冷冻水泵(一次泵)扬程的组成包括以下几个部分，一是制冷机组蒸发器，其水阻力一般为5m-7mH2O；二是末端设备，包括空气处理机组、风机盘管等的表冷器或蒸发器，其水阻力一般为5m-7mH2O；三是水过滤器，其水阻力一般为3m～5mH2O；四是分水器、集水器，其水阻力一般为mH2O；五是制冷系统，其水管路沿程阻力和局部阻力损失一般为7m～10mH2O。上述中具体的数值还需要按照产品样本进行确定，由此也可以发现，冷冻水泵扬程为26m～35mH2O，一般为32m～36mH2O。
3、补水泵流量与扬程的计算
在水冷空调系统中，一般系统补水量为水容量的2％，补水泵流量取补水量的2.5倍～5倍，扬程为系统最高点距补水泵接管处的垂直距离加30kPa～50kPa，以及补水管路的沿程阻力损失（3m～5mH2O）和局部阻力损失（3m～5mH2O）之和。
4、冷冻水系统设计时应注意的问题
在冷冻水系统的设计过程中，尤其需要注意以下几个问题，一是在两管制系统冷热循环水泵的设置上应该分开进行；二是需要确保次泵台数与流量应与制冷机组对应；三是要严格计算水泵扬程，避免出现盲目加大的情况。
（三）冷却水系统的设计
1、冷却水泵流量
冷却水泵流量应按所对应的冷水机组技术资料确定，附加5％～10％的余量。初步设计时可参照表2、表3估算。
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2、冷却水泵扬程的组成
冷却水泵扬程的组成主要包括以下几个部分，一是制冷机组冷凝器，其水阻力一般为5m～7mH2O，具体的数值需要按照产品样本来确定；二是冷却塔喷头，其喷水压力一般为2m～3mH2O；三是冷却塔接水盘，其与喷嘴的高差一般为2m～3mH2O；四是水过滤器，其水阻力一般为m～5mH2O；五是制冷系统，，其中水管路沿程阻力和局部阻力损失，一般为5m～8mH2O。由此可以明确，冷却水泵扬程为17m～26mH2O，一般为21m～25mH2O。
3、冷却水系统的补水量
在系统设计过程中如果使用的是逆流式冷却塔或横流式冷却塔，其补水量一般为：电动制冷1.2％～1.6％；溴化锂吸收式制冷1.4％～1.8％。除此以外，还需要考虑到其他因素对补水量损失的影响，比如在蒸发损失中，其损失量一般是按照最大冷负荷进行计算的，但是最大冷负荷出现的时间往往比较短，因此大多数空调系统的运行仅仅承担着部分符合，在这种情况下，蒸发损失也会减少，对整个空调系统的危害也会相对降低。基于此，在冷却水系统的补水量设计中，应该将补水量取为循环水量的1％～1.6％，电制冷、水质好时，取小值，溴化锂吸收式制冷、水质差时，取大值。
4、冷却塔的选择
在冷却水系统的设计中，如何选择合适的冷却塔也至关重要，一般情况下，冷却塔台数需要与制冷主机的数量一一对应，在设置其水流量的时候应该使其为冷却水系统水量的1.2倍。在位置的上选择也需要将其放置在通风良好、干燥卫生的地方，避免高温环境下影响其运行质量，同时还需要确保其噪声在标准要求的范围之内。
5、冷却水系统设计时应注意的问题
在冷却水系统的设计过程中主要需要注意以下几个问题，一是冷却水泵台数和流量应与冷水机组对应；二是根据冷却水系统的具体情况来计算冷却水泵扬程，杜绝经验主义；三是要确保吸入管道上阻力不宜过大，避免管内积气，冷却水量减少而影响空调系统的正常运行；四是要实行多台冷却塔并联运行避免出现各台冷却塔补水和溢水不均衡的问题，当没有水箱设置的时候还应该在冷却塔之间宜设连通管或底部设公用连通水槽，确保冷却塔和水泵间的压力损失保持大致的想用；五是应该保证各塔的水位水盘应安装在同一标高上。
（四）冷凝水系统设计
1、冷凝水管公称直径的选用
冷凝水是风机盘管、整体式空调器、组合式空调机组等运行过程中产生的，必须要尽快的将其排出，以免影响空调使用。冷凝水管就死排出冷凝管道的主要管道，其公称直径的选用主要就是按照冷凝水的流量而确定的。一般情况下，每1kW冷负荷每1h约产生0.4kg左右冷凝水，如果潜热负荷较高，那么每1kW冷负荷每1h约产生0.8g左右冷凝水，这就需要按照空调机组及风机盘管的冷负荷Q(kw)来选用冷凝水管公称直径，具体如下表4所示。
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注：①DN=15mm的管道不推荐使用；②立管的公称直径与水平干管的直径相同
2、冷凝水管道设计的注意事项
在冷凝水管道的设计过程中还需要注意以下几个问题，一是要沿着水量方向将管道保持在水平位置，防治积水；二是在冷凝水盘位于机组负压区段时在冷凝水盘的出水口处设置水封，其高度应该比冷凝水盘处的负压大50％左右；三是对冷凝水管道的表面进行防结露验算；素食需要在冷凝水立管的顶部设计通向大气的透气管；五是要定期冲洗冷凝水管，设计中也需要采取冲洗方面的相关措施。
结语
综上所述，水冷空调系统以及成为当前大多数大型建筑的主要空调系统，尤其是对于超高层的办公建筑来说，其度空调需求大，而且建筑规模也比较大，使用水冷空调能够在保证效果的同时实现节能环保，相关设计师在水冷空调系统的设计过程中也需要加强节能设计，不断优化水冷式中央空调系统，从而提高水冷空调系统的设计水平。
参考文献：
[1]张乃将.一种前置水冷空调系统的研究及模型设计[J].江苏通信,2019(06):57-59+77.
[2]余立涛.大型水冷空调变频器设计与应用研究[D].南京邮电大学,2019:61.
[3]姜军.水冷空调机组补水和节水的探讨[J].通信电源技术,2019(S1):162-163.