主题乐园设计实务：空调水系统

1.空调水系统温差

1）分散式冷热源系统水系统温差

对于采用水系统的分散式冷热源系统往往采用风冷热泵系统，其空调冷热水系统的温差通常为：冷水5 ℃～6 ℃，热水5 ℃。

2）集中式冷热源系统水系统温差

由于集中式冷热源系统水力半径较大，为了减少水泵输送能耗，空调水系统宜采用大温差形式，增大输送系统温差，由此可以节省输送能耗20%～30%。冷冻水供回水温差宜6 ℃～8 ℃。由于主题乐园空调水系统常采用两管制系统，在确定热水温差时，需要考虑末端空调箱电动两通调节阀在制冷制热工况下均具有较好的调节性能，因此热水系统供回水温差不宜大于10 ℃。在确定冷源冷冻水温度时，需要考虑由于水系统经过水泵以及管道热损失引起的冷冻水系统温升。冷冻水通过水泵的温升值见表4-4。

表4-4　水泵温升值　（℃）

冷冻水经过管道的温升值见表4-5。

表4-5　冷水管道的近似温升值Δt　（℃/100 m）

2.空调水系统形式

1）分散式冷热源空调水系统形式

分散式冷热源系统承担单体建筑面积小，水力学半径较小；空调冷热水常采用两管制一级泵主机侧定流量运行和负荷侧变流量空调水系统（图4-26）。冷热水管的布置可以采用异程式或同程式布置。

图4-26　一级泵定流量系统示意

2）集中冷热源空调水系统形式

主题乐园用户分散，集中供冷供热规模大，水系统输送距离较远，且各个建筑管路阻力相差较大，因此常采用二级泵或多级泵变流量系统，且二级泵等负荷侧各级水泵采用变频调速措施。

二级泵与多级泵变流量系统最大特点在于主机侧一级泵的流量不变，二级泵根据末端负荷的需求调节流量（图4-27）。在多级泵系统中一级泵流量不变，二级泵为共用输配干线设置变流量运行，各个用户或用户内的各系统设置变流量运行的三级或多级泵系统（图4-28）。

（1）二级泵系统的选择设计。机房内冷源侧阻力变化不大，多数情况下，系统设计水流阻力较高的原因是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充分与必要条件。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。

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，大大增加了流量调节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。(www.xing528.com)

图4-27　二级泵变流量系统示意

图4-28　三级泵变流量系统示意

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0.05 MPa（5 m水柱），通常这一差值会使得水泵所配电机容量规格变化一档。

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。可以采用设置二级混水泵和混水阀旁通调节水温的直接串联系统。因此，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。

（2）二级泵与多级泵系统水泵控制方式。在二级泵与多级泵系统，一级泵采用定频运行，以保证主机流量，安全运行。

对于多级泵系统，二级泵主要承担共用输配管网的阻力，二级泵采用管网最不利末端阻力控制水泵变频；三级泵采用末端最不利环路的阻力控制水泵变频。

（3）二级泵与多级泵设置位置。在常规的二级泵系统中，二级泵组位于冷热源中央机房内，各个二级泵组的供回水管敷设在建筑的地下室内。对于主题乐园项目，由于二级泵组相对较多，且各个单体建筑地下室不联通，如采用常规的二级泵组放置方式会有大量的供回水管线需要敷设在总体上，考虑到总体上还设置了大量的给排水管线、电力管线，因此会造成总体综合管线的排布困难，以后的管线维护工作量也会大大增加。此时，可以考虑将二级泵组放置在远离冷热源中央机房的某些单体建筑内。为了减少二级泵组的数量，降低初投资与维护人力成本，还可以经过水系统水力计算，将管路阻力差别不大的单体合用一套二级泵组。为了进一步降低一级泵输送能耗，建议将输配管网的流速适当降低，增大管径。管径放大一档，水管路比摩阻降低非常明显。降低管网流速，有利于降低管路腐蚀程度，延长管网使用寿命，还能有效降低水击压强，保护阀门、管道、设备等水系统附件。管内的最大水流速度见表4-6。

表4-6　管内的最大水流速度

根据表4-6推荐的最大流速，对于不同流量、管径对应的管路比摩阻见表4-7。

表4-7　大管径、大流量系统管路比摩阻计算

注：冷量计算按系统为7 ℃温差得出。

对于大型水系统干管管网的水管路比摩阻为100～110 Pa/m，当二级泵远离一级泵时，一级泵增加扬程见表4-8所示。

表4-8　二级泵远离一级泵时，一级泵增加扬程概算

注：由于干管弯头三通较少，局部阻力系统按沿程阻力的30%考虑。

从表4-8可以看出，当管网干管单程长度超过400 m时，一级泵的沿程增加超过10 m，此时一级泵功率规格变化二档或以上，因此在该情况下推荐采用多级泵系统。一、二级泵设置在中央冷热源机房内，三级泵组设置用户侧。一级泵承担机房内管网设备等阻力，二级泵承担共用输配管网的阻力，二级泵与多级泵变频运行，以节约水系统输送能耗。