民用建筑供暖通风与空气调节设计规范之冷却水系统

发布者:中建南方时间:2017-07-19

民用建筑供暖通风与空气调节设计规范之冷却水系统 

8.6.1 空调系统的冷却水应循环使用。技术经济比较合理且条件具备时,可利用冷却塔作为冷源设备使用。 

【条文说明】 8.6.1冷却水的循环使用。由于节水和节能要求, 冷却水系统不允许直流。利用冷却水供冷和热回收也需增加一些投资,且并不是没有一点能耗。例如采用冷却水供冷的工程所在地,冬季或过渡季应有较长时间室外湿球温度能满足冷却塔制备空调冷水,增设换热器、转换阀等冷却塔供冷设备才经济合理等。具备利用冷却塔冷却功能进行制冷需具备的条件还有,工程采用了能单独提供空调冷水的分区两管制或四管空调水系统。但冷季消除室内余热首先应直接采用室外新风做冷源,只有在新风冷源不能满足供冷量需求时,才需要在供热季设置为全年供冷区域单独供冷水的分区两管制等较复杂的系统。因此利用冷却水供冷和热回收,增加了应经技术经济比较且条件具备的选择条件。 

8.6.2 以供冷为主,兼有供热需求的建筑物,在技术经济合理的前提下,可采取措施对制冷机组的冷凝热进行回收利用。 

【条文说明】8.6.2 冷凝热回收。在供冷同时会产生大量“低品位”冷凝热,对于兼有供热需求的建筑物,采取适当的冷凝热回收措施,可以在一定程度上减少全年供热量需求。但要明确:热回收措施应在技术可靠、经济合理的前提下采用,因此不能舍本求末。通常来说,热回收机组的冷却水温不宜过高(离心机低于 45℃,螺杆机低于 55℃)。否则将导致机组运行不稳定,机组能效衰减大,供热量衰减大等问题,反而有可能在整体上多耗费能源。需要指出的是:在采用上述热回收措施时,应考虑冷、热负荷的匹配问题。例如:当生活热水热负荷的需求不连续时,必须同时考虑设置冷却塔散热的措施,以保证冷水机组的供冷工况。 

8.6.3 空调系统冷却水水温应符合下列要求:  1 制冷机组的冷却水进口温度不宜高于 33℃。 2 冷却水进口最低温度应按制冷机组的要求确定, 电动压缩式冷水机组不宜小于 15.5℃,溴化锂吸收式冷水机组不宜小于 24℃;冷却水系统, 尤其是全年运行的冷却水系统, 宜对冷却水的供水温度采取调节措施。 3 冷却水进出口温差应按冷水机组的要求确定,电动压缩式冷水机组不宜小于 5℃,溴化锂吸收式冷水机组宜为 5~7℃。 

【条文说明】 8.6.3 冷却水水温。 1 有关标准对冷水机组的正常使用范围进行了推荐(见表 13),是根据压缩式冷水机组冷凝器的允许工作压力和溴化锂吸收式冷(温)水机组的运行效率等因素,并考虑湿球温度较高的炎热地区冷却塔的处理能力,经技术经济比较确定的。本规范参考有关标准提供的数值,规定不宜高于 33℃。 2 冷却水水温不稳定或过低, 会造成制冷系统运行不稳定、影响节流过程的正常进行、吸收式冷(温)水机组出现结晶事故等; 所以增加了对一般冷水机组冷却水最低水温的限制(不包括水源热泵等特殊系统的冷却水),本规范参照了上述标准中提供的数值(见表 13)。随着冷水机组技术配置的提高,对冷却水进口最低水温的要求也会有所降低,必要时可参考生产厂具体要求。调节水温的措施包括控制冷却塔风机、控制供回水旁通水量等。 3 电动压缩式冷水机组的冷却水进出口温差,是综合考虑了设备投资和运行费用、大部分地区的室外气候条件等因素,推荐了我国工程和产品的常用数据。吸收式冷(温)水机组的冷却水因经过吸收器和冷凝器两次温升,进出口温差比压缩式冷水机组大,推荐的数据是按照我国目前常用产品要求确定的。当考虑室外气候条件可采用较大温差时,应与设备生产厂配合选用非标准工况冷却水流量的设备。 

8.6.4 冷却水的水质应符合国家现行标准的要求,并应采取下列措施: 1 应采取稳定冷却水系统水质的水处理措施; 2 水泵或冷水机组的入口管道上应设置过滤器或除污器; 3 采用水冷管壳式冷凝器的冷水机组,宜设置自动在线清洗装置; 4 当开式冷却水系统不能满足制冷设备的水质要求时,应采用闭式循环系统,可采用闭式冷却塔,或设置中间换热器。 

【条文说明】 8.6.4 冷却水水质。 

1 由于补充水的水质和系统内的机械杂质等因素,不能保证冷却水系统水质, 尤其是开式冷却水系统与空气大量接触, 造成水质不稳定, 产生和积累大量水垢、污垢、微生物等, 使冷却塔和冷凝器的传热效率降低, 水流阻力增加, 卫生环境恶化,对设备造成腐蚀。因此, 为稳定水质, 规定应采取相应措施, 包括传统的化学加药处理, 以及其他物理方式, 但必须是经过科学鉴定和实践验证的有效方式。 

2 为了避免安装过程的焊渣、焊条、金属碎硝、砂石、有机织物以及运行过程产生的冷却塔填料等异物进入冷凝器和蒸发器,宜在冷水机组冷却水和冷冻水入水口前设置过滤孔径不大于3mm的过滤器。(对于循环水泵设置在冷凝器和蒸发器入口处的设计方式,该过滤器可以设置在循环水泵进水口)。 

3 冷水机组循环冷却水系统,除做好日常的水质处理工作基础上,设置水冷管壳式冷凝器自动在线清洗装置,可以有效降低冷凝器的污垢热阻,保持冷凝器换热管内壁较高的洁净度,从而降低冷凝端温差(制冷剂冷凝温度与冷却水的离开温度差)和冷凝温度。从运行费用来说,冷凝温度越低,冷水机组的制冷系数越大,可减少压缩机的耗电量。例如,当蒸发温度一定时,冷凝温度每增加 1℃,压缩机单位制冷量的耗功率约增加 3~4%。 

4 办公楼各电算机房专用水冷整体式空调器、分户或分区设置的水源热泵机组等,这些设备内换热器要求冷却水洁净,一般不能将开式系统的冷却水直接送入机组。 

8.6.5 集中设置的冷水机组的冷却水泵台数和流量应相对应;分散设置的水冷整体式空调器或小型户式冷水机组,可以合用冷却水系统;冷却水泵的扬程应能满足冷却塔的进水压力要求。 

【条文说明】 8.6.5 冷却水循环泵的选择。 为保证流经冷水机组冷凝器的水量恒定, 要求按与冷水机组“一对一”地设置冷却水循环泵,但小型分散的水冷柜式空调器、小型户式冷水机组等可以合用冷却水系统; 除全年要求冷水机组连续运行的重要工程外,没有设备用泵的要求。冷却水泵的扬程包括系统阻力、系统所需扬水高差、有布水器的冷却塔和喷射式冷却塔等要求的压力。 

8.6.6 冷却塔的选用和设置应符合下列要求: 1 冷却塔的出口水温、进出口水温降和循环水量, 在夏季空气调节室外计算湿球温度条件下, 应满足冷水机组的要求。 2 对进口水压有要求的冷却塔的台数,应与冷却水泵台数相对应。 3 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,冬季不运行的冷却塔及其室外管道应能泄空。 4 冷却塔设置位置应通风良好, 远离高温或有害气体,并应避免飘水对周围环境的影响。 5 冷却塔的噪声标准和噪声控制, 应符合本规范第 10 章的有关要求。 6 应采用阻燃型材料制作的冷却塔,并应符合防火要求。 7 对于双工况制冷机组,若机组在两种工况下对于冷却水温的参数有所不同时,应分别进行两种工况下冷却塔热工性能的复核计算。 

【条文说明】 8.6.6冷却塔的设置要求。 

1 同一型号的冷却塔,在不同的室外湿球温度条件和冷水机组进出口温差要求的情况下,散热量和冷却水量也不同,因此,选用时需按照工程实际,对冷却塔的标准气温和标准水温降下的名义工况冷却水量进行修正,使其满足冷水机组的要求,一般无备用要求。  

2 有旋转式布水器或喷射式等对进口水压有要求的冷却塔需保证其进水量,所以应和循环水泵相对应设置。当冷却塔本身不需保证水量和水压时,可以合用冷却塔,但其接管和控制也宜与水泵对应,详见本规范 8.6.9的条文说明。 

3 为防止冷却塔在 0℃以下,尤其是间断运行时结冰,应选用防冻型冷却塔,并采用在冷却塔底盘和室外管道设电加热设施等防冻措施。增加了冬季不使用的冷却塔室外管道泄空的防冻要求,包括补水管道在低于室外的室内设置关断阀和泄水阀等。 

4 冷却塔的设置位置不当,直接影响冷却塔散热量,且对周围环境产生影响;另外由冷却塔产生火灾,也是工程中经常发生的事故;因此做出相应规定。 

8.6.7 间歇运行的开式冷却水系统,冷却塔底盘或集水箱的有效存水容积,应大于湿润冷却塔填料等部件所需水量,以及停泵时靠重力流入的管道内的水容量。 

【条文说明】 8.6.7冷却水系统的存水量。空调系统即使全天开启,随负荷变化冷源和水泵台数调节时,均为间歇运行。在水泵停机后,冷却塔填料的淋水表面附着的水滴下落,一些管道内的水容量由于重力作用,也从系统开口部位下落,系统内如没有足够的容纳这些水量的容积,就会造成大量溢水浪费;当水泵重新启动时,首先需要一定的存水量,以湿润冷却塔干燥的填料表面和充满停机时流空的管道空间,否则会造成水泵缺水进气空蚀,不能稳定运行。不设集水箱采用冷却塔底盘存水时, 底盘补水水位以上的存水量应不小于冷却塔布水槽以上供水水平管道内的水容量,以及湿润冷却塔填料等部件所需水量; 当冷却塔下方设置集水箱时, 水箱补水水位以上的存水容积除满足上述水量外, 还应容纳冷却塔底盘至水箱之间管道的水容量。湿润冷却塔填料等部件所需水量应由冷却塔生产厂提供,根据资料介绍,经测试,逆流塔约为冷却塔标称循环水量的 1.2%,横流塔约为 1.5%。 

8.6.8 当设置冷却水集水箱、且必须设置在室内时,宜设置在冷却塔的下一层,且冷却塔最底部和水箱最底部高差不得超过 10m。 

【条文说明】8.6.8集水箱的设置位置。冬季使用的系统,为防止停止运行时冷却塔底部存水冻结,可在室内设置集水箱,节省冷却塔底部存水的电加热量。在冷却塔下部设置集水箱作用如下: 1 冷却塔水靠重力流入集水箱,无补水、溢水不平衡问题; 2 可方便地增加系统间歇运行时所需存水容积,使冷却水循环泵能稳定工作; 3 为多台冷却塔统一补水、排污、加药等提供了方便操作的条件。因此,必要时可紧贴冷却塔下部设置各台冷却塔共用的冷却水集水箱。冬季使用的系统,为防止停止运行时冷却塔底部存水冻结,可在室内设置集水箱,节省冷却塔底部存水的电加热量。但如在室内设置水箱存在占据室内面积、水箱和冷却塔的高差增加水泵电能等缺点。因此,是否设置集水箱应根据工程具体情况确定,且应尽量减少冷却塔和集水箱的高差。 

8.6.9 冷水机组、冷却水泵、冷却塔或集水箱之间的位置和连接应符合下列要求: 1 冷却塔或集水箱与冷水机组等设备最大高差,不应使设备、管道、管件等工作压力大于其承压能力。 2 冷却水泵应自灌吸水,冷却塔集水盘或集水箱最低水位与冷却水泵吸水口的高差应大于管道、管件、设备的阻力。 3 多台冷水机组和冷却水泵之间通过共用集管连接时,每台冷水机组进水或出水管道上应设置与对应的冷水机组和水泵连锁开关的电动两通阀。 4 多台冷却水泵或冷水机组与冷却塔之间通过共用集管连接时,在每台冷却塔进水管上宜设置与对应水泵连锁开闭的电动阀;对进口水压有要求的冷却塔,应设置与对应水泵连锁开闭的电动阀。当每台冷却塔进水管上设置电动阀,除设置集水箱,或冷却塔底部为共用集水盘外,每台冷却塔的出水管上也应设置与冷却水泵联锁开闭的电动阀。 

【条文说明】 8.6.9 冷水机组、冷却水泵、冷却塔之间的位置和连接。部分强制性条款。 

1 当冷却塔高度有可能使冷凝器和管路及部件的工作压力超过其承压能力时,应采取的防超压措施包括:降低冷却塔的设置位置;当仅冷却塔集水盘或集水箱高度大于冷水机组进水口侧承受的压力大于所选冷水机组冷凝器的承压能力时,可将水泵安装在冷水机组的出水口侧,减少冷水机组的工作压力;选择承压更高的设备和管路及部件等。但当冷却塔安装位置较低时,冷却水泵宜设置在冷凝器的进口侧,以防止高差不足水泵负压进水。 

2 冷却水泵自灌吸水和高差应大于管道、管件、设备的阻力的规定,都是为防止水泵负压进水产生气蚀。 

3 多台冷水机组和冷却水泵之间通过共用集管连接时,每台冷水机组设置电动阀(隔断阀)是为了保证运行的机组冷凝器水量恒定。 

4 冷却塔的旋转式布水器靠出水的反作用力推动运转,因此需要足够的水量和约 0.1MPa 水压,才能够正常布水;喷射式冷却塔的喷嘴也要求约 0.1~0.2MPa 的压力。当冷却水系统中一部分冷水机组和冷却水泵停机时,系统总循环水量减少,如果平均进入所有冷却塔,每台冷却塔进水量过少,会使布水器或喷嘴不能正常运转,影响散热;冷却塔一般远离冷却水泵,如采用手动阀门控制十分不便;因此,要求共用集管连接的系统应设置能够随冷却水泵频繁动作的自控隔断阀,在水泵停机时关断对应冷却塔的进水管,保证正在工作的冷却塔的进水量。 一般横流式冷却塔只要回水进入布水槽就可靠重力均匀下流,进水所需水压很小(≤0.05Mpa),且常常以冷却塔的多单元组合成一台大塔,共用布水槽和集水盘,因此冷却塔没有水量控制的要求;但存在水泵运行台数减少时,因管网阻力减少使运行水泵流量增加超负荷的问题,因此也规定设置隔断阀。为防止无用的补水和溢水或冷却塔底抽空,设置自控隔断阀的冷却塔出水管上也应对应设电动阀。即使各集水盘之间用管道联通,由于管道之间存在流动阻力,仍然存在上述问题;因此仅设置集水箱或冷却塔底部为共用集水盘(不包括各集水盘之间用管道联通)时除外。 

8.6.10 当多台开式冷却塔与冷却水泵或冷水机组之间通过共用集管连接时,应使各台冷却塔并连环路的压力损失大致相同,在冷却塔底盘之间宜设平衡管,或各台冷却塔底部设置共用集水盘。 

【条文说明】 8.6.10冷却塔管路的流量平衡。 在冷却塔之间设置平衡管或共用集水盘,是为了避免各台冷却塔补水和溢水不均衡,造成浪费。另外,冷却塔进出水管道设计时,也应注意管道阻力平衡,以保证各台冷却塔要求的水量。 

8.6.11 开式系统冷却水补水量应按系统的蒸发损失、飘逸损失、排污泄漏损失之和计算。不设集水箱的系统,应在冷却塔底盘处补水;设置集水箱的系统, 应在集水箱处补水。 

【条文说明】 8.6.11冷却水的补水量和补水点。 开式冷却水损失量占系统循环水量的比例计算或估算值:蒸发损失为每摄氏度水温降 0.16%;飘逸损失可按生产厂提供数据确定,无资料时可取 0.2~0.3%;排污损失(包括泄漏损失)与补水水质、冷却水浓缩倍数的要求、飘逸损失量等因素有关,应经计算确定,一般可按 0.3%估算。计算冷却水补水量的目的是为了确定补水管管径、补水泵、补水箱等设施,可以采用以上估算数值。 

8.7蓄冷、蓄热 

8.7.1 符合以下条件之一,经综合技术经济比较合理时,宜采用蓄冷(热)系统供冷(热)。 1 执行分时电价、峰谷电价差较大的地区,或有其它鼓励政策时; 2 空调冷负荷峰值的发生时刻与电力峰值的发生时刻接近、且电网低谷时段的冷、热负荷较小时; 3 建筑物的冷、热负荷具有显著的不均匀性,或逐时空调冷、热负荷的峰谷差悬殊,按照峰值负荷设计装机容量的设备经常处于部分负荷下运行,利用闲置设备进行制冷或供热能够取得较好的经济效益时; 4 电能的峰值供应量受到限制,以至于不采用蓄冷系统能源供应不能满足建筑空气调节的正常使用要求时; 5 改造工程,既有冷(热)源设备不能满足新的冷(热)负荷的峰值需要,但是在空调负荷的非高峰时段总制冷(热)量存在富裕量时; 6 建筑空气调节系统采用低温送风方式、需要较低的冷水供水温度时; 7 区域供冷系统中,采用较大的冷水温差供冷时; 8 必须设置部分应急冷源的场所。 

【条文说明】8.7.1蓄冷、蓄热系统能够对电网起到“削峰填谷”的作用,对于整个电力系统来说,具有较好的节能效果,在设计中可以适当的推荐采用。本小节主要介绍系统设计时的原则性要求,蓄冷空调系统的具体要求应符合《蓄冷空调工程技术规程》(JGJ158)的规定。 

1 对于执行分时电价的地区来说,采用蓄冷、蓄热系统能够提高用户的经济效益,减少运行费用。 

2 空调负荷的高峰与电力负荷的峰值时段比较接近时,如果采用蓄冷、蓄热系统,可以使得冷、热源设备的电气安装容量下降,在非峰值时段可以运行较多的设备进行蓄热蓄冷。 

3 在空调负荷的峰谷差悬殊的情况下,如果按照峰值设置冷、热源的容量并直接供应空调冷、热水,可能造成在一天甚至全年绝大部分时间段冷水机组都处于较低负荷运行的情况,既不利于节能,也使得设备的投入没有得到充分的利用。因此如果经济分析合理时,也宜采用蓄冷、蓄热系统。 

4 当电力安装容量受到限制时,通过设置蓄冷、蓄热系统,可以使得在负荷高峰时段用冷、热源设备与蓄冷、蓄热系统联合运行的方式而达到要求的峰值负荷。尤其对于改造或扩建工程,这不失为一种有效地提高峰值冷热供应需求的措施。 

5 一般来说,采用常规的冷水温度(7/12℃)且空调机组合理的盘管配置(原则上最多在 10~12排,排数过多的既不经济,也增加了对风机风压的要求)时,最低能达到的送风温度大约在 11~12℃左右。对于设计要求更低的送风温度的空调系统来说,由于送风温度的降低,需要较低的冷水温度,因此宜采用冰蓄冷系统。  

6 区域供冷系统,应采用较大的冷水供回水温差以节省输送能耗。研究表明:在采用与常规系统相同的末端并保证具有同样处理空气能力的条件下,冷水的供回水温差可以适当加大。由于冰蓄冷系统具有出水温度较低的特点,因此适合于大温差送水的需求。 

7 对于某些特定的建筑(例如数据中心等),城市电网的停电可能会对空调系统产生严重的影响时,需要设置应急的冷源(或热源),这时可采用蓄冷(热)系统作为应急的措施来实现。 

8 对于日较差较大的地区,采用冷却水冷却,夜间冷却水温度较低,能够明显提高制冷系统的制冷效率,尤其是采用水蓄冷系统。 

8.7.2 蓄冷系统设计时,应计算一个蓄冷--释冷周期的逐时空调冷负荷,并根据蓄冷—释冷周期内冷负荷曲线、电网峰谷时段以及电价、建筑物能够提供的设置蓄冷设备的空间等因素,经综合比较后确定采用全负荷蓄冷或部分负荷蓄冷。 

【条文说明】8.7.2蓄冷—释冷典型周期大多为一日,逐时空调冷负荷计算是蓄冷系统设计的基础。对于用冷时间,并且在用电高峰时段需冷量相对较大的系统,可采用全负荷蓄冷;一般工程建议采用部分负荷蓄冷。在设计蓄冷—释冷周期内采用部分负荷的蓄冷空调系统,应考虑其在负荷较小时能够以全负荷蓄冷方式运行。 在有条件的情况下,还宜进行全年(供冷季)的逐时空调冷负荷计算或供热季节的全年负荷计算,这样才能更好的确定系统的全年运行策略。 在确定全年运行策略时,充分利用低谷电价,一方面能够节省运行费用,另一方面,通常这也是为城市电网“削峰填谷”能够取得较好效果的方式。 

8.7.3 制冷机蓄冷装置的蓄容量应保证在设计蓄冷时段内完成全部预定的冷量蓄存,并宜按照附录 J 的规定来确定。 

【条文说明】8.7.3 

1 冰蓄冷装置的蓄冷特性要求如下:  1) 在电网的低谷时间段内(通常为 7~9 小时),完成全部设计冷量的蓄存。因此应能提供出的两个必要条件是:1)确定制冷剂在制冷工况下的最低运行温度(一般为-4 ~ -8℃);2)根据最低运行温度及保证制冷剂安全运行的原则,确定载冷剂的浓度(体积浓度一般为 25%~30%)。  2) 结冰厚度与结冰速度应均匀。 

2 冰蓄冷装置的释冷特性要求如下:对于用户及设计单位来说,冰蓄冷装置的释冷特性是非常重要的,保持冷水温度恒定和确保逐时释冷量符合建筑空调的需求,是空调系统运行的前提。所以,冰蓄冷装置的完整释冷特性曲线中,应能明确给出装置的逐时可释出的冷量(常用取冷速率来表示和计算)及其相应的溶液浓度。 对于释冷速率,通常有两种定义法:  1) 单位时间可释出的冷量与冰蓄冷装置的名义总蓄冷量的比值,以百分比表示(一般冰盘管式装置,均按此种方法给出);  2) 某单位时间释出的冷量与该时刻冰蓄冷装置内实际蓄存的冷量的比值,以百分比表示(一般封装式式装置,均按此种方法给出)。全负荷蓄冰系统初投资最大,占地面积大、但运行费最节省。部分负荷蓄冰系统则既减少了装机容量,又有一定蓄能效果,相应减少了运行费用。附录 J 中所指一般空调系统运行周期为一天 24小时,实际工程如教堂,使用周期可能是一周或其它。一般产品规格和工程说明书中,常用蓄冷量量纲为(RT·h )冷吨时,它与标准量纲的关系为:1RT·h = 3.517 KW·h。 

8.7.4 蓄冷装置的蓄冷和释冷特性应满足蓄冷空调系统的需求。 

8.7.5 蓄冷时段仍需供冷,且符合下列情况之一时,宜配置基载机组: 1 基载冷负荷超过制冷主机单台空调工况制冷量的 20%时; 2 基载冷负荷超过 350kW 时; 3 基载负荷下的空调总冷量(kWh)超过设计蓄冰冷量(kWh)的 10%时。 

【条文说明】8.7.5 

基载冷负荷如果比较大,或者基载负荷下的总冷量比较大时,为了保证制冰蓄冷运行时段的空调要求,并确保制冰蓄冷系统的正常运行,通常宜设置单独的基载机组。比较典型的建筑是酒店类建筑。基载冷负荷如果不大,或者基载负荷下的总冷量不大,单独设置基载机组,可能导致系统的复杂和投资的增加,因此这种情况下,也可不设置基载冷水机组,而是根据系统供冷的要求设置单独的取冷水泵(在蓄冷的同时进行部分取冷)。需要注意的是:在这种情况下,同样应保证在蓄冷时段的蓄冷量满足 8.7.3条的要求。 

8.7.6 载冷剂选择及管路设计应符合国家现行标准《蓄冷空调工程技术规程》(JGJ158)的相关规定。 

【条文说明】8.7.6蓄冰系统中常用的载冷剂是乙烯乙二醇水溶液,其浓度愈大凝固点愈低(见表 14)。一般制冰出液温度为-6℃~ -7℃,蓄冰需要其蒸发温度为-10℃~ -11℃,故希望乙烯乙二醇水溶液的凝固温度在-11 ~ ℃ -14℃之间。所以常选用乙烯乙二醇水溶液体积浓度为 25%左右。 

表 14 乙烯乙二醇水溶液浓度与相应凝固点及沸点 

质量 %

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

体积 % 

0

4.4

8.9

13.6

18.1

22.9

27.7

32.6

37.5

42.5

47.5

52.7

57.8

沸点(100.7 kPa)(℃) 

0

 

 

 

100

100.6 

101.1

101.7 

102.2

103.3

104.4

105.0 

105.6 

凝固点 (℃)

0   

-1.4

-3.2

-5.4

-7.8 

-10.7 

-14.1

-17.9

-22.3 

-27.5

-33.8 

-41.1

 -48.3

8.7.7 采用冰蓄冷空调系统时,应适当加大空调冷水的供回水温差,并宜符合以下规定: 1 当空调冷水直接进入建筑内各空调末端时,若采用内融冰方式,空调系统的冷水供回水温差不应小于 6℃,供水温度不宜高于 6℃;若采用外融冰方式,空调系统的冷水供回水温差不应小于 8℃,供水温度不宜高于 5℃; 2 当建筑空调水系统由于分区而存在二次冷水的需求时,若采用内融冰方式,空调系统的一次冷水供回水温差不应小于 5℃,供水温度不宜高于 6℃;若采用外融冰方式,空调系统的冷水供回水温差不应小于 6℃,供水温度不宜高于 5℃; 3 当空调系统采用低温送风方式时,其冷水供回水温度,应经过经济技术比较后合理确定。供水温度一般不宜高于 5℃; 4 采用区域供冷时,参见 8.8.2。 

【条文说明】8.7.7 设计采用蓄冰空调系统时,由于能够提供比较低温的供水温度,因此使得加大冷水供回水温差成为可能,而加大供回水温差能够节省冷水输送能耗。从空调系统的末端情况来看,供回水温差的大小在末端一定的条件下主要取决于供水温度的高低。在蓄冰空调系统中,由于系统形式、蓄冰装置等的不同,供水温度也会存在一定的区别,因此设计中要根据不同情况来确定。当空调系统的冷水设计温差超过本条第 1、2款的规定时,宜采用串联式蓄冰系统。 

8.7.8 水蓄冷蓄热系统设计应符合下列规定: 1 水路设计时,应采用防止系统中水倒灌的措施。 2 蓄冷水温不宜低于 4℃,蓄冷水池的蓄水深度不宜低于 2m。 3 空调水系统最高点高于蓄冷水池设计水面时,宜采用板式换热器间接供冷。 4 蓄冷水池与消防水池合用时,其技术方案应经过当地消防部门的审批,并应采取切实可靠的措施保证消防供水的要求;蓄热水池不应与消防水池合用。 

【条文说明】8.7.8 1 由于一般蓄能槽均为开式系统,管路设计一定要配合自动控制,防止水倒灌和管内出现真空(尤其对蓄热水系统)。 2 为防止蒸发器内水的冻结,一般制冷机出水温度不宜低于 4℃,而且 4℃水比重最大,便于利用温度分层蓄存。通常可利用温差为 6~7℃,特殊情况利用温差可达 8~10℃。确定深度时,考虑水池中冷热掺混热损失,条件允许适应尽可能深。 3 采用板式换热器间接供冷,无论系统运行与否,整个管道系统都处于充水状态无倒灌危险,管道使用寿命长。 4 一般开式蓄热的水池,蓄热温度应低于 95℃,以免汽化。热水不能用于消防,故不应与消防水池合用。 

8.8区域供冷 

8.8.1 区域供冷时,应优先考虑利用分布式能源站、热电厂等生产余热。 

【条文说明】8.8.1 能源的梯级利用,是区域供冷系统中最合理的方式之一,应优先考虑。 

8.8.2 设计采用区域供冷方式时,宜优先采用冰蓄冷系统。空调冷水供回水温差应符合下列要求: 

1 采用电动压缩式冷水机组供冷时,不宜低于 8℃; 2 采用冰蓄冷时,不宜低于 10℃; 3 采用吸收式冷水机组供冷时,不宜低于 5℃。 

【条文说明】8.8.2 由于区域供冷的管网距离长,水泵扬程高,因此加大供回水温差,可减少水流量,减少水泵的能耗。由于受到不同类型机组冷水供回水温差限制,因此不同供冷方式宜采用不同的冷水供回水温差。经研究表明:在空调末端不变的情况下,冷水采用 5/13℃与 7/12℃的供回水温度,末端设备对空气的处理能力基本上不受到影响。 

8.8.3 区域供冷站的设计应符合以下要求:  1 根据建设的不同阶段及用户的使用特点进行冷负荷分析计算,确定合理的同时使用系数和系统的总装机容量。 2 设计时宜考虑配合用户负荷的增长分期投入和建设的可能性。 3 区域供冷站宜位于冷负荷中心;供冷站可独立建设,供冷半径的确定应经过技术经济比较,且不宜大于 1500m。 4 应设计自动控制系统及能源管理系统优化系统。 

【条文说明】8.8.3 1 设计采用区域供冷方式时,应进行各建筑和区域的逐时冷负荷分析计算。制冷机组的总装机容量应按照整个区域的最大逐时冷负荷需求,并考虑各建筑或区域的同时使用系数后确定。这一点与建筑内确定冷水机组装机容量(本规范第 8.2.2条)的理由是相同的,做出此规定的目的是防止装机容量过大。 2 由于区域供冷系统涉及到的建筑或区域较大,一次建设全部完成和投入运行的情况不多。因此在站房设计中,需要考虑分期建设问题。通常是一些固定部分,如机房土建、管网等需要一次建设到位,但冷水机组、水泵等设备可以采用位置预留的方式。 3 对站房位置的要求与对建筑内部的制冷站位置的要求在原则上是一致的。主要目的是希望减少冷水输送距离,降低输送能耗。 4 区域供冷站房设备容量大、数量多,只依靠传统的人工管理,难以实现满足用户空调要求的同时,运行又节能的目标。因此这里强调了采用自动控制系统及能源管理优化系统的要求。 

8.8.4 区域供冷管网的设计应符合以下要求: 1 管网系统应按变流量系统设计及运行。各段管道的设计流量应按照该段管道所负担的建筑或区域的最大逐时冷负荷的要求,并考虑同时使用系数后确定。 2 区域供冷系统管网与建筑单体的空调水系统规模较大时,可通过换热器分开或多级冷水直供。 3 应通过经济比较确定管网的计算比摩阻,管网水流速不宜超过 2.5m/s。 4 进行管网的水力工况分析及水力平衡计算。当各环路的水力不平衡率超过 15%时,各支路上应设置静态手动平衡阀。 5 确定合理的保温厚度,供冷管道宜采用带有保温及防水保护层的成品管材。设计状态下,沿程冷损失应小于设计输送总冷量的 5%。 7 用户入口应设有冷量计量装置和控制调节装置。 8 宜分段设置用于检修的阀门井。 

【条文说明】8.8.4  1 各管段最大设计流量值的确定原则,与冷水机组的装机容量的确定原则是一致的。这样要求的目的是为了降低管道尺寸、减少管道投资。在这一原则的基础上,必然要求整个管网系统按照变流量系统的要求来设计。 由于区域供冷系统规模大、存水量多、影响面大,因此从使用安全可靠的角度来看,区域供冷系统与各建筑的水系统一般采用间接连接的方式,这样可以消除由于局部出现问题而对整个系统共同影响。当膨胀水箱位置高于所有管道与末端时,也可以采用空调冷水直供系统,这样可以减少由于换热器带来的温度损失和水泵扬程损失,对节能有好处。  2 由于系统大、水泵的装机容量大,因此确定合理的管道流速并保证个环路之间的水力平衡,是区域供冷能否做到节能运行的关键环节之一,必须引起设计人员的高度重视。 3 由于管网比较长,会导致管道的传热损失增加,因此对管道的保温要求也做了整体性的性能规定。 4 为了提倡用户的行为节能,本条文规定了冷量计量的要求。 

8.9燃气冷热电三联供 

8.9.1 采用燃气冷热电三联供技术时,应按照系统配置形式和设备特点,采用能源梯级利用的方式。 

8.9.2 设备的配置及系统的设计应符合以下原则: 1 以冷、热负荷定发电量; 2 优先满足本建筑的机电系统用电。 

【条文说明】8.9.2 1 采用以冷、热负荷来确定发电量(以热定电)的方式,对于整个建筑来说具有很好的经济效益。 2 采用本建筑用电优先的原则,是为了充分利用发电机组的能力。由于在此过程中能量得到了梯级利用,因此也具有较好的节能效益和经济效益。 

8.9.3 余热利用设备和容量选择应符合以下要求: 1 宜采用余热直接回收利用的方式; 2 余热利用设备最低制冷容量,不应低于发电机满负荷运行时产生的余热制冷量。 

【条文说明】8.9.3 1 余热的利用可分为直接利用和间接利用两种。由于间接利用通常都需要设置中间换热器,存在能源品位的损失。因此推荐采用余热直接利用的方式。 2 为了使得在发电过程中产生的余热得到充分利用,规定了余热利用设备的最小制冷量要求。  

8.10制冷机房 

8.10.1 制冷机房设计时,应符合下列要求:  1 制冷机房的位置应根据工程项目的实际情况确定,宜设置在空气调节负荷的中心; 2 机房宜设置辅助的值班室或控制室,根据使用需求也可设置必要的维修及工具间;  3 机房内应有良好的通风设施;地下层机房应设置机械通风,必要时设置事故通风;值班室或控制室内的参数宜按照办公室的要求考虑;  4 机房应考虑预留安装孔、洞及运输通道;  5 机组制冷剂安全阀泄压管应接至室外安全处;  6 机房应设电话及事故照明装置,照度不宜小于 100lx,测量仪表集中处应设局部照明;  7 机房内的地面和设备机座应采用易于清洗的面层;机房内应设置给水与排水设施,满足水系统冲洗、排污要求; 8 当冬季机房内设备和管道中存水或不能保证完全放空时,机房内应供热措施,保证房间温度达到 8℃以上 

【条文说明】8.10.1本条文是制冷与供热机房设置的要求: 1 制冷和换热装置机房的位置应根据工程项目的实际情况确定,尽可能设置在空气调节负荷的中心的目的有两个,一是避免输送管路长短不一,难以平衡而造成的供冷(热)质量不良;二是可避免过长的输送管路而造成输送能耗过大。 2 大型机房内设备运行噪声较大,按照办公环境的要求设置值班室或控制室除了保护操作人员的健康外,也是机房自动化控制设备运行环境的需要。 3 根据其所选用的不同制冷剂,采用不同的检漏报警装置,并与机房内的通风系统连锁。测头应安装在制冷剂最易泄漏的部位。对于设置了事故通风的冷冻机房,在冷冻机房两个出口门门外侧,宜设置紧急手动启动事故通风的按钮。 4 由于机房内设备的尺寸都比较大,因此需要从一开始就纤细考虑好这些大型设备的就位于运输通道,防止建筑结构完成后设备的就位困难。 5 制冷机组所携带的冷剂较多,当制冷机的安全爆破片破裂时,大量的制冷剂会迅速涌入机房内,由于制冷剂气体的比重一般都比较空气大,很容易在机房下部人员活动区积聚,排挤空气,使工作人员受缺氧窒息的危害。因此美国制冷系统安全设计标准 ANSI/ASHRAE-15标准第8.11.2.1章节的要求,不论属于哪个安全分组的制冷剂, 在制冷机房内均需设置与安装和所使用制冷剂相对应的泄漏检测传感器和报警装置。尤其是地下机房,危险性更大。所以制冷剂安全阀泄压管一定要求接至室外安全处。制冷剂泄漏造成的缺氧窒息比制冷剂毒性的危害更大,制冷剂泄漏时,低压制冷剂与高压制冷剂的扩散速率不同。若机组负压时,仅空气向机组内部扩散。 

8.10.2 机房内设备布置应符合以下要求:  1 机组与墙之间的净距不小于 1m,与配电柜的距离不小于 1.5m;  2 机组与机组或其他设备之间的净距不小于 1.2m;  3 留有不小于蒸发器、冷凝器或低温发生器长度的维修距离;  4 机组与其上方管道、烟道或电缆桥架的净距不小于 1m;   5 机房主要通道的宽度不小于 1.5m。 

【条文说明】8.10.2按当前常用的机型作了最小间距的规定。在设计布置时还是应尽量紧凑、不应宽打窄用、浪费面积,根据实践经验、设计图面上因重叠的管道摊平绘制,管道甚多,看似机房很挤,完工后却较宽松。所以,按本条规定的间距设计一般不会拥挤。 随着设备清洁技术的提高,一些在线清洁方式(如 8.6.4条第 3款)也开始使用。当冷水或冷却水系统采用在线清洁装置时,可以不按照本条第 3款的规定执行。 

8.10.3 氨制冷机房,应满足下列要求: 1 氨制冷机房单独设置且远离建筑群; 2 机房内严禁采用明火采暖; 3 机房应有良好的通风条件,同时应设置事故排风装置,换气次数每小时不少于12次,排风机选用防爆型; 

 4 制冷剂泄压口应高于周围 50m范围内最高建筑屋脊 5m,并采取防止雷击、防止雨水或杂物进入泄压管的装置;  5 应设置紧急泄氨装置,在紧急情况下,能将机组氨液溶于水中(每 1kg/min 的氨至少提供17l/min 的水)排至经有关部门批准的储罐或水池。 

【条文说明】8.10.3部分强制条文。尽管氨制冷在目前具有一定的节能减排的应用前景,但由于氨本身的易燃易爆特点,因此对于民用建筑,在使用氨制冷时,需要非常重视安全问题。 

8.10.4 直燃吸收式冷热水机组机房的设计应符合下列要求: 1 符合国家现行有关防火及燃气设计规范的相关规定; 2 宜单独设置机房;不能单独设置机房的直燃吸收式冷热水机组,机房应靠建筑物的外墙,并采用耐火极限大于 2.00 小时防爆墙和耐火极限大于 1.5 小时现浇楼板与相邻部位隔开;当必须设门时,应设甲级防火门; 3 机房不应与人员密集场所和主要疏散口贴邻设置; 4 燃气直燃型吸收式冷热水机组机房单层面积大于 200m2时,机房应设直接对外的安全出口; 5 机房应设置泄压口,泄压口面积应不小于机房占地面积的 10%(当通风管道或通风井直通室外时,其面积可计入机房的泄压面积);泄压口应避开人员密集场所和主要安全出口; 6 直燃型机组的机房不应设置吊顶; 7 应合理布置烟道,以免影响机组的燃烧效率及制冷效率。 

【条文说明】8.10.4 

本条主要是针对直燃吸收式机组机房的安全要求提出的。直燃式吸收式机组通常采用燃气或燃油为燃料,这两种燃料的使用都涉及到防火、防爆、泄爆、安全疏散等安全问题;对于燃气机组的机房还有燃气泄露报警、紧急切断燃气供应的安全措施。这些内容在国家有关的防火设计规范和燃气设计规范中都作了详细的规定。直燃机组的烟道设计也是一个重要的内容之一。设计时应符合机组的相关设计参数要求,并按照锅炉房烟道设计的相关要求来进行。  

8.11锅炉房、热力站 

8.11.1 采用城市热网或区域锅炉房热源(蒸汽、热水)供热的空气调节系统,宜设热力站,用换热器进行间接供热。热力站应设计量表具。蒸汽(或热水)型吸收式机组或采暖空调使用换热装置的机房,若采用热网蒸汽或热网热水为热源时,应设置计量表具间。 

【条文说明】8.11.1通过换热器间接供冷供热的优点在于:(1)使区域冷、热源系统独立于末端空调系统,利于其运营管理、不受末端空调系统运行状态干扰、符合其达到额定供应能力周期长的建设特征(2)利于区域冷、热源管网系统的水力平衡与水力稳定;(3)降低运行成本,如:系统补水量可以显著下降,即节约了水费也减少了水处理费用;(4)提高了系统的安全性与可靠性,因为末端系统的内部故障不影响区域系统的正常运行。 

8.11.2 换热器的选择,应符合以下规定: 1 高效、紧凑、便于维护管理、使用寿命长; 2 类型、构造、材质与换热介质理化特性及换热系统使用要求相适应; 3 用于热泵空调系统,从低温热源取热时,采用能以紧凑形式实现低温差换热的结构形式; 

4 水-水换热器宜采用板式换热器。 

【条文说明】8.11.2 1 对于“寸土寸金”的商业楼宇必须强调高效、紧凑,如此才能减少换热装置的占地面积,而且象板式换热器及其机组也确实能实现这样的要求; 2 换热介质理化特性对换热器类型、构造、材质的确定至关重要,例如,高参数汽-水换热就不适合采用板式换热器,因为胶垫寿命短,二次费用高。地表水水源热泵系统的低温热源水往往 cl-含量较高,而不锈钢对 cl-敏感,此时换热器材质就不宜采用不锈钢。又如,当换热介质含有较大粒径杂质时,就应选择高通过性的流道形式与尺寸; 3 采用低温热源的热泵空调系统,只有小温差取热才能使热泵机组有相对较高的性能系数,选型数据分析表明,蒸发温度范围 3℃~10℃时,平均 1℃变化对性能系数的影响达 3%~5%; 4 尽管理论上所有类型换热器均能实现低温差换热,但若采用壳管类换热器必然体积庞大,所以此种情况下应尽量考虑采用结构紧凑且易于实现小温差换热的板式换热器;强调换热器的全生命周期成本,意在提醒设计师不能单从初投资的角度考虑换热器选型,而应兼顾运行管理成本及其对系统能效的影响。 

8.11.3 换热器的台数不应多于四台。全年使用的换热系统中,换热器的台数不应少于两台;非全年使用的换热系统中,换热器的台数不宜少于两台。供冷系统的换热器应按照下列第 2 款的要求来确定换热器的容量。供热系统的单台换热器的设计容量,应按照以下 1、2 款规定所计算出的单台容量中的较大者确定: 1 一台因故停止工作时,剩余换热器的设计换热量应符合业主关于保障换热量的要求,寒冷地区和严寒地区供热(包括采暖和空调供热)用换热器,剩余换热器的总换热量分别不应低于设计供热量的 65%和 70%。 2 换热器的总换热量确定时,应在换热系统设计热负荷的基础上乘以附加系数,附加系数值宜按下表选取:  

表 8.11.3 换热器附加系数取值表 

系统类型

采暖及空调供热 

空调供冷 

水源热泵 

附加系数

1.1~1.15

 1.05~1.1 

 1.15~1.25 

【条文说明】8.11.3尽管换热器不大容易出故障,但并非万无一失,同时考虑到日常管理,所以规定了最少台数要求。但过多的台数会增加初投资与运行成本,并对水系统的水力工况稳定带来不利影响。设计选型经验也表明,几乎不会出现一个换热系统需要四台换热器的情况,所以规定了最多台数限定。 

1 不同物业与相同物业的不同档次对热供应保障程度的要求不一,如:高档酒店,管理集团往往要求任何情况下热供应 100%保障。而高保障,意味着投资高,所以强调与物业管理方沟通,确定合理的保障性。 

2 在《锅炉厂房设计规范》(GB50041)第 10.2.1 条中,规定为:当其中一台停止运行时,其余换热器的容量宜满足 75%总计算热负荷的需求。该规范同时考虑了生产用热的保障性问题。对于民用建筑而言,计算分析表明:冷热供应量连续 5 小时低于设计冷热负荷的 40%时,造成的室温下降,对于供热:≤2℃;所以对于供冷:≤3℃。但考虑到严寒和寒冷地区当供热严重不足时有可能导致人员的身体健康受到影响或者室内出现冻结的情况,因此规定了 65%的保证率。以室外温度达到冬季设计温度、室内采暖设计温度 18℃计算:在北京,如果保证 65%的供热量,室内的平均温度约为 8~9℃;在哈尔滨,如果保证 70%的供热量,则室内平均温度为 6℃左右。 

3 由于换热器实际工况条件往往会偏离其选型工况,如水质不佳造成实际污垢热阻大于换热器选型采用的污垢热阻;热泵系统水源水温度变化等都可能造成实际换热能力不足,所以应考虑安全余量。考虑到换热器实际工况与选型工况的偏离程度与系统类型有关,故给出了不同系统类型的换热器选型热负荷安全附加建议。其中对空调供冷,由于工况偏离程度往往较小,加之小温差换热时换热器投资高,故安全附加建议值较低。而对于水源热泵,因水源水的水质与温度往往具有不确定性,同时一旦换热能力不足还可能影响热泵机组的正常运行,所以建议的安全附加值高些。当换热器的换热能力相对过盈时,有利于提升空调系统能效,特别是对自品位较低的热源取热的水源热泵系统更明显,尽管这会增加一些投资,但回收期通常不会多于 5~6年。 

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