1.空调冷却水回水溢流的解决方法

在进行工业厂房工程的施工时，经常遇到将空调系统的冷却塔、水泵、冷水机组等主要空调设备全部布置在厂房天面机房的情形。这种中央空调系统的设计，由于冷却塔底盘安装高度的客观条件限制，冷却水的回水管道往往贴住天面楼板安装，当冷却水管进入空调机房内时，冷却回水管贴地面布置，结果造成机房内维修、检查通道不畅通，水泵入口前的过滤器、排污阀等无法安装等。为了解决这些难题，我们在飞利浦半导体(广东)有限公司的空调系统深化设计过程中，对该问题进行了研究，在节约施工成本、保证系统运行可靠性的前提下，解决了该问题。

空调系统的概述

飞利浦半导体(广东)有限公司的空调系统，冷水机组装机容量4800冷顿。按照原设计图纸，冷却塔的出水管接到冷却水回水总管上，冷却水自流至冷却水泵，并且使总管坡向水泵，使水泵的叶轮浸在水中，以保证冷却水泵的正常起动、运行(图1、图2)。该设计保证了水泵入口前有一定的水压，能防止水泵叶轮气蚀。但缺点也非常明显，首先是水泵入口前的软接头、阀门、过滤器等占用了大量的空间，造成机房面积要增大，空间利用率低；其次，“Y”过滤器的过滤网更换困难。

系统分析及对策：

为了保证制冷机房内有足够的检查、维修通道，建设单位要求在空调机房的内部，将空调回水总管贴机房顶部安装，过滤器、阀门、软接头等安装在冷却水泵入口的垂直段(图3)。这样的管路设计，由于冷却水的回水总管返上去达到了2.5m，再由支管接到各台水泵入口，以下两个问题需要解决，才能保证系统的正常运行：

问题一：冷却水泵启动吸水困难及停泵冷却塔溢流问题。

由于冷却水回水管路向上2.5米，为冷却水回水管的最高点，返上去的管路比冷却塔的集水盘边沿还高，因此水泵停止时，回流的冷却水必然造成集水盘溢流，造成下一次水泵无法起动。因此必须设法保证停泵后该管段与其它管路充满水。

经过研究，提出三种解决方法。方法一是在冷却塔的每个出水口安装电动阀门，保证水泵在停泵前先关阀门，在水泵起动后打开电动阀门；方法二是在回水总管上安装电动阀门，在冷却水泵启动以后打开电动阀门，管路正常，在关闭水泵前先关闭电动阀门，防止高位管道的冷却水回流，在冷却塔集水盘处溢出；方案三在冷却水回水总管装止回阀，止回阀在水泵起动形成负压作用下打开，管路正常，在冷却水泵停止后止回阀快速关闭，防止高位管道的冷却水回流。三种方案综合性能对比如下：

经过对比分析，我们认为方案三在冷却水回水总管上加装止回阀的方案比较好，具有成本低，性能可靠的优点。

由于本冷却水系统所选择的止回阀，主要依靠水泵启动后所产生的负压作用使止回阀打开，在水泵停止后，止回阀快速关闭，防止冷却水回流，而且密封性能要好，防止高位冷却水总管的水向下渗漏，因此选择的止回阀必须有关闭时间最短、密封性能最好、打开阻力小的特点。

我们查阅了有关厂家的止回阀参数，决定选择对夹式止回阀，直径DN600，工作压力1.0MPa。对夹式止回阀的阀瓣关闭的行程短，只有公称通径的1／4，减少了阀瓣的关闭时间；启停泵时管路系统的水压，自动将阀门的关闭过程分为快关与缓闭两阶段，前期以阻隔大量水流的止回为主，后期以卸除水锤峰压衰减振荡为主。

问题二：冷却水总管积气问题。

由于总管在最高位置处于负压状态，因此水中析放出来的气体必然在管内越积越多，气体得不到有效排放，通过的水流量减少，会造成起动和运行产生问题。

解决总管积气问题，根本的解决办法在于增大管内压力，并及时排气。因此我们在冷却水回水总管上安装了自动排气阀，并在总管上接管到天面水箱中(图4)。在所有水泵停泵时，止回阀关闭，假如机房内冷却水总管由于止回阀泄漏造成不满，由高位水箱补充水，将管内气体通过放气阀排放，保证管内灌满水；另外，通过该水箱补水，起到水泵前定压的作用。

效果验证：

我们在飞利浦半导体(广东)有限公司的空调系统上采用了以上的设计方式，经过两年多来的实际运行，效果良好，没有发生过水泵起动困难问题；通过对水泵叶轮的检查，没有发现气蚀现象。

来源：网络，作者：柯文飞。

2.中央空调冷冻水系统变流量简述

ASHRAE/IES标准：新建建筑物的能效设计

要求：“所有配置可调节的或逐级开启和关闭的阀门的10马力的泵系统，必须能够适用于设计流量50%或者以下的工况”。

例外—指那些层数较少，没有电梯的住宅类建筑物。

二次泵系统：

冷水机组的水泵要与设计水流量相匹配。

泵的叶轮需要修平，以减少泵在排液时的压力损失， 这是节能的关键措施之一。

变流量泵系统三个关键的方面需要考虑：公用管；冷水机组的启/停顺序；控制阀门和执行机构。

公用管路的设计思考：

将最大的冷水机组的流量流过公用管路时，产生的压降设定为公用管路的压力降。

一般情况下，冷水机组的启/停顺序是由流量最大的泵的流量是否过半来决定的。

二次泵系统在理论和实际应用上都十分简单。它的基本理论就是当两个环路相互连接时，如果公用管路中压降消失，那么这两个环路的中的流量会相对独立。

“经验之谈”：

1 公用管：

二次泵系统应用的关键就是公用管的使用，它将一次环路和二次环路互相连接起来。

公用管长度应该比较短来保证较小的压力损失。 供水和回水三通之间的距离最大不超过四倍管径。

如果公用管压力降足够低的话, 一次环路的水不会流入二次环路，直到二次泵打开。

2 二次泵：

在二次环路内安装一个独立的二次泵，建立二次环路水循环。泵的尺寸只需根据所需的流量和环路的阻力降来确定。

泵的位置应该使水从公用管流向二次环路，这就造成二次环路的压力升高。相反，如果泵安装在指向公用管的回水管上，二次环路的压力会低于共用管压力。

3 T形管的原理：

它决定公用管路中的水流量和流向。

它基于一次系统和二次系统的流量关系，并且有三种可能性：

一次水流量大于二次水流量；

一次水流量等于二次水流量；

一次水流量小于二次水流量。

4 流量控制阀：

流量控制阀可以防止水流进入二次系统，这种情况是由于公用管内的微小压降或重力作用造成的。

由于重力流可以在单管内发生, 最好采用两个流量控制阀, 一个安装在供水管，一个在回水管。如果二次系统的回水管在下面，那么只需要一个流量控制阀就够了。

冷水机组启/停顺序的设计思考：

系统操作员必须能分清楚三种可能的流量工况：

分配 (二次) 流量等于生产 (一次)流量。

分配 (二次) 流量小于生产 (一次)流量。

分配 (二次) 流量大于生产 (一次)流量。

(例1：分配流量等于生产流量 )

冷水机组出水温度45F°，生产流量1500GPM，调节两通阀开度，使供需吻合，1500GPM×10F/24 = 625 Tons。

压力降100 FT.与二次泵的特性曲线相交，回水温度为 55 F°。

由于两系统的流量相等并且达到热平衡，因此公用管内没有流量。接下来的是一次与二次系统之间不能达到平衡的情况。

例2：分配流量大于生产流量

当需求流量增大时：结果就是经混合后的供水温度高于冷水机组出水温度。

问题：区域内湿度控制不利

为了补偿过高的供水温度，在选择盘管时必须给与考虑。

关于此问题的其它考虑：

冷冻水温度可以重新设置，可以设置一个更低的值来补偿负荷增加和二次系统流量的增大。 (每降低1度，冷水机组的运行成本就增加1-3%。当使用大型机组时，这么做还是值得的。)

后续机组越晚开启，它投入运行后，效果就越明显。

如果一小部分负荷需要固定的出水温度，可以考虑与该负荷串联一个小型冷水机组。

(例3：分配流量小于生产流量 )

冷水机组的生产流量是固定的，因此，如果我们启动了第二台冷水机组，总的冷冻水流量就变为3000gpm， 负荷是 875tons，供水温度45F°，回水温度55F°。

二次泵：流量是2100GPM。

一次泵：流量是3000GPM。

过剩的900GPM冷冻水和回水混合后温度为52F°。

供给流量过高产生的问题：

所有在线的冷水机组的回水温度都相同。

当冷水机组都按这种接管方式排列时，它们都会在同一部分负荷下运行。

供给流量大于需求流量：

由于冷水机组的回水温度是 52F°而不是55F°，因此机组将在70%负荷下运行。

当部分冷冻水经公用管输送时，经过冷水机组的流量始终恒定。

之前的例子说明了能量调节2段式：50% (1500gpm)或100%(3000gpm)，这是一次水流量随负荷变化的结果。

记住：

二次水流量的变化非常接近于线函数，由于随负荷变化，两通阀的开度也进行调节，其流量也随之变化。

系统并联的冷水机组越多，能量可调节段数也越多，每段范围也越小。

如果我们把不同型号的冷水机组组合在一起，那么增加的可调节的段数也更多，每段范围也更小。

当冷冻水流量为线性变化时：

提高供水温度只需要很短的时间。

冷水机组启/停顺序会很简单，并且可以手动开/关；

如果不同尺寸、类型、效率的冷水机组混装在一起，冷水机组的启/停顺序会变得很复杂。

设计人员需要考虑冷水机组最佳的组合方式来满足流量需求，这可以通过计算BTUH的消耗来得到。

需要提供相关设备以确定以下参数：

二次供水温度 Ts-s；二次回水温度 Ts-r；二次水流量，Fs。

为了确定所需的BTUH，必需的仪表有：

一次供水温度；一次回水温度；一次水流量 (冷冻水流量) Fp。

通过对实际负荷的测量，可以优化冷水机组的组合。

记住公用管内流量和流向的测量结果还不足以确定冷水机组启/停的顺序。

同样对于二次水系统也适用。

阀门和执行机构的设计思考：

控制阀的基本原理：

根据调节能力分为几种类型：

－两位式 (开或关)；

－无级调节。

一段时间内阀门的开度百分比反映了冷却盘管所需要的冷量。

阀门可以分为两通阀和三通阀。

－两通阀节流；

－三通换向阀。

不同的阀门有不同的特点。阀门的共性分为：

-线性特性；

-等百分比特性；

-快开。

安装在冷却盘管上的控制阀门还有运行特性，这与盘管的特性正好相反。

等百分比控制阀：

等百分比控制阀通常用于冷却和加热盘管中，能提供很好的流动特性。

等百分比阀门控制精度很高，常用于变化较大的压力、流量、负荷和其它变量的控制。

当与冷却盘管的传热特性相结合时，如果采用等百分比控制阀门时，调节阀杆的位置，传热性能几乎是线性变化的。

控制阀门基本知识：

等百分比控制阀一般只用作两通阀；

三通阀用在末端产品上，线性阀门用于旁通系统。

阀门开启50%时，可以提供50%的冷量。

控制阀门是变流量水系统内的重要组成部分；

控制阀门的作用是根据建筑物负荷的变化，合理调整通过盘管的水流量。

阀门的选择十分重要：

-尺寸过小的阀门会造成能力不足；

-尺寸过大的阀门不易控制。

控制阀尺寸选择：

控制阀一般根据所需的流量系数(Cv)来选择。

Cv的定义是在1PSI的压降下，每分钟流过阀门的60F°的水的美国加仑数。

公式：G=Cv(Delta“P”)

G=流量，单位为美国加仑；

Cv是阀门流量系数。

Delta“P”是通过阀门的压降。

了解在任何流量情况下，最大的压差是选择阀门的主要标准，原因有两个：

选择合适的执行机构；避免阀门噪音和气穴现象。

阀权度：

当阀门关闭时，压力降增大；

此时，阀门上的压降等于供、回水管路的压差：最大压差。

当阀门完全打开时，压力降达到最低值：最小压差。

阀权度是最小压差和最大压差的比值。

可调节阀门的压降一定要大于系统的压降，最好超过 50%。

目的是提供与盘管的性能相对应的阀门操作性能，维持阀权度为0.5是非常重要的。

可调范围：

可调范围是阀门可以控制的流量范围。

可调范围越大，阀门在低负荷时控制性能越好。

典型的阀门控制范围是 15：1到50：1。

阀门的噪音和气穴现象：

由于流体速度过大会引起阀门的噪音过高和阀门气穴现象。

当水流过阀门时，它会被加速。

当水流速度增加时，它的静压下降，当压力低于蒸发压力时，就会有气泡产生。

在阀门的下游，速度降低，静压升高，气泡破碎；

于是，产生了噪声，并且造成阀体、节流装置及下游管路的过度磨损。

三通阀：

变流量泵系统中很少使用三通阀。

三通阀旁通多余的冷冻水，这就导致很多问题：

旁通的冷冻水降低回水温度。增加流量。

三通阀将导致：启动额外的冷水机组和泵，用来提供旁通流量，而不是控制冷负荷。

三通阀可以被用来维持最小流量，确保水泵安全。

根据水力协会和ITT流体处理的经验，建议最小流量的最佳值为：最高效率点流量的20%。

为了限制径向和轴向负荷以及轴偏移，建议最小流量的最佳值为：最高效率流量的25%。

水力协会和ITT流体处理也建议限制流经泵的水流温升不要高于15F°(不要与系统的温升混淆)。

当水泵在低流量运行时, 产生温升的水量很少。

如果流过泵的水流量过小，那么泵的效率损失都转化为温升。

温升会使液体闪发出气体，最终造成气穴现象。

驱动器：

在变流量系统中：驱动器必须在泵达到最大压力时能够关闭阀门。

在闭环变流量系统中：所有的负荷可以减少，造成泵与运行曲线不符。这使泵产生的压头增大。

阀门驱动器必须可以在压力增大时，依旧可以调节阀门开度。

更糟糕的情况就是：阀还要承受水泵关闭时的“冲击水压”(水锤现象)。

不恰当的阀门驱动器会使一些水流漏过阀门或盘管，进入回水总管，这使回水温度提高。

结论：

如果认真考虑这些基本原则，就可以达到节能效果，也可以实现设计温差。

由于负荷变化，系统性能也会变化，管路和盘管甚至也会老化。

当盘管变脏，系统的温差会受到影响。

有经验的操作者和合理的维护保养计划必不可少。

温度调节装置不当和供应空气的温度下降会造成效率下降。

唯一能使暖通系统高效运行的方法就是以合适的方法维护。

本文来源于互联网，暖通南社整理编辑。

3.老师傅教你解决空调冷却水回水溢流的问题，看完秒懂操作

在进行工业厂房工程的施工时，经常遇到将空调系统的冷却塔、水泵、冷水机组等主要空调设备全部布置在厂房天面机房的情形。这种中央空调系统的设计，由于冷却塔底盘安装高度的客观条件限制，冷却水的回水管道往往贴住天面楼板安装，当冷却水管进入空调机房内时，冷却回水管贴地面布置，结果造成机房内维修、检查通道不畅通，水泵入口前的过滤器、排污阀等无法安装等。为了解决这些难题，我们在飞利浦半导体(广东)有限公司的空调系统深化设计过程中，对该问题进行了研究，在节约施工成本、保证系统运行可靠性的前提下，解决了该问题。

空调系统的概述

飞利浦半导体(广东)有限公司的空调系统，冷水机组装机容量4800冷顿。按照原设计图纸，冷却塔的出水管接到冷却水回水总管上，冷却水自流至冷却水泵，并且使总管坡向水泵，使水泵的叶轮浸在水中，以保证冷却水泵的正常起动、运行(图1、图2)。该设计保证了水泵入口前有一定的水压，能防止水泵叶轮气蚀。但缺点也非常明显，首先是水泵入口前的软接头、阀门、过滤器等占用了大量的空间，造成机房面积要增大，空间利用率低；其次，“Y”过滤器的过滤网更换困难。

系统分析及对策：

为了保证制冷机房内有足够的检查、维修通道，建设单位要求在空调机房的内部，将空调回水总管贴机房顶部安装，过滤器、阀门、软接头等安装在冷却水泵入口的垂直段(图3)。这样的管路设计，由于冷却水的回水总管返上去达到了2.5m，再由支管接到各台水泵入口，以下两个问题需要解决，才能保证系统的正常运行：

问题一：冷却水泵启动吸水困难及停泵冷却塔溢流问题。

由于冷却水回水管路向上2.5米，为冷却水回水管的最高点，返上去的管路比冷却塔的集水盘边沿还高，因此水泵停止时，回流的冷却水必然造成集水盘溢流，造成下一次水泵无法起动。因此必须设法保证停泵后该管段与其它管路充满水。

经过研究，提出三种解决方法。方法一是在冷却塔的每个出水口安装电动阀门，保证水泵在停泵前先关阀门，在水泵起动后打开电动阀门；方法二是在回水总管上安装电动阀门，在冷却水泵启动以后打开电动阀门，管路正常，在关闭水泵前先关闭电动阀门，防止高位管道的冷却水回流，在冷却塔集水盘处溢出；方案三在冷却水回水总管装止回阀，止回阀在水泵起动形成负压作用下打开，管路正常，在冷却水泵停止后止回阀快速关闭，防止高位管道的冷却水回流。三种方案综合性能对比如下：

经过对比分析，我们认为方案三在冷却水回水总管上加装止回阀的方案比较好，具有成本低，性能可靠的优点。

由于本冷却水系统所选择的止回阀，主要依靠水泵启动后所产生的负压作用使止回阀打开，在水泵停止后，止回阀快速关闭，防止冷却水回流，而且密封性能要好，防止高位冷却水总管的水向下渗漏，因此选择的止回阀必须有关闭时间最短、密封性能最好、打开阻力小的特点。

我们查阅了有关厂家的止回阀参数，决定选择对夹式止回阀，直径DN600，工作压力1.0MPa。对夹式止回阀的阀瓣关闭的行程短，只有公称通径的1／4，减少了阀瓣的关闭时间；启停泵时管路系统的水压，自动将阀门的关闭过程分为快关与缓闭两阶段，前期以阻隔大量水流的止回为主，后期以卸除水锤峰压衰减振荡为主。

问题二：冷却水总管积气问题。

由于总管在最高位置处于负压状态，因此水中析放出来的气体必然在管内越积越多，气体得不到有效排放，通过的水流量减少，会造成起动和运行产生问题。

解决总管积气问题，根本的解决办法在于增大管内压力，并及时排气。因此我们在冷却水回水总管上安装了自动排气阀，并在总管上接管到天面水箱中(图4)。在所有水泵停泵时，止回阀关闭，假如机房内冷却水总管由于止回阀泄漏造成不满，由高位水箱补充水，将管内气体通过放气阀排放，保证管内灌满水；另外，通过该水箱补水，起到水泵前定压的作用。

4.水流开关对冷水机组有什么影响？常见故障如何处理？

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水流开关是一种控制元器件，通常安装在蒸发器或冷凝器（在水机上），它能够感受水流量变化并根据预先调节好的开关值切断或闭合电路。在水系统中，水流开关扮演着断水、缺水保护的角色。

一般可将水流开关主要有：压差式水流开关、靶式水流开关、热线式水流开关等，在实际空调制冷中，压差式和靶式水流开关的应用较为广泛。

水流开关对冷水机组的影响

水流开关的正常与否直接关系到冷水机组的安全运行。一旦冷冻水流量过低，不仅会导致压缩机频繁启停，从而缩短其使用寿命，还会使机组的蒸发压力过低。

由于冷水机组中冷冻油和制冷剂被充分混合在一起，冷冻水流量过小可能会导致部分油无法顺利流回油箱，而是滞留在蒸发器底部。这种情况会导致油箱内的油量过低，从而引发“低油位”报警，最终出现“失油”现象。

此外，附着在蒸发器铜管上的油会大幅降低其换热效果。特别是对于满液式蒸发器来说，冷冻水流量过小可能导致蒸发器结冰，形成“冰堵”现象。严重时，甚至可能导致铜管破裂，使得冷冻水和冷媒混合在一起，最终进入压缩机，导致压缩机损坏，损失巨大。

而对于冷凝器来说，当无水流或水流小时，冷凝器负荷减少，冷凝温度和压力上升，造成冷凝器出口的冷媒经过膨胀阀、节流板空时的流量大幅减少，制冷量下降。如果压缩机持续在高冷媒压力下运行，将发生“跳机”故障。如果水流量过大，则会加重冷水机组的运行负荷，加大水泵的运行风险，耗能增加；水流量中断就会直接导致机组停机等。

对于冷凝器来说，当水流减少或者无水流时，它的负荷就会降低，这会导致冷凝温度和压力上升。这可能会导致冷凝器出口的冷媒在经过膨胀阀和节流板时，流量大幅减少，从而降低制冷效果。如果压缩机在持续高冷媒压力下运行，可能会导致高压跳机故障。

而如果水流量过大，可能会增加冷水机组的运行负荷，加大水泵的运行风险，导致能耗增加。最糟糕的是，如果水流量中断，那么机组可能会直接停机。所以，合理控制水流量对于保证制冷系统的稳定运行至关重要。

在冷水机组运行过程中经常会遇到水流开关无法检测到水流，而导致系统自动停机的状况。其原因很多，以下将以靶式水流开关为例，分析冷水机组水流中断的常见故障，后期，我们发布压差式水流开关的常见故障，可持续关注我们。

靶式水流开关常见故障及处理对策

1、水流开关断裂

安装在垂直管道中的靶式水流开关在开机和关机的过程中受到管网水力冲击较大，较易出现断裂或靶流开关内部水电隔离的波纹管断裂，进而导致水从靶流开关流出。安装靶式水流开关时需注意，安装位置前、后必须有一定的直管。如果安装在有直角弯头上升的水管附近，仍然会出现开关断裂或者波纹管断裂现象。

2、电路故障

水流开关的电路可能会受到损坏或松动连接的影响，导致开关信号不稳定或无法触发。可检查电路连接，确保电线连接牢固，修复或更换受损的电路元件。

3、管道内空气集聚过多

水在流动过程中会释放一部分空气，当管道内的空气集聚过多时会产生气阻并冲击靶流片，造成流速下降，靶流片瞬间流量波动致使发给机组错误的流量信息，导致冷水机组报警停机。

4、水流开关不动作

通常水流开关不动作，是因为靶流片安装的深度不够，需要重新旋入或更换靶流片。许多安装或者维保人员遇到这种情况时，往往短接水流开关或者调整动作调整螺丝，从而使冷水机组失去水流保护作用。

5、水压问题

水流开关需要足够的水压才能正常工作，如果水压过低或过高，可能会导致开关无法触发或误触发。解决方法是检查水压，确保水压在设定的合适范围内。

6、机械部件损坏

水流开关的机械部件如活动部件、弹簧等可能会受到磨损或损坏，导致无法正常工作。解决方法是检查机械部件的状态，修复或更换受损的部件。

7、过度灵敏或灵敏度不足

水流开关的调节装置可能未正确设置，导致误触发或无法正常触发。解决方法是调整灵敏度开关或调节装置，根据实际需求设置恰当的灵敏度。