关于空调循环水系统的分析

暖通空调循环水系统概述

随着我国经济的持续发展和人们对居住环境舒适性要求的不断提高，暖通空调（HVAC）在商业和民用建筑中应用越来越普及。暖通空调包括采暖、通风、空气调节 这三个方面，较传统空调相比除采暖制冷功能外还能有效改善室内空气的质量，预防空调病的发生。

其循环水系统由室外机、水管道、循环水泵及各个室内的末端 （风机盘管、明装等）组成，其中循环水泵作为该系统的“心脏”，也是最被广泛讨论的内容。

在暖通空调循环水系统中，其能量消耗中约30％左右被循环水泵所 消耗，空调工程的电能耗量约占该建筑总耗电量的40%-50%,而空调水泵的耗电量又占到空调耗电量18%左右，这就要求水泵在设计选型时要考虑多方面的因素。

1、将冬夏循环水泵分开设置

在循环水系统中，循环水泵主要为冷（热）煤的循环流动提供动力，大多数空调系统是全年运行的，冬季供应热水，夏季供应冷水，但随着室外温度变化，系统所需要 的循环水流量会发生很大的变化。

某些工程在设计过程中只是一味地追求降低投资或者其它利益方面的考虑，没有将冬夏季循环水泵分开设置，而是共用循环水泵。但实际工程绝大多数建筑物冬季热负荷比夏季冷负荷小，且空调水系统供回水温差夏季一般取5，冬季取10，管路采用双管制。

因此冬季空调循环水流量将是夏季 的1/3-1/2,理论上讲冬季水泵的扬程为夏季的1/9-1/4.为节约能源，可考虑设计两组水泵分别供冬夏季使用，利用阀门切换。

2、降低循环水泵能耗 

正确选择循环水泵对暖通空调的节能作用很大，造成水泵能耗过高的主要原因之一是：设备设计选型时没有考虑水泵性能曲线及管网的特性曲线对水泵并联的影响，使 水泵性能与管网不匹配。

因此，水泵的合理选择和匹配，是暖通空调循环水系统正常运行和节约能耗的关键。供暖、制冷系统中的循环水泵总是与特定的管路相连， 循环水泵的工作状态点由水泵的性能曲线与管路的特性曲线共同决定。因此我们应该根据用途、管路特性、流量变化的不同而选择不同特性的水泵。 

循环水系统存在的问题

1、各种污垢、菌藻对循环水系统的影响 

空调系统的循环水系统在运行过程中，会有大量物质沉积在换热器的传热表面或管道的内壁，大量水垢、菌藻及污垢所形成的复合垢可对管道造成腐蚀并且影响制冷机 冷凝器的换热效率及水质。

对于敞开式的循环水系统，水温一般在30-40之间，在系统正常进行时，由于受天气和环境的影响，空气中的灰尘、杂质和悬浮物通 过冷却塔进入系统中，在冷凝器内沉积下来，形成污垢；

由于高温的冷却水通过冷却塔不断的向大气中蒸发，导致冷却水浓缩，在进入换热器，热交换过程中，使水 中的钙镁离子大量析出，粘附在换热器表面，形成水垢；

虽然大多数暖通空调的冷冻水系统为密闭式循环回路系统，结垢的可能性较小，但在冬天输送热水的单管制 冷冻水系统，由于冬季水温约8O℃左右，在换热设备上则有结垢的可能；

由于冷却循环水系统长期处于高温、高湿的环境中，为菌藻类繁殖提供了良好的环境，导 致大量藻类滋生；由于有溶解氧引发的严重的腐蚀问题，经常会出现“红水”现象，尤其是那些采用软化水或除盐水的系统。

这些因素不仅会导致制冷机出力不足和 COP（制冷性能系数）下降，影响制冷机的寿命，还会导致水质的恶化，从而影响换热效率，所以应该引起运行人员注意，当制冷机的冷凝器水侧结垢时，最容易 判断的现象是冷凝器外壁温度明显比正常机组高，用手摸就能感觉到，同时，通过制冷机的冷凝压力表可以发现，冷凝器结垢的制冷机的冷凝压力明显比正常制冷机高。

根据冷凝压力不定期地冷凝器排管进行清洗、对冷却水进行定期更换并对进水进行软化处理等，这些都是减少冷凝器水侧结垢的有效措施。

2、水力平衡失调对循环水系统的影响

在建筑物暖通空调水系统中，水力平衡失调是最常见的问题。水力平衡是指网络中各个热用户在其他热用户流量改变时保持本身流量不变的能力，水力平衡技术是所有 节能措施中最重要的一项，是一切工作的基础。

水力平衡失调则是出现了在热水供热系统以及空调冷冻水系统中各热冷用户的实际流量与设计要求流量之间的不一致 的情况。按照国家规范的热工要求，应通过合理划分和均匀布置环路，并进行水力平衡计算，减少各并联环路之间压力损失的相对差额。

由于水力失调导致系统流量 分配不合理，某些区域流量过剩，某些区域流量不足，造成某些区域冬天不热、夏天不冷的情况；系统输送冷、热量不合理，从而引起能量的浪费。

在暖通空调水力 工程中，当相对差额大于15%时，应根据水力平衡要求配置必要的水力平衡装置合理地安装水力平衡阀以及采用正确的方法进行系统联调，这些可以极大地改善系 统的水力特性，使系统接近或达到水力平衡，既为系统的正常运行提供了保证，同时又节省了能源，使系统经济高效的运行。 

暖通空调循环水系统的水处理

循环水系统中的水在运转过程中，水温会反复升高或降低，虽然其物理性状变化不大，但长期循环使用后，水中某些溶解物浓缩或消失、污垢积累、微生物滋长，造成 设备、管道内垢物沉积或对金属设备管道腐蚀。

由于暖通空调循环水系统中的设备、管道多由无缝钢管、焊接管和镀锌钢管制造，这些设备、管道长期使用，会发生 严重腐蚀甚至“穿孔”的危害。因此，必须对其进行降温和稳定处理，如果不对水质进行处理将会导致严重损坏制冷设备、大幅度降低热交换效率、能源不必要的浪 费等后果。

由此可见，对系统水进行缓蚀、阻垢、杀菌灭藻处理是十分必要的。我国目前尚没有专门针对中央空调循环冷却水的水质标准，评价水处理措施优劣的标 准基本上是参照《工业循环冷却水处理设计规范》(GBS0050—95)。

用水反复冲洗系统就可达到清洗的目的，实际不然，即使进行最充分的水冲洗，充其量不过清除系统内6～15%的污物，绝大部分污垢仍滞留在系统中目前，对 冷却循环水进行处理分为物理法和化学法两种。

化学方法既向循环水中投加具有阻垢、缓蚀、杀菌、灭藻作用的水质稳定剂，而对循环水进行处理。传统的加药法操 作一般需先对水质进行分析，并通过动态模拟方式确定，同时需要注意其缓蚀、阻垢、灭菌、防藻的协同效果。

如果水质稳定剂配方选择不当，将造成顾此失彼。对 于空调冷却循环水来说，此法技术要求较高，操作、管理麻烦，特别要注意药剂对系统材料的腐蚀性，在暖通空调要注意使用。暖通空调冷却循环水系统，一般采用 物理法。物理法处理设备简单，便于操作，运行费用低，并且具有除垢、缓蚀、灭藻综合作用。

物理法主要采用：静电水处理仪、电子水处理器、内磁式水处理器进 行处理。目前用得较多也应是首选的产品是电子水处理仪或叫电子除垢仪，它主要是通过形成高频电磁场产生防垢、除垢、缓蚀、杀菌、灭藻、防锈功能，选型时要 比较性价性，耗电量也要比较。

空调水系统管路中既有铜又有铁，要做到使两种金属都得到保护，这就应该控制系统中的水的pH值在9～9.9之间，因为铁的钝化区在pH值9～13，铁喜碱性 介质，而铜怕碱，当pH值达到10时，铜开始受腐蚀，故在铜与铁都共存的水系统中，要严格控制pH值在9～9.9。这样做还有利于抑制细菌和藻类生长。

由此可见，及时进行暖通空调循环水系统的水处理工作，做好防垢、防锈、防微生物粘泥垢的管理，对延长系统的使用寿命，保证系统高效稳定的长期运行有着至关重要的意义。