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摘要：高层建筑空调水系统划分是否合理直接关系到空调系统是实用。本文以某一高层建筑空调系统为例，对空调冷冻水系统划分进行了简要探讨。
关键词：高层建筑 空调冷冻水系统划分
中图分类号：F765 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）29-135-01
随着国民经济的发展，高层建筑日益增多，对暖通专业的要求也越来越高，高层建筑空调水系统划分合理与否，关系到空调系统是否经济、实用的一个重要因素。
本文以制冷主机设在地下室为例，来探讨一下高层建筑冷冻水系统划分原则，以图一为例，这種系统可称为一级系统。
△Hj1—膨胀水箱与定压点1处静水压差
△Hj2—各层空调末端装置与定压点1处静水压差
△H1—定压点1至水泵入口2的阻力
△H2—水泵出口3制冷机入口4的阻力
△H3—冷冻机的内部阻力
△H4—冷冻机出口5至空调末端装置入口6的阻力
△H5—空调末端装置的阻力
△H6—空调末端装置出口7至定压点1的阻力
H—水泵扬程
P1—冷冻机承压能力
P2—空调末端装置承压能力
P3—换冷器承压能力
H1—冷冻机入口压力
H2—空调末端装置的入口压力
H3—换冷器入口压力
从图一看，当空调冷冻水泵系统运行时，系统受静水压和水泵动压的共同作用。水泵扬程H=1.15（△H1+△H2+△H3+△H4+△H5+△H6）；冷冻机入口压力H1=△Hj1+1.15（△H1+△H2+△H3+△H4+△H5+△H6），空调末端装置入口压力位H2=△Hj1-△Hj2+1.15（△H1+△H5+△H6）。
对冷冻机而言，只要冷冻机入口压力H1小于冷冻机承压能力P1，空调冷冻水系统就可划分为一级水系统，冷冻机承压能力一般在1.0～1.8Mpa，有的冷冻机高达2.8 Mpa。对空调末端装置而言，空调末端装置入口压力必须小于空调末端装置承压能力。一般空调末端承压能力在1.0Mpa左右。对整个空调系统来说，必须同时满足P1>H1，P2>H2，空调系统运行才是安全可靠的。
由于空调末端装置承压能力较低，对于较高建筑物，空调末端装置容易超压。空调末端装置入口压力H2=△Hj1-△Hj2+1.15（△H1+△H5+△H6）。由于建筑物高度增加即△Hj1增大，△Hj1-△Hj2就相应增大，我们可以视1.15（△H1+△H5+△H6）为定值，把△Hj2增大就可以满足H2=△Hj1-△Hj2+1.15（△H1+△H5+△H6）小于P2。满足了P2>H2，再要满足P1>H1空调冷冻水泵系统就可以安全运行。H1=△Hj1+1.15（△H1+△H2+△H3+△H4+△H5+△H6），由于△Hj1增加，H1相应增加，因此就要求P1相对提高，因为冷冻机承压能力P1约在1.0～2.8Mpa，选择余地比较大。我们选择承压能力较高的冷冻机满足P1>H1就可以了。这样就产生了一种由图一衍生出来空调冷冻水系统图二，这种系统可称为可分高低区的一级系统，这种系统可满足较高建筑物的空调水系统的适用。
建筑物高度再增加如何呢？前面提到冷冻机不超压，空调末端装置不超压是高层空调冷冻水系统安全运行充分必要条件，更高的建筑物静水压太大，加上水泵运行动压，整个空调冷冻水系统压力将大大增加，冷冻机和空调末端装置承压能力远远不能满足要求。为了满足空调冷冻水系统，满足P1>H1，P2>H2。这种系统称为二级空调水系统，也亦隔绝式空调冷冻水系统。这种系统分为高区和低区，高区和低区通过换冷器完全隔离开来。高区设膨胀水箱为二级冷冻水定压，并增设二次循环泵，换冷器，二次循环泵亦称为二级泵。高区静水压由换冷器承受，低区设膨胀水箱、一次循环泵，亦称一级泵，低区水静压由冷冻机承受。低区系统同图一相同，要使系统安全运行只要满足P1>H1，P2>H2就可以了。
对于高区空调冷冻水系统如何呢？空调系统末端装置入口压力H2=△Hj1-△Hj2+1.15（△H1+△H5+△H6）换冷器入口压力H3=△Hj1+1.15（△H1+△H2+△H3+△H4+△H5+△H6）高区系统安全运行也必须满足P2>H2，P3>H3，对于整个系统而言，要使高区和低区均在安全压力下运行，必须满足P1>H1、P2>H2、P3>H3，不难看出，二级系统对可用可分区一级空调水系统的建筑物也是使用的。
这几种系统有什么优缺点呢？一能循环系统如图一，这种空调冷冻水系统简单实用，运行可靠。空调冷冻水系统只有一级循环泵运行费用较低；冷冻机房集中布置，占地面积小，运行、管理比较方便，设备一次性投资较小，冷冻机可以互为备用，成为现代高层建筑理想空调冷冻水系统。缺点是受制冷主机，空调末端装置承压能力制约，只能用于不太高建筑物，适用范围较窄。可分区一级循环泵系统如图二，这种空调冷冻水系统具有一级循环系统优点，并且解决了较高建筑物空调冷冻水系统安全运行问题，但也有它不足的一面，分集水器、冷冻循环泵、冷冻机均为两套。设备之间不能互相备用，两套系统给管理带来一定麻烦，但它和二级循环系统相比投资和运行费用将大大减少，成为较高一些建筑物较使用的一种空调冷冻水系统。隔热式空调冷冻水系统，这种系统的最大优点能使很高建筑物空调水系统在安全压力运行。高区和低区各自分开，高区压力不会影响到低区。在低区中冷冻机、冷冻水泵互为备用。在超高层中，应用较多的空调冷冻水系统，这种系统不管多么高建筑物，都能使静压减到系统安全运行范围内。如果二级系统满足不了空调冷冻水系统安全运行，可以再升为一级，即三级空调冷冻水系统。虽然这种系统满足了很高的建筑物空调冷冻水系统安全运行难题。但带来一系列副作用，二级循环系统增加了换冷器，二次循环泵、投资大大增加。由于有二次循环泵，增加了运行费用。冷冻机房和换冷站不设在一起，运行管理较为复杂。由于设备增加占地面积相对较大。换冷器把7℃/12℃一次冷冻水换成 10℃/15℃二次冷冻水。国外进口换冷器换冷温差可到1～2℃，即二次出水温度为8～9℃/13～14℃。由于二次水温度升高，空调末端装置换热面积相对增加，空调末端装置投资增大。
特别对建筑物高度80M～120M，由于一级可分区空调冷冻水系统和二级循环空调冷冻水系统均能使用，设计中应做方案比较，经济分析，选择出较合理空调冷冻水系统，为国家节约投资。
综合上述，空调冷冻水系统安全运行充分必要条件是，空调冷冻水系统中冷冻机入口压力小于冷冻机承担能力，空调末端装置入口压力小于空调末端装置承压能力。在设计工作中，各个建筑物类别、功能不同，设计人员可根据实际情况灵活运用，优先采用图一这种系统，图二、图三这种类型空调冷冻水系统可根据使用要求，做经济分析选择出经济可靠的方案，使我们空调系统更经济、更合理，为现代高层建筑锦上添花。
关键词：高层建筑 空调冷冻水系统划分
中图分类号：F765 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）29-135-01
随着国民经济的发展，高层建筑日益增多，对暖通专业的要求也越来越高，高层建筑空调水系统划分合理与否，关系到空调系统是否经济、实用的一个重要因素。
本文以制冷主机设在地下室为例，来探讨一下高层建筑冷冻水系统划分原则，以图一为例，这種系统可称为一级系统。
△Hj1—膨胀水箱与定压点1处静水压差
△Hj2—各层空调末端装置与定压点1处静水压差
△H1—定压点1至水泵入口2的阻力
△H2—水泵出口3制冷机入口4的阻力
△H3—冷冻机的内部阻力
△H4—冷冻机出口5至空调末端装置入口6的阻力
△H5—空调末端装置的阻力
△H6—空调末端装置出口7至定压点1的阻力
H—水泵扬程
P1—冷冻机承压能力
P2—空调末端装置承压能力
P3—换冷器承压能力
H1—冷冻机入口压力
H2—空调末端装置的入口压力
H3—换冷器入口压力
从图一看，当空调冷冻水泵系统运行时，系统受静水压和水泵动压的共同作用。水泵扬程H=1.15（△H1+△H2+△H3+△H4+△H5+△H6）；冷冻机入口压力H1=△Hj1+1.15（△H1+△H2+△H3+△H4+△H5+△H6），空调末端装置入口压力位H2=△Hj1-△Hj2+1.15（△H1+△H5+△H6）。
对冷冻机而言，只要冷冻机入口压力H1小于冷冻机承压能力P1，空调冷冻水系统就可划分为一级水系统，冷冻机承压能力一般在1.0～1.8Mpa，有的冷冻机高达2.8 Mpa。对空调末端装置而言，空调末端装置入口压力必须小于空调末端装置承压能力。一般空调末端承压能力在1.0Mpa左右。对整个空调系统来说，必须同时满足P1>H1，P2>H2，空调系统运行才是安全可靠的。
由于空调末端装置承压能力较低，对于较高建筑物，空调末端装置容易超压。空调末端装置入口压力H2=△Hj1-△Hj2+1.15（△H1+△H5+△H6）。由于建筑物高度增加即△Hj1增大，△Hj1-△Hj2就相应增大，我们可以视1.15（△H1+△H5+△H6）为定值，把△Hj2增大就可以满足H2=△Hj1-△Hj2+1.15（△H1+△H5+△H6）小于P2。满足了P2>H2，再要满足P1>H1空调冷冻水泵系统就可以安全运行。H1=△Hj1+1.15（△H1+△H2+△H3+△H4+△H5+△H6），由于△Hj1增加，H1相应增加，因此就要求P1相对提高，因为冷冻机承压能力P1约在1.0～2.8Mpa，选择余地比较大。我们选择承压能力较高的冷冻机满足P1>H1就可以了。这样就产生了一种由图一衍生出来空调冷冻水系统图二，这种系统可称为可分高低区的一级系统，这种系统可满足较高建筑物的空调水系统的适用。
建筑物高度再增加如何呢？前面提到冷冻机不超压，空调末端装置不超压是高层空调冷冻水系统安全运行充分必要条件，更高的建筑物静水压太大，加上水泵运行动压，整个空调冷冻水系统压力将大大增加，冷冻机和空调末端装置承压能力远远不能满足要求。为了满足空调冷冻水系统，满足P1>H1，P2>H2。这种系统称为二级空调水系统，也亦隔绝式空调冷冻水系统。这种系统分为高区和低区，高区和低区通过换冷器完全隔离开来。高区设膨胀水箱为二级冷冻水定压，并增设二次循环泵，换冷器，二次循环泵亦称为二级泵。高区静水压由换冷器承受，低区设膨胀水箱、一次循环泵，亦称一级泵，低区水静压由冷冻机承受。低区系统同图一相同，要使系统安全运行只要满足P1>H1，P2>H2就可以了。
对于高区空调冷冻水系统如何呢？空调系统末端装置入口压力H2=△Hj1-△Hj2+1.15（△H1+△H5+△H6）换冷器入口压力H3=△Hj1+1.15（△H1+△H2+△H3+△H4+△H5+△H6）高区系统安全运行也必须满足P2>H2，P3>H3，对于整个系统而言，要使高区和低区均在安全压力下运行，必须满足P1>H1、P2>H2、P3>H3，不难看出，二级系统对可用可分区一级空调水系统的建筑物也是使用的。
这几种系统有什么优缺点呢？一能循环系统如图一，这种空调冷冻水系统简单实用，运行可靠。空调冷冻水系统只有一级循环泵运行费用较低；冷冻机房集中布置，占地面积小，运行、管理比较方便，设备一次性投资较小，冷冻机可以互为备用，成为现代高层建筑理想空调冷冻水系统。缺点是受制冷主机，空调末端装置承压能力制约，只能用于不太高建筑物，适用范围较窄。可分区一级循环泵系统如图二，这种空调冷冻水系统具有一级循环系统优点，并且解决了较高建筑物空调冷冻水系统安全运行问题，但也有它不足的一面，分集水器、冷冻循环泵、冷冻机均为两套。设备之间不能互相备用，两套系统给管理带来一定麻烦，但它和二级循环系统相比投资和运行费用将大大减少，成为较高一些建筑物较使用的一种空调冷冻水系统。隔热式空调冷冻水系统，这种系统的最大优点能使很高建筑物空调水系统在安全压力运行。高区和低区各自分开，高区压力不会影响到低区。在低区中冷冻机、冷冻水泵互为备用。在超高层中，应用较多的空调冷冻水系统，这种系统不管多么高建筑物，都能使静压减到系统安全运行范围内。如果二级系统满足不了空调冷冻水系统安全运行，可以再升为一级，即三级空调冷冻水系统。虽然这种系统满足了很高的建筑物空调冷冻水系统安全运行难题。但带来一系列副作用，二级循环系统增加了换冷器，二次循环泵、投资大大增加。由于有二次循环泵，增加了运行费用。冷冻机房和换冷站不设在一起，运行管理较为复杂。由于设备增加占地面积相对较大。换冷器把7℃/12℃一次冷冻水换成 10℃/15℃二次冷冻水。国外进口换冷器换冷温差可到1～2℃，即二次出水温度为8～9℃/13～14℃。由于二次水温度升高，空调末端装置换热面积相对增加，空调末端装置投资增大。
特别对建筑物高度80M～120M，由于一级可分区空调冷冻水系统和二级循环空调冷冻水系统均能使用，设计中应做方案比较，经济分析，选择出较合理空调冷冻水系统，为国家节约投资。
综合上述，空调冷冻水系统安全运行充分必要条件是，空调冷冻水系统中冷冻机入口压力小于冷冻机承担能力，空调末端装置入口压力小于空调末端装置承压能力。在设计工作中，各个建筑物类别、功能不同，设计人员可根据实际情况灵活运用，优先采用图一这种系统，图二、图三这种类型空调冷冻水系统可根据使用要求，做经济分析选择出经济可靠的方案，使我们空调系统更经济、更合理，为现代高层建筑锦上添花。