冷凝水排水管設(shè)計(jì)分析

張雁秋

摘 要：在制冷系統(tǒng)中，系統(tǒng)設(shè)計(jì)更側(cè)重于冷凍水循環(huán)系統(tǒng)和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，而風(fēng)機(jī)盤管的冷凝水系統(tǒng)設(shè)計(jì)卻沒(méi)有得到一定的重視，冷凝水排水管往往會(huì)出現(xiàn)管徑選取過(guò)大而造成浪費(fèi)，或者過(guò)小使冷凝水排出困難。因此要充分考慮空調(diào)環(huán)境的濕度和間歇制冷時(shí)空調(diào)開啟的初期凝水量驟增，從而計(jì)算出最大瞬時(shí)冷水量，并依此選擇冷凝水排水管。該文分析了冷凝水產(chǎn)生量，并總結(jié)冷凝水管的管徑選取依據(jù)。

關(guān)鍵詞：風(fēng)機(jī)盤管；冷凝水；冷凝水量；冷凝水管；敷設(shè)坡度

中圖分類號(hào)：TU991 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 問(wèn)題的提出

空調(diào)系統(tǒng)中主要末端設(shè)備是暗裝風(fēng)機(jī)盤管，安裝在建筑吊棚內(nèi)，冷凝水管位于風(fēng)盤最低點(diǎn)，并需要以一定的坡度敷設(shè)，因此冷凝式管徑和設(shè)計(jì)坡度都是冷凝水系統(tǒng)所要解決的問(wèn)題。大多數(shù)系統(tǒng)未經(jīng)計(jì)算盲目放大管徑，坡度也過(guò)大，造成安裝成本增加，不得不降低吊棚高度。

2 空調(diào)冷凝水的成因

風(fēng)機(jī)盤管冷凝水量的多少與室內(nèi)環(huán)境的溫濕度、室內(nèi)濕負(fù)荷、冷凍水的進(jìn)出口水溫及盤管的結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。

在國(guó)內(nèi)對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)使用一般都是間斷性的，尤其是風(fēng)機(jī)盤管為末端的空調(diào)系統(tǒng)，當(dāng)室內(nèi)無(wú)人員逗留時(shí)一般都會(huì)關(guān)閉?？照{(diào)系統(tǒng)停止運(yùn)行一段時(shí)間后，室內(nèi)空氣的溫濕度將趨近于室外空氣的溫濕度，再次開啟空調(diào)運(yùn)行時(shí)， 盤管的冷凝水量是最大的。

風(fēng)機(jī)盤管的表冷器的表面溫度低于室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度，一般風(fēng)盤的供回水溫度一般為7 ℃～12 ℃，這時(shí)風(fēng)盤表冷器翅片的表面溫度按冷凍水進(jìn)出口的平均溫度計(jì)算，即9.5 ℃，這個(gè)溫度遠(yuǎn)低于夏季最熱月的空氣露點(diǎn)溫度。因此流經(jīng)表冷器的未飽和空氣瞬間冷卻到100 %相對(duì)濕度的飽和溫度，因此這部分空氣中的水蒸氣會(huì)凝結(jié)成水，濕度越大形成的冷凝水越多。

3 空調(diào)冷凝水量計(jì)算分析

經(jīng)查找室外設(shè)計(jì)參數(shù)資料我國(guó)甘肅、青海、寧夏、新疆平均室外計(jì)算相對(duì)濕度為54.5 %、平均室外計(jì)算干球溫度為25.1 ℃以上；其余省份的平均室外計(jì)算相對(duì)濕度為77 %、其中大多數(shù)平均室外計(jì)算干球溫度為29 ℃以上。此時(shí)對(duì)應(yīng)的空氣露點(diǎn)溫度分別為15.3 ℃和24.65 ℃。

一般人員較多的公共場(chǎng)所濕度比較大，象健身房?jī)?nèi)，不同運(yùn)動(dòng)量的人體的全身出汗率約為160 g/h①，皮膚水蒸氣擴(kuò)散系數(shù)取值為8.1×10-2 kg/（m2·h·Pa）②，平均人體體表面積約為1.9 m2，則汗水的蒸發(fā)量約為0.024624 kg/h。

健身房單位面積人數(shù)約為0.2人，對(duì)于一個(gè)50 m2的房間，其容納人數(shù)約為10人，人體出汗的蒸發(fā)量約為0.246 kg/h，這部分水分也是需要風(fēng)機(jī)盤管除濕的。

下面是以溫濕度較高省份的健身房為空調(diào)房間計(jì)算空調(diào)的冷凝水產(chǎn)生量。

以干球溫度29 ℃和相對(duì)濕度77 %為要處理的空氣初狀態(tài)點(diǎn)，并包括人體出汗的蒸發(fā)量。

以風(fēng)盤表面的平均溫度9.5 ℃和相對(duì)濕度100 %為終狀態(tài)點(diǎn)。室內(nèi)空氣的相對(duì)濕度還與不同業(yè)態(tài)的空調(diào)建筑有關(guān)，對(duì)于濕度較大的場(chǎng)合應(yīng)特殊監(jiān)測(cè)其濕球溫度，按實(shí)際情況計(jì)算。

冷凝水量計(jì)算公式如下：

W=G×（d2-d1）×103=ρ×L×（d2-d1）×10-3

式中：

W-冷凝水量 ，kg/h；

G-盤管循環(huán)風(fēng)量的質(zhì)量流量， kg/h；

ρ-干空氣密度， kg/m?；

L - 盤管循環(huán)風(fēng)量的體積流量， m?/h；

d-空調(diào)房間的空氣含濕量， g/kg干空氣。

查焓濕圖d1的值為19.537 g/kg、 的值為7.375 g/kg；密度取1.2 kg/m?；

按設(shè)計(jì)中常用的風(fēng)機(jī)盤管的風(fēng)量，在極端條件下的最大冷凝水產(chǎn)生量，計(jì)算各種型號(hào)的盤管冷凝水量，見(jiàn)表1。

4 冷凝水管排水量的分析

風(fēng)盤接水盤容積都比較大，排水孔一般為DN20，內(nèi)徑約21.3 mm，產(chǎn)生的冷凝水可隨時(shí)排出，一般不會(huì)滯留在接水盤內(nèi)。排出冷凝水以重力方式自流，并且是在非滿管流的情況下進(jìn)行的。排水管的設(shè)計(jì)即需要冷凝水及時(shí)排出，又要考慮經(jīng)濟(jì)性和與裝修的配合。

風(fēng)機(jī)盤管冷凝水管排水管徑的設(shè)計(jì)選擇原則③如下：

（a）冷凝水管的設(shè)計(jì)一定要及時(shí)排出冷凝水，為安全排水，要充分考慮安全裕量，在管內(nèi)達(dá)到部分充滿時(shí)冷凝水就應(yīng)及時(shí)排走，因此按非滿管流設(shè)計(jì)選取管徑。在計(jì)算時(shí)取管內(nèi)的充滿度為0.25。

（b）冷凝水管已經(jīng)位于盤管最低點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)還要有一定坡度，一般排水管坡度不宜小于1 %。但在空調(diào)系統(tǒng)中，冷凝水管路比較長(zhǎng)，1 %的坡度設(shè)計(jì)會(huì)使吊棚下高度低，因此，計(jì)算時(shí)取3 ‰的冷凝水管敷設(shè)坡度。

（c）冷凝水管可采用鋼管或PPR塑料管，鋼管的粗糙系數(shù)為0.012、塑料管粗糙系數(shù)為0.009。由于冷凝水管道長(zhǎng)期與空氣接觸，內(nèi)壁環(huán)境潮濕，容易生銹，同時(shí)又混合了灰塵，在溫濕度適宜的條件下表面會(huì)形成生物黏膜，這些因素都影響到管道的阻力系數(shù)。在計(jì)算中，取0.015為管道的粗糙系數(shù)。

對(duì)于非滿管流的排水管水力半徑按扇形的面積與扇形弧長(zhǎng)的比值計(jì)算，將鋼管的有關(guān)數(shù)據(jù)代入上式，得出各種管徑的管道排水量，見(jiàn)表2。

5 風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)冷凝水管設(shè)計(jì)

通過(guò)分析風(fēng)機(jī)盤管在濕度較大的環(huán)境里運(yùn)行時(shí)冷凝水的產(chǎn)生量以及幾種常見(jiàn)規(guī)格的水管的排水量計(jì)算結(jié)果，可以確定水管的排水量遠(yuǎn)大于冷凝水的產(chǎn)生量。因此可以通過(guò)累加冷凝水排水管路上風(fēng)機(jī)盤管的額定制冷量，來(lái)確定所產(chǎn)生的冷凝水。根據(jù)水管允許的排水量限額選取冷凝水管規(guī)格，表3可以在選取冷凝水管時(shí)參考。

6 結(jié)論

通過(guò)分析冷凝水產(chǎn)生量和水管的排水量，總結(jié)出冷凝水管應(yīng)有的合理選取依據(jù)，同時(shí)計(jì)算條件上考慮了安全性和經(jīng)濟(jì)性，在工程設(shè)計(jì)中對(duì)快速設(shè)計(jì)冷凝水管可起到一定輔助作用。

參考文獻(xiàn)

[1]魏洋.人體全身及上身局部出汗率的測(cè)定[D].東華大學(xué)，2012.

[2]薛殿華.空氣調(diào)節(jié)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2000.

[3]GB50736—2012，民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].中國(guó)建筑科學(xué)研究院，2012.