空调箱存水弯的设置分析与改进

王 斌

上海建工五建集团有限公司 上海 200063

1 工程概况

新建海航总部办公楼工程位于上海市浦东新区，该项目地下3层，地上主楼20层（建筑高度89.90 m）和裙楼5层（建筑高度25 m）。该工程的空调系统种类有空调箱系统、风机盘管系统、VRV系统等。

2 调试中出现的问题及分析

在夏季空调系统调试过程中，出现了冷凝水泄漏的现象。在开机调试的一段时间内一切正常，但是等到一段时间后，空调停机，一部分空调箱就从机器内部流出了大量冷凝水。对于出现的这种现象，初步判断是冷凝水管堵塞或者坡度出现问题。但是经过查验后发现管路通畅，坡度也符合要求[1-3]。

通过深入分析，发现这些出现调试问题的空调箱都是风压比较大的空调机组。如果冷凝水管高度比较小、水封高度不够，而且集水盘处于风机箱的负压段，在运行过程中是负压导致冷凝水排不出去，当停止运行时内部积聚的冷凝水就会从空调箱底部缝隙大量流出。为验证是否由于存水弯而出现了问题，对存水弯的设置进行了重新计算。

3 存水弯的计算

3.1 工况分析

3.1.1 空调箱停机状态

当空调箱停止运行时（图1），图1中所标注的A就是存水弯水封高度。

3.1.2 空调箱启动状态

空调箱在启动时（图2），由于表冷段及集水盘处于空调箱的负压侧，故会出现对冷凝管的水封产生倒吸的现象。图2中所标注的B，是集水盘出口到水封液面的高度差。为了避免在风机启动时，水封内的水由于负压被吸至集水盘而破坏了水封，B应该大于等于2A。

图1 空调箱停机状态

图2 空调箱启动状态

3.1.3 空调箱运行状态

空调箱在运行时（图3），图3中的H为存水弯的总高度，从图中可以看出H=A＋B＋2D，其中D是冷凝水管外径。

图3 空调箱运行状态

3.2 存水弯高度计算

我们以一台出现冷凝水泄漏问题的空调箱作为参考进行计算，这台空调箱铭牌所标的机外余压为350 Pa。存水弯高度就采用H=A＋B＋2D公式进行计算。

由于所要计算的是存水弯最低高度，可以取B=2A。所以H=1.5B＋2D。

又因为B的高度是在机器内部负压时，水封倒吸的高度，所以B的值取决于运行工况时，空调箱内部的负压。在计算时，我们不能简单地用空调箱所标明的机外余压350 Pa进行计算，因为这是空调箱出风口处的机外全压，是经过初效过滤器、中效过滤器和加湿段等组件压力衰减后的风压。经过询问厂商，得知风阻为150 Pa左右。所以在运行时，机组内部集水盘所在的负压段的负压可以认为是500 Pa。

根据压强公式计算出B=500/9 800=0.051 m=51 mm。

所以存水弯高度H=A＋B＋2D=1.5B＋2D=1.5×51＋32×2=140.5 mm，其中B=2A。如果考虑到机器启动时负压猛然出现而造成的水封内水面不稳，为了防止水封被破坏，还要增加25 mm作为余量，也就是说现场中这台空调箱的存水弯高度做到17 cm是比较适合的，而实际存水弯高度仅为100 mm左右，这显然和计算有出入。在对存水弯按照计算尺寸进行更换后，问题得到了解决。

4 存水弯设置的常见问题

4.1 存水弯的重要性

空调机在运行过程中表冷段所在的部位处于负压状态，至于负压的多少则根据所选的机型压头大小来决定。一旦夏季开启冷空调，生成的冷凝水如果直接排放就会出现倒吸现象，从而造成冷凝水排放不出而全部累积到集水盘里面的问题，等到机器停止运行后冷凝水从空调机四周大量溢出，所以在施工当中需要用存水弯来解决这个问题，同时存水弯当中的水形成了一道水封，阻止了外界气体的进入，从而隔断了臭气的涌入。

4.2 存水弯设置常见问题

4.2.1 存水弯的进出口高差为零

存水弯的错误设置会使得水封的顶端和集水盘冷凝水出口的高差为零（图4、图5），根据压强公式，冷凝水向外排的压力就为零。在运行一段时间后，空调箱的负静压就会使产生的冷凝水排不出去而积攒在空调箱内，也会出现停机时冷凝水大量泄漏的现象。所以集水盘出口到水封液面的高度差必须大于等于2倍的水封高度。

4.2.2 风机盘管冷凝水出口设置了存水弯

在风机盘管冷凝水管道施工过程中，风机盘管的冷凝水出口一般不用设置存水弯。冷凝水存水弯的重要作用之一就是防止由于负压而造成冷凝水排不出去，而由于风机盘管的集水器往往是开放式的，静压也比较小，所以不用加存水弯，加了存水弯反而容易积垢造成堵塞。

4.2.3 空调箱内部原件堵塞造成的冷凝水泄漏

图4 空调箱启动工况

图5 空调箱运行工况

在对海航项目出现问题的存水弯进行整改的过程中，有一台空调箱在替换过存水弯之后，问题仍然得不到解决，冷凝水在停机之后仍然从空调箱下部溢出。在仔细对机组进行检查后发现，这台空调箱的中效过滤器被几块泡沫板堵住了一半左右的面积。由于过滤器被泡沫板挡住，所以风阻增大，负压增高。按正常情况下设置的存水弯也就出现了问题。在将这几块泡沫板移除之后，一切恢复正常，问题得到了解决。

5 一种新型存水弯

5.1 传统存水弯的弊端

传统存水弯虽然很重要，但是在实际工程当中，经常会因施工不到位而造成施工质量隐患。施工不到位的原因主要有以下几点：

1）设计图纸上很少有存水弯的具体尺寸，大型机组的存水弯需要施工人员计算，而施工人员时常忽略了计算这个环节。

2）有些空调箱设置在吊顶层内部，有些空调箱基础高度不够，这些空间限制往往造成存水弯无法正确设置。

3）采用管材为手工制作，管件接头比较多，渗漏点比较多。

当冬季使用暖空调时，空调箱没有冷凝水流出，在房间比较干燥的情况下，存水弯中的水封容易干涸。存水弯干涸后就有臭气通过冷凝水管进入房间。

5.2 新型浮球水封

由于传统的存水弯存在弊端，市面上一种新型的浮球水封便产生了（图6）。

图6 新型浮球水封

这种新型的水封配件原理也比较简单，冷凝水进口位置比出口位置要低，内部有乒乓球，起到类似于止回阀的作用。当空调箱启动时，内部负压会将乒乓球吸至进水口而阻止冷凝水倒吸。在运行过一段时间后，冷凝水积聚到集水盘出口以上的高度，冷凝水会将乒乓球浮起，冷凝水正常排出。这种水封相较于传统的冷凝水存水弯具有以下优点：

1）在冬季冷凝水干涸的时候，可以阻止集水盘与外部空气连通、隔绝臭气，也能防止一些蚊虫进入设备。

2）同样350 Pa机外余压的空调箱，这种水封的安装高度只需要大于等于1.2P＋d（P为运行时集水盘位置负压值等效的水柱高度，d为冷凝管直径），即1.2×51＋32=93.2 mm，相比起原来的170 mm，高度大大减少。这就使得很多设备的基础都得到有效降低，也能节省很多吊顶空间（图7）。

图7 浮球水封安装大样

3）安装简单，弯头也比较少，施工时节省人工，安装之后渗漏点少。

4）其底部有残水塞设计，能够轻易放出残余的冷凝水，便于清洁。

尽管这种水封的优点很多，但它在目前国内的运用并不是十分普及，原因是这种浮球式水封虽然结构简单但是价格比较高。但在一些空间受限制并且很难正确设置存水弯的地方，用这种形式的水封利远大于弊，而且这种水封其实也完全可以自行制作。

6 结语

现在中央空调在建筑内的应用已十分普遍，但是冷凝水排放和产生异味的问题也已经成为了较易出现的工程质量问题。而由于施工管理者对施工细节方面的不重视，导致后期需花费大量的人力和财力去整改，结果也大多不尽如人意。所以冷凝管存水弯设置成功与否的关键因素还是施工人员，至于2种存水弯的取舍还应该根据实际情况来进行选取。