冷凝水排水管设计分析

张雁秋

摘 要：在制冷系统中，系统设计更侧重于冷冻水循环系统和冷却水循环系统的设计，而风机盘管的冷凝水系统设计却没有得到一定的重视，冷凝水排水管往往会出现管径选取过大而造成浪费，或者过小使冷凝水排出困难。因此要充分考虑空调环境的湿度和间歇制冷时空调开启的初期凝水量骤增，从而计算出最大瞬时冷水量，并依此选择冷凝水排水管。该文分析了冷凝水产生量，并总结冷凝水管的管径选取依据。

关键词：风机盘管；冷凝水；冷凝水量；冷凝水管；敷设坡度

中图分类号：TU991 文献标志码：A

1 问题的提出

空调系统中主要末端设备是暗装风机盘管，安装在建筑吊棚内，冷凝水管位于风盘最低点，并需要以一定的坡度敷设，因此冷凝式管径和设计坡度都是冷凝水系统所要解决的问题。大多数系统未经计算盲目放大管径，坡度也过大，造成安装成本增加，不得不降低吊棚高度。

2 空调冷凝水的成因

风机盘管冷凝水量的多少与室内环境的温湿度、室内湿负荷、冷冻水的进出口水温及盘管的结构等因素有关。

在国内对于空调系统使用一般都是间断性的，尤其是风机盘管为末端的空调系统，当室内无人员逗留时一般都会关闭。空调系统停止运行一段时间后，室内空气的温湿度将趋近于室外空气的温湿度，再次开启空调运行时， 盘管的冷凝水量是最大的。

风机盘管的表冷器的表面温度低于室内空气的露点温度，一般风盘的供回水温度一般为7 ℃～12 ℃，这时风盘表冷器翅片的表面温度按冷冻水进出口的平均温度计算，即9.5 ℃，这个温度远低于夏季最热月的空气露点温度。因此流经表冷器的未饱和空气瞬间冷却到100 %相对湿度的饱和温度，因此这部分空气中的水蒸气会凝结成水，湿度越大形成的冷凝水越多。

3 空调冷凝水量计算分析

经查找室外设计参数资料我国甘肃、青海、宁夏、新疆平均室外计算相对湿度为54.5 %、平均室外计算干球温度为25.1 ℃以上；其余省份的平均室外计算相对湿度为77 %、其中大多数平均室外计算干球温度为29 ℃以上。此时对应的空气露点温度分别为15.3 ℃和24.65 ℃。

一般人员较多的公共场所湿度比较大，象健身房内，不同运动量的人体的全身出汗率约为160 g/h①，皮肤水蒸气扩散系数取值为8.1×10-2 kg/（m2·h·Pa）②，平均人体体表面积约为1.9 m2，则汗水的蒸发量约为0.024624 kg/h。

健身房单位面积人数约为0.2人，对于一個50 m2的房间，其容纳人数约为10人，人体出汗的蒸发量约为0.246 kg/h，这部分水分也是需要风机盘管除湿的。

下面是以温湿度较高省份的健身房为空调房间计算空调的冷凝水产生量。

以干球温度29 ℃和相对湿度77 %为要处理的空气初状态点，并包括人体出汗的蒸发量。

以风盘表面的平均温度9.5 ℃和相对湿度100 %为终状态点。室内空气的相对湿度还与不同业态的空调建筑有关，对于湿度较大的场合应特殊监测其湿球温度，按实际情况计算。

冷凝水量计算公式如下：

W=G×（d2-d1）×103=ρ×L×（d2-d1）×10-3

式中：

W-冷凝水量 ，kg/h；

G-盘管循环风量的质量流量， kg/h；

ρ-干空气密度， kg/m?；

L - 盘管循环风量的体积流量， m?/h；

d-空调房间的空气含湿量， g/kg干空气。

查焓湿图d1的值为19.537 g/kg、 的值为7.375 g/kg；密度取1.2 kg/m?；

按设计中常用的风机盘管的风量，在极端条件下的最大冷凝水产生量，计算各种型号的盘管冷凝水量，见表1。

4 冷凝水管排水量的分析

风盘接水盘容积都比较大，排水孔一般为DN20，内径约21.3 mm，产生的冷凝水可随时排出，一般不会滞留在接水盘内。排出冷凝水以重力方式自流，并且是在非满管流的情况下进行的。排水管的设计即需要冷凝水及时排出，又要考虑经济性和与装修的配合。

风机盘管冷凝水管排水管径的设计选择原则③如下：

（a）冷凝水管的设计一定要及时排出冷凝水，为安全排水，要充分考虑安全裕量，在管内达到部分充满时冷凝水就应及时排走，因此按非满管流设计选取管径。在计算时取管内的充满度为0.25。

（b）冷凝水管已经位于盘管最低点，设计时还要有一定坡度，一般排水管坡度不宜小于1 %。但在空调系统中，冷凝水管路比较长，1 %的坡度设计会使吊棚下高度低，因此，计算时取3 ‰的冷凝水管敷设坡度。

（c）冷凝水管可采用钢管或PPR塑料管，钢管的粗糙系数为0.012、塑料管粗糙系数为0.009。由于冷凝水管道长期与空气接触，内壁环境潮湿，容易生锈，同时又混合了灰尘，在温湿度适宜的条件下表面会形成生物黏膜，这些因素都影响到管道的阻力系数。在计算中，取0.015为管道的粗糙系数。

对于非满管流的排水管水力半径按扇形的面积与扇形弧长的比值计算，将钢管的有关数据代入上式，得出各种管径的管道排水量，见表2。

5 风机盘管系统冷凝水管设计

通过分析风机盘管在湿度较大的环境里运行时冷凝水的产生量以及几种常见规格的水管的排水量计算结果，可以确定水管的排水量远大于冷凝水的产生量。因此可以通过累加冷凝水排水管路上风机盘管的额定制冷量，来确定所产生的冷凝水。根据水管允许的排水量限额选取冷凝水管规格，表3可以在选取冷凝水管时参考。

6 结论

通过分析冷凝水产生量和水管的排水量，总结出冷凝水管应有的合理选取依据，同时计算条件上考虑了安全性和经济性，在工程设计中对快速设计冷凝水管可起到一定辅助作用。

参考文献

[1]魏洋.人体全身及上身局部出汗率的测定[D].东华大学，2012.

[2]薛殿华.空气调节[M].北京：清华大学出版社，2000.

[3]GB50736—2012，民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[S].中国建筑科学研究院，2012.