浅析空调系统冷凝水水封高度设计

浅析空调系统冷凝水水封高度设计

陶金建

宁波市建筑设计研究院有限公司浙江省宁波市315000

摘要：本文讨论了空调系统冷凝水水封对整个空调系统安全运行的重要性和水封设计不当可能会导致设备故障和安全因素等问题，分析了影响水封设计的4个主要因素。结合影响因素提出了具体的设计计算方法，最后对比分析厂家样本水封高度，得出不可照搬硬抄，盲目轻信厂家安装尺寸。

关键词：空调系统；冷凝水；排水管；水封高度

前言

暖通空调系统中冷凝水水封的设计是整个空调系统中不可或缺的组成部分。GB50736-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》[1]规定，当空调设备冷凝水积水盘位于机组的正压段时，凝水盘的出口宜设置水封；位于负压段时，应设置水封，且水封高度应大于凝水盘处正压或负压值。GB50365-2005《空调通风系统运行管理规范》[2]也有针对冷凝水水封的条款。由于冷凝水水封在整个通风空调系统中是一个非常小的部件，设计人员往往对其不够重视，甚至忽略了冷凝水水封的设计，而由于冷凝水水封的设计不合理而导致的诸如吊顶水患、污浊空气和蚊虫通过冷凝水管进入空调区域从而影响空气品质、空调机组内部积水损坏设备和漏风而增加能耗等问题。因此必须对冷凝水水封进行合理的设计以确保空调系统的正常运行。本文通过对冷凝水水封的计算和应用分析，提出设计应考虑的因素，供设计、运行维护管理相关人员参考。

1空调冷凝水水封

在空气冷却处理过程中，当空气冷却器表面温度等于或低于处理空气的露点温度时，空气中的水气便将在冷却器表面冷凝。因此，诸如单元式空调机、风机盘管机组、组合式空气处理机组、新风机组等设备，都设置有冷凝水盘和排水口。排水口外连接排水阻气装置，将空调冷凝水从设备内排出，同时阻止空调设备箱体内外空气互窜，既保证设备安全运行，又防止污染空气进入空调系统。这种排水阻气装置称为空调冷凝水水封，其工作原理是利用水封内水柱产生的压力与空调设备内的负压（或正压）平衡，空调设备产生的多于平衡需求的冷凝水从水封排出。

常用的水封形式如图1，2所示，图1为负压段水封形式，图2为正压段水封形式。

对于图1a所示的负压水封，为保证冷凝水能顺利排出，A不得小于排水口附近负压值所对应的水头高度；当风机停止后重新启动时，为保证水封不被破坏，B不得小于排水口附近负压值所对应的水头高度的一半。对于图1b所示的负压水封，A不得小于排水口附近负压值所对应的水头高度；还需保证当风机停止后重新启动时水封不被破坏，即套管的水容量足够。对于图2所示的正压水封，则保证A不小于排水口附近正压值所对应的水头高度即可。

2水封设计影响因素

水封设计的关键是水封内水柱的高度设计，其影响因素包括空调设备自身的特性、水封管的结构尺寸（管径、厚度）、空调设备维护允许管理技术要求、安全余量等4个要素。充分考虑上述4个因素，才能使水封发挥良好作用。

2.1空调设备的特性

对于只有送风机的空调机组，自带送风机、回风机的双风机空调机组，二次回风空调机组，通常水封处于负压段，按负压水封设计。

风机盘管和吊顶式高压风机盘管一般设置在风机气流下风侧，运行时盘管处于正压状态，如需设置水封，应按照正压水封设计。

空调机组排水口处的静压是对应风量下机组克服过滤器、表冷器等阻力所需的静压。特别是组合式空调箱，组合段越多，需要客服的阻力就越大，排水口处的静压也就越大，而对于整体式空调箱，组合段基本固定，排水口处的静压值则相差无几。

2.2水封管的结构尺寸

对于图1a所示的负压水封，水封高度设计计算没有去除管道直径的高度，可能会导致凝结水无法顺利排出，积聚于水盘内形成水患、滋生细菌。要保证水封正常，水封的结构高度H应为静压水柱高度h（图1的A和B之和）与水封管道直径d之和。

对于图1b所示的负压水封，除了考虑水封高度外，还需计算外套管水容量满足水柱高度时所需的直径，保证外套管存水在空调设备工作时不被抽空。

2.3空调设备运行维护管理技术要求

空调设备运行过程中，会出现风机变频、表冷器阻塞、空气过滤器阻力变大、新风比调节运行等情况。风机变频运行、新风比调节运行时，阻力部件静压损失会随之变化；表冷器、过滤器不及时清理，静压损失会增大。阻力部件静压损失的变化会引起连接水封的排水口处的静压发生变化，如果超过水封设计时的调节范围，即使设计正确，冷凝水也无法正常排除。

2.4安全余量

由于施工安装的不确定性，存在一些设计时未考虑到的问题；阻力部件在允许范围内的静压损失变化，需要对水封高度作余量设计。但是余量设计过大，需要的安装空间高度大，余量设计过小，则存在不安全的问题。

3负压水封设计计算举例

由于GB50736-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》[1]和《实用供热空调设计手册（第二版）》[3]规定，当冷凝水集水装置位于空气处理装置的负压区时，出水口必须设置水封。同时考虑到实际设计过程中，图1a负压水封是最常规，也是厂家推荐的做法。故以负压水封图1a的形式做计算举例。

3.1实例

已知1台新风空调机额定风量5000m3/h，出风余压350Pa，制冷量18kW，由送风机段、4排表冷器段和Z3中效过滤器组成。

依据GB/T14295-2008《空气过滤器》，采用Z3中效过滤器，额定风量下的初阻力小于80Pa，终阻力小于160Pa；依据GB/T14296-2008《空气冷却器和空气加热器》测试，双面开窗波纹片，干工况的阻力为100Pa，湿工况的阻力为196Pa。

根据上述数据，新风机组在定风量下运行时，连接水封的排水口处出现的最大负压为356Pa。

按宁波地区夏季空调设计工况，干球温度35.1℃、湿球温度28.0℃、送风温度18.0℃和冷凝水管道流速0.2m/s计算，同时参考《实用供热空调设计手册（第二版）》[3]表26.5-14冷凝水管管径选择表，选取冷凝水管管径为DN32，相对于管径32mm，考虑一个管径的安全余量。

3.2a型负压水封设计计算

水封的结构尺寸如图3所示，计算式如下：

4、结论

（1）冷凝水水封设计虽然只是空调系统设计中一个非常小的环节，但如果设计不合理，会造成水患危险，带来运行安全问题，影响室内空气品质，因此必须对这一环节给予足够的重视。

（2）进行冷凝水水封设计时，需考虑空调设备自身的特性、水封管的结构尺寸、空调设备运行维护管理技术要求、安全余量等4个要素。

（3）对于厂家样本给出的水封高度安装计算公式，不可照搬硬抄，盲目轻信，需要认真校核水封高度，才能保证整个系统设计符合要求。

参考文献：

[1]中国建筑科学研究院.民用建筑供暖通风与空气调节设计规范：GB50736-2012[S].北京：中国建筑工业出版社，2012

[2]中国建筑科学研究院.空调通风系统运行管理规范：GB50365-2005[S].北京：中国建筑工业出版社，2006

[3]中国建筑西北设计研究院.实用供热空调设计手册（第二版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2008