空调系统多冷却塔并联回水槽的设计方法与流程

1.本发明涉及空调系统冷却塔回水槽的设计，尤其是涉及空调系统多冷却塔并联回水槽的设计方法。


背景技术：

2.早期的空调冷却水或工业冷却水系统设计，由于建筑规模不大，制冷站的规模和制冷机的数量不多，较多采用“单管制”的冷却水供、回水方案，即：每一台制冷机对应一台冷却塔，各自独立设置冷却水供、回水管道。
3.随着建筑规模越来越大，制冷站的规模和制冷机的数量随之增加，如果还采用“单管制”冷却水供、回水方案的话，供、回水管道的数量会比较多，占用楼层的面积也比较大（管道井面积较大），因此逐渐出现了“母管制”的冷却水供、回水方案，即：多台制冷机的冷却水出水管，在冷却循环泵后汇合成一根供水母管供应至屋面冷却塔；经多台冷却塔冷却后的冷却水，在建筑屋面汇合成一根回水母管，供应至各制冷机的冷凝器。
4.采用“母管制”，从水力学的基本原理分析，即使对多台同型号冷却塔采用环状管网供水，也不可能做到向每一台冷却塔严格均匀分配水量，只有通过后期阀门调节的方式，调整每一台冷却塔的进水量大体一致。另外，随着气候以及室外湿球温度的变化，为了空调系统的节能运行，需要关停部分制冷机并且联动关停部分冷却塔和冷却循环泵。当冷却塔开启数量发生变化时，冷却水系统配水管路的管道特性系数随之发生变化，需要对继续工作冷却塔进水阀门的开度进行调节，来改变其局部阻力系数，实现起来难度很大。
5.如图2所示，为采用“母管制”的四台冷却塔，各冷却塔的集水盘出水管2.1、2.2、2.3、2.4，汇合到一根回水母管内2.5（母管不变径），从水力学的基本原理分析（压力的连续性），即便每一台冷却塔的进水量完全一致，在冷却塔出水管道阀门全开的状态下，其出水量必然是不一致的，距冷却水回水立管2.6越远的冷却塔，冷却塔集水盘出水管2.1的出水量q1越小；距冷却水回水立管2.6越近的冷却塔，冷却塔集水盘出水管2.4的出水量越大q4，即q4＞q3＞q2＞q1（这一点，和多斗悬吊的屋面雨水系统的水力状态类似）。
6.由上分析不难看出，由于每台冷却塔进、出水量的不平衡，由此导致冷却塔集水盘溢水情况时有发生，造成不应该的水资源浪费。
7.针对冷却塔集水盘溢水的问题，国家标准gb 50015-2019《建筑给水排水设计标准》第3.11.13条第2款提出“不设集水池的多台冷却塔并联使用时，各塔的集水盘宜设连通管。”同一个问题，暖通专业的《实用供热空调设计手册》（第二版）第26.10.7节（冷却水系统设计）第2条第3款提出“各冷却塔的水位应控制在同一高度，高差不应大于30mm，设计时应以集水盘高度为基准考虑不同容量冷却塔的底座高度。在各塔的底盘之间安装平衡管，并加大出水管共用段的管径。一般平衡管可取比总回水管的管径加大一号。”（连通管和平衡管，尽管表述不同，均为各冷却塔集水盘之间增设的用以平衡各塔集水盘水位的管道。）但是，当各个冷却塔型号一致的时候，增设连通管（平衡管）相对比较容易。对于不同型号的冷却塔，集水盘的深度不一样，塔体支架的高度等都不一样，要想保证各冷却塔积水盘的水位
基本一致，还需要在后期对土建专业负责实施的混凝土基础进行调整，然后再考虑增设连通管（平衡管）；因此，实施起来难度大、基建费用高。


技术实现要素：

8.本发明目的在于提供一种空调系统多冷却塔并联回水槽的设计方法，旨在依据水力学的基本原理，结合冷却水系统的实际运行需要，重新设计空调冷却循环水系统多冷却塔并联时的回水方式，彻底杜绝屋面冷却塔集水盘溢水问题。
9.为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：本发明所述空调系统多冷却塔并联回水槽的设计方法，多台冷却塔并联的空调冷却循环水系统，回水母管采取回水槽供应至各制冷机的冷凝器；所述回水槽内的水流状态按照明渠非均匀渐变流进行设计；各冷却塔集水盘的出水管分别从回水槽盖板接入回水槽，各所述出水管的出流状态按照末端自由出流进行设计，即：根据各所述冷却塔集水盘与回水槽之间的水位差，分别计算每台冷却塔进水量与出水量，使所述进水量与出水量平衡，达到避免每台冷却塔集水盘溢水；回水槽按照2-3%的坡度敷设，回水槽过水能力采用曼宁公式进行计算。
10.当所述回水槽在建筑屋面对应管道井的位置需要向下转换为回水立管时，在转换处增设一个过渡集水槽，便于回水槽和所述回水立管的连接。
11.本发明优点体现在以下方面：1、多台并联冷却塔的冷却水系统回水母管设计为回水槽，即使每一台冷却塔的进水量存在差异，由于回水槽内的水流状态对冷却塔集水盘出水管内的水流状态无影响，从根本上杜绝冷了却塔集水盘的溢水问题。
12.2、采用回水槽设计，无需额外配套连通管（平衡管）以及在冷却塔集水盘上额外打孔；与传统设计方法相比，减少材料消耗，降低了工程造价是，同时缩短了施工周期。
13.3、当需要关停部分制冷机、冷却循环泵和冷却塔时，不需要再调整冷却塔的进、出水阀门，在杜绝冷却塔集水盘溢水的同时，实现了冷却塔进、出水阀门的免调节，减少了系统运行维护的工作量。
14.4、即使冷却塔的型号不同，只要计算好冷却塔集水盘与回水槽之间的水位差，即可保证每台冷却塔的正常运行。
附图说明
15.图1是本发明实施例四台冷却塔并联的回水槽设计示意图。
16.图2是现有四台冷却塔并联的回水母管设计示意图。
17.图3是本发明所述采用回水母管设计时的水力半径r的示意图。
18.图4是本发明所述采用回水槽设计时的水力半径r的示意图。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其
他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.本发明所述空调系统多冷却塔并联回水槽的设计方法，跟据曼宁公式，即明渠排水时，相同的管道坡度下，水力半径越大，过水能力越大。
21.如图3所示，当采用回水母管3.1设计时，其水力半径r为管道半径r的一半，即r=r/2；如图4所示，当采用回水槽4.1作为各制冷机冷凝器回水管道时，其水力半径r增加50%，即r=3r/4。
22.因此，本发明的四台冷却塔并联空调冷却循环水系统，如图2所示，回水母管采取回水槽2.1供应至各制冷机的冷凝器；回水槽2.1内的水流状态按照明渠非均匀渐变流进行设计；各冷却塔集水盘的出水管2.2分别从回水槽盖板2.3接入回水槽2.1，各冷却塔集水盘出水管2.2的出流状态按照末端自由出流进行设计，即：根据各冷却塔集水盘与回水槽2.1之间的水位差，分别计算每台冷却塔进水量与出水量，使进水量与出水量平衡，达到避免每台冷却塔集水盘溢水；回水槽2.1按照2-3%的坡度敷设，回水槽2.1过水能力采用曼宁公式进行计算。
23.当回水槽2.1在建筑屋面对应管道井的位置需要向下转换为回水立管2.4时，在转换处增设一个过渡集水槽2.5，便于回水槽2.1和回水立管2.5的连接。


技术特征：
1.一种空调系统多冷却塔并联回水槽的设计方法，其特征是：多台冷却塔并联的空调冷却循环水系统，回水母管采取回水槽供应至各制冷机的冷凝器；所述回水槽内的水流状态按照明渠非均匀渐变流进行设计；各冷却塔集水盘的出水管分别从回水槽盖板接入回水槽，各所述出水管的出流状态按照末端自由出流进行设计，即：根据各所述冷却塔集水盘与回水槽之间的水位差，分别计算每台冷却塔进水量与出水量，使所述进水量与出水量平衡，达到避免每台冷却塔集水盘溢水；回水槽按照2-3%的坡度敷设，回水槽过水能力采用曼宁公式进行计算。2.根据权利要求1所述空调系统多冷却塔并联回水槽的设计方法，其特征是：当所述回水槽在建筑屋面对应管道井的位置需要向下转换为回水立管时，在转换处增设一个过渡集水槽，便于回水槽和所述回水立管的连接。

技术总结
本发明公开了一种空调系统多冷却塔并联回水槽的设计方法，回水母管采取回水槽供应至各制冷机的冷凝器；回水槽内的水流状态按照明渠非均匀渐变流进行设计；各冷却塔集水盘的出水管分别从回水槽盖板接入回水槽，各出水管的出流状态按照末端自由出流进行设计，即：根据各所述冷却塔集水盘与回水槽之间的水位差，分别计算每台冷却塔进水量与出水量，使所述进水量与出水量平衡，达到避免每台冷却塔集水盘溢水；回水槽按照2-3%的坡度敷设，回水槽过水能力采用曼宁公式进行计算。按照本发明设计方法，即使每一台冷却塔的进水量存在差异，由于回水槽内的水流状态对冷却塔集水盘出水管内的水流状态无影响，从根本上杜绝冷了却塔集水盘的溢水问题。盘的溢水问题。盘的溢水问题。


技术研发人员：崔景立 李振文 王自振 陈家模 郭芳慧 孔文 汪洋海 马旭改 崔树成 李洪涛 张俊红 刘建旭 周军榕 王珏
受保护的技术使用者：机械工业第六设计研究院有限公司
技术研发日：2022.04.13
技术公布日：2022/7/29