贵州循环系统告诉你闭式水循环系统中的空气排放及注意要点

贵州循环系统告诉你闭式水循环系统中的空气排放及注意要点

某净化工程项目，以各类新药实验研发为主，建筑面积~9500 m2，其中洁净空调区面积~5500 m2，共分 5 个楼层布置，最高洁净等级为百级，空调机组共 31 台，多为小风量机组，分别设在各自需要服务的楼层之内，而且有近半数机组设在洁净区域之上的夹层之内。冷冻站及泵房设在地下室，其中冷水机组（1320 k W）2 台，低温冷水机组 1 台，冷水水泵分别为 3 台（2 用 1 备）及 2 台（1 用 1 备）；冷却水泵分别为 3 台（2 用 1 备）及 2 台（1 用 1 备），另外，冷却塔及空调膨胀水箱设在顶层屋面露台上。其工艺设备 13 台需冷却水冷却，并和空调冷冻水指标要求相同，故原设计合用同一冷冻水系统。

据业主反映，在实际调试和试运行过程中，出现的主要问题是：

1.冷冻水管内水压不稳，压力表抖动；

2.冷水机组在水温尚未达到设定下限值时就出现无故突然停机情况、从而造成一些房间温度偏高；

3.水泵进水口泵压偏高；

4.膨胀水箱补不进水反而向上溢水；

5.从第 5 层送水干管顶部放气阀引出的透明软管来看，管内有很多气泡源源不断，无法清除管内空气。空调冷冻水循环系统图参见图 1。

1   审核图纸、系统排查 

通过对该水系统图纸的系统审核和工程现场及技术夹层内管路走向和安装情况检查后，发现有诸多情况存在：首先系统比较复杂，管路繁多，尤其是将工艺设备的冷却系统（共 11 台套）也纳入空调冷冻水系统，我们认为这是设计中的失误。原因之一是工艺设备水系统和环境空调水系统的服务对象不同，应该严格分开设计，不能混在一起考虑。再者，工艺设备受空间体积限制，冷却器往往都做得很小而阻力较大，这与空调系统是不相同的，因此对供水的压力要求不同，不能“一视同仁”；其次，大量空调器设置在洁净区域上方的夹层之内，这不仅难免造成空调供水和回水管路时上时下，而且给夹层内检修和维护均带来不方便，稍有不慎就会出现顶板漏水或顶板踩坏现象；第三，还发现每一层的送、回水管路中有大量的放气阀存在，可能是担心管路次高点过多，管内空气不易排走而为吧。

有些夹层内送水分支管上和回水分支管上分别安装了 8 套放气阀；我们认为，在送水管路中较多的次高点多装几个自动放气阀是可以的，但是回水管上是禁止安装自动放气阀的，原因后面论述；第四，系统补水管路偏小（Dn25），在注水阶段，管路中的空气朝顶部排放不畅通，容易憋着留在管道中，从而导致了补水主管内空气跑不出系统，而水又补不进系统。

2   关于出水管段和回水管段的界定 

贵州循环系统告诉你在设计和施工过程中，有些人员对水系统中的要素了解不深不透，甚至对出水管道和回水管道的界定也是模糊的，造成了不应该发生的错误。在此，澄清一下相关的常识性问题：在闭式循环的水系统中，有水泵，有冷水机组，有空调机组，有风机盘管，以及各类阀门、过滤器、管道和仪表，可能还有板式或管式换热器等等，所有这些构件的有序组合，形成了一个完整的闭式循环的水系统。其中动力源是水泵，而冷热源的“负载”或称冷热负荷交换的“接收方”是空调器、风机盘管、板式交换器等。由水泵出口至所有冷热源“负载”入口的管段均为系统的出水管段（或供水管段），而所有“负载”出口至水泵入口的管段统称为回水管段。

3   自动排气阀的选用 

自动排气阀分为立式和卧式两种。

目前，因立式自动排气阀体积小，安装方便而被广泛采用。其接口规格有 3 分、4分、6 分、1 吋等多种，选用时应注意一下几点：

1.根据系统的水容积大小和管路走向分布特点选用具体规格，大系统选大规格，小系统选小规格。

2.自动排气阀不应单独与高位主管相连，而需要在排气阀和水管之间串接同规格截止阀或球阀，以免自动排气阀失灵漏水而无法切断水。

3.同一楼层多个次高点安装排气阀时，采用规格和特性相同的自动排气阀。

4.自动排气阀顶部的防尘帽在系统启用后，应拧松不可拧紧，以免失去自动排气的作用。

4.1   数量选定方法 

自动排气阀的使用数量宜适中（太多太少均不好！），能较容易排出系统中的空气即可。比如，在简单空调水系统中，主管道最高水平部位放一个自动排气阀即可。而若有多个次高点且管路高低翻转较多时，可多设几个排气阀，避免气阻堆积。一般来说，小系统或简单系统，从注满水，水泵开启到管内空气基本排出（系统趋于稳定），用时应该在1h~2h 以内是比较正常的。而对于像本例这样，负载数量很多，管道上下翻转严重的情况，系统在注满水边运行边排气直至系统趋于稳定的正常时间应该在 24h 以内仍属于正常。若明显超过该时长，则应该考虑增加排气点位，贵州循环系统要你注意不能马虎！否则，不仅下一次空调水运行周期到来时，还会出现相同的不良情况，而且会影响系统换热效果和设备及管路的使用寿命。

4.2   安装位置确定  

安装位置同样有几个要求务必遵守：

1.自动放气阀只能安装在系统出水（供水）管段之上，而千万不能安装在回水管段之上。原因是回水管段可能会出现负压而导致室外空气通过排气阀的排气孔倒灌进空调水系统，造成系统内空气增加并挤压管内空间，出现的现象是系统内的水通过膨胀水箱外溢，系统运行变坏。（本案例中空气排不出去就是这个原因）。

2.安装自动排气阀时需串接同规格球阀或截止阀，便于应急之用。

3.受浮筒结构限制，自动排气阀接口安装时，只能上接而不允许侧接或下接。

4.对于上下翻弯较多的管路，可在较粗的干管高点位处加装自动排气阀。

5.为了便于排气，设计时除了适当加粗补水管以外，还可以在最高位的膨胀水箱补水出口旁加装自动排气阀（参见图 4 和图 5）。

5   膨胀水箱出水管径及系统接入点的选择 

5.1   系统补水接入管径选择 

系统补水接入管的管径的确定需要考虑几方面因素：

1.系统管内水容积量，系统大，管径粗，则补水管径也相应要粗一些，管径太小将影响系统注水时间；

2.考虑到系统注水时能兼顾系统内空气的顺畅排出（如选择 Dn50 或 Dn65 的管径）。一般情况下，系统从管内全部是空气，置换到管内全部是水，空气最顺畅排出的点位就是高位安置的膨胀水箱的底部的补水口。在操作上要保证补水初始阶段直至系统补满水之前，膨胀水箱内始终是空的。只要不采用先灌满水箱再向系统注水的错误方法，就可以避免管内排气的阻塞情况发生。原因是外系统引来的入水口管径一般在 Dn15~Dn32 之间，而膨胀水箱进入闭式水系统的管径为 Dn50~Dn65，外部供应的水源源不断流入系统的同时，系统内的气、水流动是畅通的。一般情况下可以考虑膨胀水箱的出水管径比进水管径大 2 档即可。

5.2   系统污水排放管口径的选择 

贵州循环系统还要说为了避免在放水上浪费更多的时间，可适当加大系统污水排放管的口径，以缩短放水时间。通常可以这么选择：若系统放水时间设为系统注水时间的 1/2~1/4，则排水口径只要看外网进入膨胀水箱的入水管经，放大 1~2 档即可。值得一提的是，很多操作人员喜欢在系统运行中打开排污阀想看看水质情况，这在单层循环系统中是错误的做法，而应该在停机停泵的条件下，少许开启排污阀进行观察。

5.3   系统补水接入点的选择 

对于多层水系统的补水接入点，重力式高位膨胀水箱，除了底部高度应高于回水最高点 2m 以上外，应该直接接入垂直回水主管，不要借用支管和其它回水水平接管，以保证注水时的气道畅通。若 DN50RO   water L 系统采用定压自动补水装置时，同样应考虑注水时的排气：在回水主立管的顶部引一根放气管至屋面或最高点以上的可操作处，并安装截止阀或球阀。

6   多层系统注水方法 

在闭式水系统中，多层系统注水是有要求和有方法的，这些要求和方法能帮助在往密闭系统注水中，比较顺利地将系统内的空气置换出去。然而，很多情况下，操作者没有这一理念或根本没有往这方面想，若系统涉及五层，则就将所有楼层的水阀统打开，甚至将屋顶的膨胀水箱先放满水，然后再打开水箱下面的系统补水阀，往系统内灌水，这些操作都是错误的。

6.1   分层注水 

对于多层供水的水系统而言，当系统安装完成并符合基本条件和要求（除了动力站内排水阀关闭、机房空调机组排水阀关闭外，还需将通往底层以外的每一层的主进水阀和主回水阀关闭，除此之外的系统中的其它阀门处于全部打开）后就可以准备注水了。注水时一般情况下需要不少于 2 人的配合（楼面补水点 1 人，下面操作层 1~2 人并用对讲机保持联系），膨胀水箱的进水阀打开后，郭鹏学暖通操作人员应始终关注箱内底部的出水口（系统补水口），不能满溢，若出现了满溢现象，则说明最底层的管内空间已注满了水，关闭膨胀水箱的进水阀，并可以通知下面人员，开启次底层的主进水和主回水阀门，进行下一轮注水。底层操作人员应守住该层的横向主管最 高位的两个放气口，当空气排完出水时，立刻关闭截止阀或球阀。同时注意如下操作：

a.供水管路放空端装上自动排气阀；

b.回水管路放空端用密封材料进行封堵。同样方法进行 2 层、3 层、4 层…的注水流程，直至注满膨胀水箱的上位线为止。采用定压补水装置对水系统的注水方式与上述相似，不再重复。

6.2   敲击法排气 

条件允许，在注水过程中以及水泵开启试运行初期，可安排人员对主要管道进行敲击，对系统的畅通很有帮助，有时会起到意想不到的效果。当然，应该用木棍敲击，切不可用钢管“硬碰硬”。建议工程施工顺序将水系统的密性试验、强度试验、换水运行排气等做完后再进行管道的保温，这样做利多弊少。

7   结语 

一个“负载”点位较多、系统较大的空调水系统，若初次运行出现软故障，不能正常运行，其涉及到的原因是方方面面的。其中，管内大量空气没有排放干净占了相当大的比例。贵州循环系统最后要说本案例所出现的问题，其突出原因有两点：

1.错误地将大量的自动放气阀安装在各楼层的回水管段之中，形成了慢性的向系统内漏气的现象；

2.膨胀水箱引入系统的补水管管径太小（Dn32），而且灌水时先将膨胀水箱放满了水再向系统注水，造成了系统补水时管内空气难以排出的情况。

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