空調箱存水彎的設置分析與改進

王 斌

上海建工五建集團有限公司 上海 200063

1 工程概況

新建海航總部辦公樓工程位于上海市浦東新區(qū)，該項目地下3層，地上主樓20層（建筑高度89.90 m）和裙樓5層（建筑高度25 m）。該工程的空調系統(tǒng)種類有空調箱系統(tǒng)、風機盤管系統(tǒng)、VRV系統(tǒng)等。

2 調試中出現(xiàn)的問題及分析

在夏季空調系統(tǒng)調試過程中，出現(xiàn)了冷凝水泄漏的現(xiàn)象。在開機調試的一段時間內一切正常，但是等到一段時間后，空調停機，一部分空調箱就從機器內部流出了大量冷凝水。對于出現(xiàn)的這種現(xiàn)象，初步判斷是冷凝水管堵塞或者坡度出現(xiàn)問題。但是經(jīng)過查驗后發(fā)現(xiàn)管路通暢，坡度也符合要求[1-3]。

通過深入分析，發(fā)現(xiàn)這些出現(xiàn)調試問題的空調箱都是風壓比較大的空調機組。如果冷凝水管高度比較小、水封高度不夠，而且集水盤處于風機箱的負壓段，在運行過程中是負壓導致冷凝水排不出去，當停止運行時內部積聚的冷凝水就會從空調箱底部縫隙大量流出。為驗證是否由于存水彎而出現(xiàn)了問題，對存水彎的設置進行了重新計算。

3 存水彎的計算

3.1 工況分析

3.1.1 空調箱停機狀態(tài)

當空調箱停止運行時（圖1），圖1中所標注的A就是存水彎水封高度。

3.1.2 空調箱啟動狀態(tài)

空調箱在啟動時（圖2），由于表冷段及集水盤處于空調箱的負壓側，故會出現(xiàn)對冷凝管的水封產(chǎn)生倒吸的現(xiàn)象。圖2中所標注的B，是集水盤出口到水封液面的高度差。為了避免在風機啟動時，水封內的水由于負壓被吸至集水盤而破壞了水封，B應該大于等于2A。

圖1 空調箱停機狀態(tài)

圖2 空調箱啟動狀態(tài)

3.1.3 空調箱運行狀態(tài)

空調箱在運行時（圖3），圖3中的H為存水彎的總高度，從圖中可以看出H=A＋B＋2D，其中D是冷凝水管外徑。

圖3 空調箱運行狀態(tài)

3.2 存水彎高度計算

我們以一臺出現(xiàn)冷凝水泄漏問題的空調箱作為參考進行計算，這臺空調箱銘牌所標的機外余壓為350 Pa。存水彎高度就采用H=A＋B＋2D公式進行計算。

由于所要計算的是存水彎最低高度，可以取B=2A。所以H=1.5B＋2D。

又因為B的高度是在機器內部負壓時，水封倒吸的高度，所以B的值取決于運行工況時，空調箱內部的負壓。在計算時，我們不能簡單地用空調箱所標明的機外余壓350 Pa進行計算，因為這是空調箱出風口處的機外全壓，是經(jīng)過初效過濾器、中效過濾器和加濕段等組件壓力衰減后的風壓。經(jīng)過詢問廠商，得知風阻為150 Pa左右。所以在運行時，機組內部集水盤所在的負壓段的負壓可以認為是500 Pa。

根據(jù)壓強公式計算出B=500/9 800=0.051 m=51 mm。

所以存水彎高度H=A＋B＋2D=1.5B＋2D=1.5×51＋32×2=140.5 mm，其中B=2A。如果考慮到機器啟動時負壓猛然出現(xiàn)而造成的水封內水面不穩(wěn)，為了防止水封被破壞，還要增加25 mm作為余量，也就是說現(xiàn)場中這臺空調箱的存水彎高度做到17 cm是比較適合的，而實際存水彎高度僅為100 mm左右，這顯然和計算有出入。在對存水彎按照計算尺寸進行更換后，問題得到了解決。

4 存水彎設置的常見問題

4.1 存水彎的重要性

空調機在運行過程中表冷段所在的部位處于負壓狀態(tài)，至于負壓的多少則根據(jù)所選的機型壓頭大小來決定。一旦夏季開啟冷空調，生成的冷凝水如果直接排放就會出現(xiàn)倒吸現(xiàn)象，從而造成冷凝水排放不出而全部累積到集水盤里面的問題，等到機器停止運行后冷凝水從空調機四周大量溢出，所以在施工當中需要用存水彎來解決這個問題，同時存水彎當中的水形成了一道水封，阻止了外界氣體的進入，從而隔斷了臭氣的涌入。

4.2 存水彎設置常見問題

4.2.1 存水彎的進出口高差為零

存水彎的錯誤設置會使得水封的頂端和集水盤冷凝水出口的高差為零（圖4、圖5），根據(jù)壓強公式，冷凝水向外排的壓力就為零。在運行一段時間后，空調箱的負靜壓就會使產(chǎn)生的冷凝水排不出去而積攢在空調箱內，也會出現(xiàn)停機時冷凝水大量泄漏的現(xiàn)象。所以集水盤出口到水封液面的高度差必須大于等于2倍的水封高度。

4.2.2 風機盤管冷凝水出口設置了存水彎

在風機盤管冷凝水管道施工過程中，風機盤管的冷凝水出口一般不用設置存水彎。冷凝水存水彎的重要作用之一就是防止由于負壓而造成冷凝水排不出去，而由于風機盤管的集水器往往是開放式的，靜壓也比較小，所以不用加存水彎，加了存水彎反而容易積垢造成堵塞。

4.2.3 空調箱內部原件堵塞造成的冷凝水泄漏

圖4 空調箱啟動工況

圖5 空調箱運行工況

在對海航項目出現(xiàn)問題的存水彎進行整改的過程中，有一臺空調箱在替換過存水彎之后，問題仍然得不到解決，冷凝水在停機之后仍然從空調箱下部溢出。在仔細對機組進行檢查后發(fā)現(xiàn)，這臺空調箱的中效過濾器被幾塊泡沫板堵住了一半左右的面積。由于過濾器被泡沫板擋住，所以風阻增大，負壓增高。按正常情況下設置的存水彎也就出現(xiàn)了問題。在將這幾塊泡沫板移除之后，一切恢復正常，問題得到了解決。

5 一種新型存水彎

5.1 傳統(tǒng)存水彎的弊端

傳統(tǒng)存水彎雖然很重要，但是在實際工程當中，經(jīng)常會因施工不到位而造成施工質量隱患。施工不到位的原因主要有以下幾點：

1）設計圖紙上很少有存水彎的具體尺寸，大型機組的存水彎需要施工人員計算，而施工人員時常忽略了計算這個環(huán)節(jié)。

2）有些空調箱設置在吊頂層內部，有些空調箱基礎高度不夠，這些空間限制往往造成存水彎無法正確設置。

3）采用管材為手工制作，管件接頭比較多，滲漏點比較多。

當冬季使用暖空調時，空調箱沒有冷凝水流出，在房間比較干燥的情況下，存水彎中的水封容易干涸。存水彎干涸后就有臭氣通過冷凝水管進入房間。

5.2 新型浮球水封

由于傳統(tǒng)的存水彎存在弊端，市面上一種新型的浮球水封便產(chǎn)生了（圖6）。

圖6 新型浮球水封

這種新型的水封配件原理也比較簡單，冷凝水進口位置比出口位置要低，內部有乒乓球，起到類似于止回閥的作用。當空調箱啟動時，內部負壓會將乒乓球吸至進水口而阻止冷凝水倒吸。在運行過一段時間后，冷凝水積聚到集水盤出口以上的高度，冷凝水會將乒乓球浮起，冷凝水正常排出。這種水封相較于傳統(tǒng)的冷凝水存水彎具有以下優(yōu)點：

1）在冬季冷凝水干涸的時候，可以阻止集水盤與外部空氣連通、隔絕臭氣，也能防止一些蚊蟲進入設備。

2）同樣350 Pa機外余壓的空調箱，這種水封的安裝高度只需要大于等于1.2P＋d（P為運行時集水盤位置負壓值等效的水柱高度，d為冷凝管直徑），即1.2×51＋32=93.2 mm，相比起原來的170 mm，高度大大減少。這就使得很多設備的基礎都得到有效降低，也能節(jié)省很多吊頂空間（圖7）。

圖7 浮球水封安裝大樣

3）安裝簡單，彎頭也比較少，施工時節(jié)省人工，安裝之后滲漏點少。

4）其底部有殘水塞設計，能夠輕易放出殘余的冷凝水，便于清潔。

盡管這種水封的優(yōu)點很多，但它在目前國內的運用并不是十分普及，原因是這種浮球式水封雖然結構簡單但是價格比較高。但在一些空間受限制并且很難正確設置存水彎的地方，用這種形式的水封利遠大于弊，而且這種水封其實也完全可以自行制作。

6 結語

現(xiàn)在中央空調在建筑內的應用已十分普遍，但是冷凝水排放和產(chǎn)生異味的問題也已經(jīng)成為了較易出現(xiàn)的工程質量問題。而由于施工管理者對施工細節(jié)方面的不重視，導致后期需花費大量的人力和財力去整改，結果也大多不盡如人意。所以冷凝管存水彎設置成功與否的關鍵因素還是施工人員，至于2種存水彎的取舍還應該根據(jù)實際情況來進行選取。