空調的水管路設計，可以分成同程和異程。

同程的管道，可以分成水平同程和垂直同程，，又可以分成供水同程和回水同程。不過一般用回水同程的多些。

我從事暖通空調設計近二十年，現在做暖通空調的技術培訓工作，下面是我給某平臺做的講課用課件，裡面有對於同程的一些介紹，簡單節選一下看看。

上面，左側的是水平同程，右側的是垂直同程。

上面，左側的是垂直同程和水平同程，右側的是異程。

• 同程系統：系統內水流經各使用者迴路的管路物理長度相等（或接近）。

異程系統：系統水流經每一使用者迴路的管路長度之和不相等。通常是由於使用者位置分佈無規律。

在異程系統中，平衡各回路水阻力的基礎條件比同程系統要差，通常需要更為合理的選擇管徑和配置相關閥門。

設計人員的主要目標不是管道的物理長度相等，而是各並聯迴路的水阻力平衡。

中央空調裡說的同程是針對水機的，氟機沒有同程一說。水機是兩根水管連結主機和內機，一根供水管一根回水管室內機離主機最近的效果最好，離主機遠的最差。因為供水先進第一臺內機，又是回水先回主機的，路程最近。離主機遠的依次路程增加。要達到內機效果相同就要對管路採用同程設計，使所有內機水路的路程相同，這就是同程。

同程分立管同程和平管同程，立管同程又分供水同程和回水同程，平管同程又分三管同程，兩端同程和環形同程。

三管同程是在異程的基礎上加了一根主管，做迴路。供水時第一的內機不是第一個接主管上的而是接最遠端，最後一個供。而回水是第一個回的。所有內機都是這樣，要麼回水長供水短，要麼回水短供水長，以此保證所有內機的路程相同。

三管同程最大的缺點是材料增加了，多了根管子，而且是管徑最粗的一根，想要避免浪費的話還有一種方法就是兩段同程，只用兩根管，供水從建築物一段連主管，回水從另一端連主管。第一臺內機從供水管徑最粗一端連線，離主機最近，回水的管子是從另一端出去連主機的，離主機最遠，保證所有內機路程相等。

環形同程，針對的是大空間，兩根管子走一個環形。

立管同程是針對樓層較高的設計方案，如果30層以上的建築物，不僅要設計同程還要設計高低區，百十層的，需要設裝置層。

先了解中央空調水系統：

水系統的組成

冷凍水系統原理圖

冷卻水系統原理圖

按製冷方式的不同，中央空調又分為直接製冷系統和間接製冷系統。

直接製冷系統：只包括製冷劑迴路，製冷系統中的蒸發器直接和被冷卻介質或空間相接觸進行熱交換，直接利用蒸發器去冷卻環境空氣或凍結物。

間接製冷系統：至少包括製冷劑和載冷劑兩個迴路，製冷劑首先冷卻載冷劑，再透過載冷劑去實現冷卻目的。冷水機組就屬於間接製冷系統。

中央空調系統的工作原理

間接式製冷中央空調的基本原理： 建築物內的熱量透過五個介質迴圈、四次熱交換排放到室外去，從而實現建築物內部的製冷。

中央空調製冷，就是將空調的冷負荷（熱量）從室內轉移到室外去，這是一個按照熱力學第二定律進行的“熱量逆向傳遞”的過程。

中央空調系統製冷過程中，熱量轉移與冷量轉移是同時進行的，但冷量轉移與熱量轉移的方向正好相反。

空調冷水的輸送

中央空調冷凍水和冷卻水的分配、輸送與迴圈，是透過管路系統和液體輸送裝置來實現的。管路系統是輸送空調水的載體；液體輸送裝置——水泵為輸送空調水提供動力，用以克服水的壓力和流動時的阻力。

1、空調水系統的管路

空調水系統管路按其特徵有5種形式11種類型：

按迴圈水是否與空氣接觸分，分為開式系統和閉式系統；

按迴圈水流動途徑分，分為同程式系統和異程式系統；

按供、回水管數量分，分為二管制、三管制和四管制系統；

按水流量是否變化分，分為定流量系統和變流量系統；

按水泵設定方式來分，分為單式泵系統和複式泵系統。

（1）閉式系統與開式系統

閉式系統：管路中的水不與大氣接觸，僅在系統最高點設定膨脹水箱。

閉式迴圈的優點：

· 管路不與大氣接觸，管道和裝置不易腐蝕。

· 水泵所需揚程僅由管路阻力大小決定，不需克服靜水壓力，水泵揚程和功率較低。

· 系統簡單。

閉式迴圈的缺點：

· 蓄冷能力小，低負荷時，冷水機組也需要經常啟動。

· 膨脹水箱的補水，有時需要另設加壓水泵。

閉式系統應用場合：

· 當空調系統採用風機盤管、誘導器和水冷式表冷器時；高層建築的空調冷水系統；熱水系統。

開式系統：管路之間有貯水箱或水池通大氣，自流回水時，管路通大氣。開式系統的幾種常見形式。

開式系統的優點：

· 冷水池有一定的蓄冷能力，可以減少冷凍機開啟時間，能量調節能力冷水溫度波動較小。開式系統的缺點：冷水與大氣接觸，迴圈水中含氧量高，易腐蝕管道；水泵的揚程除需要克服管路阻力外，還需具有把水提升到某一高度的壓頭，水泵揚程和能耗較大； 如果採用自流回水，回水的管徑較大，會增加投資。

開式系統應用場合：

· 當末端空調系統採用噴水冷卻空氣時；

· 冷水溫度要求波動小或冷水機組的能量調節不能滿足空調系統的變化時；

· 當採用開式水池貯水蓄冷以削減高峰負荷時；

· 淋水式冷卻塔的冷卻水系統。

（2）同程式系統與異程式系統

同程式系統：同程式系統中水流經過每一併聯環路的管道路程基本相等，則各個管路的阻力損失接近相等。

同程式系統的形式：

· 豎向幹管同程式管路

· 水平支管同程式管路

同程式系統的優點：

當各個末端換熱器的水阻力大致相等時，由於各並聯環路的管道總長度基本上相等，所以同程式系統的水力穩定性好，各環路間的水量分配均衡，調節方便。

同程式系統的缺點：同程式系統管道的長度增加，水阻力增大，使水泵的能耗增加，初投資相對較大。

異程式系統

異程式系統中水流經過每一併聯環路的管道路程均不相等，因而阻力也不相等。

異程式系統的形式：

· 豎向幹管異程式管路

· 水平支管異程式管路

異程式系統的優點：管路配置簡單，耗用管材少，施工難度小，投資省。

異程式系統的缺點：各並聯環路的管道總長度不相等，各環路間阻力不平衡，從而導致流量分配不勻。

（3）兩管制、三管制、四管制

兩管制系統：管路系統只有一根供水管和一根回水管。夏季迴圈冷水，冬季迴圈熱水，用閥門進行切換。

兩管制系統簡單，施工方便，初投資小，但不能用於同時需要供冷又供熱的場所。

三管制系統：管路系統有供冷管路、供熱管路和回水管路三根水管，其冷水與熱水共用一根回水管。

三管制系統能同時滿足供冷和供熱的要求，管路較四管制簡單，但比兩管制複雜，投資也比較高，且存在冷、熱水回水的混合損失。

四管制系統：冷水與熱水均單獨設定自己的供水管和回水管，構成兩套完全獨立的供、回水管路，分別供冷和供熱。

四管制系統能夠同時供冷和供熱，可以滿足高質量空調環境的要求。但四管制管路系統十分複雜，初投資很高，且佔用建築空間也較多。

（4）定流量系統與變流量系統

定流量系統：水流量恆定不變，透過改變供、回水溫差（變溫差）來適應末端負荷的變化。當末端負荷減少時，水系統供、回水溫差減小，使系統輸送給負荷的能量減少，以滿足負荷減少的要求，但水系統的輸送能耗並未減少，因此水的運送效率低。

定流量系統的原理

定流量系統的各個空調末端裝置採用電動三通閥調節。當室溫未達到設定值時，三通閥的直通管開啟、旁通管關閉，供水全部流經末端裝置；當室溫達到或超過設定值時，直通管關閉、旁通管開啟，供水全部經旁通管流入回水管。因此，負荷側水流量是不變的。

定流量系統的優點：系統簡單，操作簡便，不需要較複雜的自控裝置；使用者端採用三通閥調節水量，各使用者之間互不干擾，系統執行較穩定。

定流量系統的缺點：系統水流量按最大負荷確定，絕大多數時間供水量都大於所需要的水量，輸送能耗始終處於設計的最大值，水泵的無效能耗很大。

變流量系統

又稱變水量（VWV）系統。它是保持供回水溫差不變（定溫差），透過改變水流量來適應空調末端負荷的變化，其水流量跟隨負荷的變化而改變。當末端負荷減少時，系統水流量隨之減小，使系統輸送給負荷的能量減少，以適應負荷減少的要求。因水流量減少可降低水的輸送能耗，因而節能顯著。

變流量系統的原理

變流量系統的各個空調末端裝置採用電動二通閥調節。當室溫未達到設定值時，二通閥全開或開度增大，流經末端裝置的供水增大；當室溫達到或超過設定值時，二通閥關閉或開度減小，流經末端裝置的供水量減少。因此，負荷側水流量是變化的。

變流量系統的優缺點：

優點：水泵的能耗隨負荷的減少而降低（節能）；配管設計時，可考慮同時使用係數，管徑相應較小，水泵和管道的初投資降低。

缺點：變流量系統的控制裝置要求較高，也較複雜。

（5）單式水泵系統與複式水泵系統

單式水泵系統：單式水泵系統又稱一次泵系統，即冷源側與負荷側共用一組迴圈水泵。

負荷側減少的部分水流量從旁通管返回回水總管，流回冷水機組，因而冷水機組蒸發器的水流量始終保持恆定不變（即定流量）。

一次泵系統的優缺點

優點：系統比較簡單，控制元件少，執行管理方便。

缺點：水流量調節受冷水機組最小流量的限制；不能適應供水半徑及供水分割槽揚程相差懸殊的情況。因此只能用於中小型空調系統。

複式水泵系統

複式水泵系統又稱二次泵系統，即冷源側與負荷側分別配置迴圈水泵。

設在冷源側的水泵，常稱為一次泵；設在負荷側的水泵，常稱為二次泵。

二次泵系統的構成

二次泵系統由兩個環路組成：

一次迴路：回水總管→一次泵→冷水機組→供水總管。一次迴路負責冷凍水的製備。

二次迴路：供水總管→二次泵→末端裝置→回水總管。二次迴路負責冷凍水的輸配。

二次泵系統的優、缺點：

優點： 能適應各個分割槽負荷變化規律不一樣或各個分割槽迴路揚程相差懸殊或各個分割槽供水作用半徑相差較大的情況；可實現二次泵變流量，節省輸送能耗。

缺點：系統較複雜，控制裝置要求較高，機房佔地面積較大，初投資較大。

一次泵與二次泵混合式系統：在冷凍水的輸配環路中，管路較短、壓力損失小的環路由一次泵直接供水，而壓力損失大的環路則由二次泵供水，這樣就構成了一次泵和二次泵混合式系統。

混合式系統如圖示。

2、空調冷凍水系統的承壓與垂直分割槽

（1）空調冷凍水系統的承壓

隨著建築物高度的增加，空調冷凍水系統的靜水壓力和水泵出水壓頭也隨之增加，而系統中的裝置（冷水機組、熱交換器）、管件、閥門等的承壓能力是有一定限度的。

冷凍水系統的最高壓力

系統停止執行時的最高壓力在A點，其靜壓力由高度h決定。

系統開始執行時的最高壓力在水泵的出口處B點，水泵的出口壓力等於靜水壓力與水泵全壓之和。

系統正常執行時的最高壓力，系統正常執行時，A點和B點均可能承受最大壓力。

冷凍水系統的承壓

裝置承壓：包括冷水機組、水泵、板式熱交換器等的承壓，壓力等級1.0～2.5 MPa；

管道承壓：主要指管道、管件、閥門等的承壓，普通螺紋連線的鍍鋅鋼管和末端風機盤管的承壓只有1.0 MPa。

（2）冷凍水系統的垂直分割槽

在高層或超高層建築物中，冷凍水系統的靜水壓力很大。當裝置的承壓能力不足時，為保證空調水系統執行的安全，解決的辦法就是將冷凍水系統進行垂直水力分割槽（低區和高區），並相互隔離。垂直分割槽後，靜水壓力變為分段承受，每個水區的水壓大大降低。

換熱器分割槽放置：只有最下面一個分割槽的換熱器在製冷站機房內，其它分割槽的換熱器均放置在自己分割槽的底部。

優點：管道井較小，製冷站機房佔用面積也小，每個分割槽的壓力小（不超過1.0 MPa），系統安全。

缺點：冷水機組的承壓較高，裝置分散，不易管理。

高區的換熱器集中放置於裝置層的專用機房

這種分割槽方式能使熱交換的次數最少，從而減少換熱的溫度損失，保證換熱器二次側回水溫度在合理的範圍內。

高區的換熱器集中放置於裝置層的專用機房

這種分割槽方式能使熱交換的次數最少，從而減少換熱的溫度損失，保證換熱器二次側回水溫度在合理的範圍內。

採用板式換熱器進行隔離分割槽的不足之處：

· 板式換熱器價格昂貴，造成一次性投資增大；

· 換熱器一次側與二次側“轉水”後有1℃～2℃的溫升，增加了換熱損失；

· 換熱器二次側冷凍水溫度升高後，必然使高層的空調末端出力下降，要維持同樣的冷量供應，必需加大空調末端裝置的容量，否則將延長空調達到其製冷效果的執行時間；

· 對於400m以上的建築，會在高區出現第2級換熱。第2級換熱器的二次側回水溫度將達到14℃左右，非常接近空氣的露點溫度，不利於空氣除溼。

設定多個獨立的水系統將建築物豎向分為2～3個獨立的空調水系統，各自設定冷水機組、迴圈水泵等裝置，從而實現水力隔離。由於每個水區的高度降低，使每個水區承受的靜水壓力也降低。

機房並置於建築物中部的裝置層內，但由於佈置冷卻塔要求空間開敞和一定的安裝面積，故這種方法工程實施中有一定的困難。

機房分別置於建築物的底層和頂層

底層系統冷卻塔可佈置於裙房屋頂上，頂層系統的冷卻塔可佈置於樓頂上，故工程實施較容易。但機房分散，管理不便。

獨立水系統的豎向分割槽方式，缺點是各系統間相互獨立，冷水機組、水泵等裝置均不能互為備用，增大了投資；且在低負荷時，各系統裝置均在低負荷下執行，效率降低，能耗增大。

系統的瞭解中央空調水系統，對學習還是有幫助的。