服裝批發(fā)大廈空調(diào)系統(tǒng)現(xiàn)狀檢測淺析

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【摘要】對廣州市某服裝批發(fā)大廈內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了檢測，主要測試了主機(jī)冷凍水流量，冷凍水和冷卻水進(jìn)出水溫，對制冷機(jī)房和冷凍水管路現(xiàn)狀進(jìn)行了勘查，分析了大廈空調(diào)系統(tǒng)存在的一些問題，根據(jù)測試和勘查結(jié)果，提出了一些切實(shí)可行的改造建議，改造后，大廈的空調(diào)系統(tǒng)可不僅滿足室內(nèi)人員的舒適要求，還可以為大廈以后平衡水量、更換主機(jī)奠定條件。

【關(guān)鍵詞】空調(diào)系統(tǒng)；檢測；改造

0概況

廣州某服裝批發(fā)大廈毗鄰廣州火車站，1992年建成使用，當(dāng)時建筑面積共約4萬平方米，其中空調(diào)面積約3萬平方米，大廈地下一層為車庫和設(shè)備用房，夾層為西郊商場，屬于另一業(yè)主單位所有，1～6樓為專業(yè)服裝市場。1～6樓專業(yè)市場采用集中中央空調(diào)供冷，由單臺制冷量均為420冷噸的1#、2#、3#共3臺主機(jī)作為冷源。1999年該大廈進(jìn)行了加建，加建區(qū)位于大廈的西南角，從2樓加建至9樓，加建區(qū)中央空調(diào)區(qū)面積約為1.2萬平方米，加建時增加了1臺制冷量為550冷噸的4#制冷主機(jī)為加建區(qū)提供空調(diào)冷凍水，其制冷系統(tǒng)原理詳見圖1。由于該大廈位于火車站商圈的核心地段，是中國十大專業(yè)服裝批發(fā)市場之一，平時人流量非常大，當(dāng)室外溫度大于等于33℃時，大廈室內(nèi)溫度達(dá)26℃以上，局部地區(qū)甚至達(dá)到28℃以上，不能很好的滿足客戶對大廈室內(nèi)空調(diào)環(huán)境的要求。受業(yè)主委托，我院與某機(jī)電安裝公司組成聯(lián)合體對大廈空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了現(xiàn)場勘查和檢測，找出了大廈空調(diào)系統(tǒng)存在的一些問題，并提出了一些切實(shí)可行的改造方案。

1大廈空調(diào)系統(tǒng)現(xiàn)狀檢測及管路現(xiàn)狀

1.1主機(jī)部分

1-3#制冷主機(jī)已運(yùn)行18年，4#空調(diào)主機(jī)已運(yùn)行11年，全部進(jìn)入老化期。聯(lián)合檢測組和制冷機(jī)廠家一起在2011年9月27日對主機(jī)的進(jìn)出水溫和流量等各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了檢測，測試結(jié)果見表1。表分析測試數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)1#主機(jī)冷凍水回水溫度與其他2臺主機(jī)冷凍水回水溫度相差較大，由于1-3#制冷主機(jī)回水都是從回水總管分支后再接至各主機(jī)蒸發(fā)器，理論上回水溫度應(yīng)該相同或相差很小，因此可以認(rèn)為1#主機(jī)冷凍水回水溫度測試數(shù)據(jù)有誤，剔除掉1#主機(jī)回水溫度的數(shù)據(jù)，我們可以認(rèn)為3臺主機(jī)的平均供水溫度為（8.2+8.1+8.2）/3=8.2（取小數(shù)點(diǎn)后一位有效數(shù)據(jù)），平均回水溫度為：（11.8+11.7）/2=11.8（取小數(shù)點(diǎn)后一位有效數(shù)據(jù)），可得三臺主機(jī)在測試當(dāng)天的總供冷量為：4.19×985×（11.8-8.2）/3.6=4127kW，3臺主機(jī)額定總冷量為：420RT×3（臺數(shù)）×3.516（換算單位）=4430kW，1-3#制冷主機(jī)在測試日當(dāng)天的供冷量為額定供冷量的93%（4127/4430=0.93）。4#制冷主機(jī)在測試日當(dāng)天的供回水溫度為7.5/10.3℃，流量為480m³/h，可得4#主機(jī)在測試當(dāng)天的實(shí)際供冷量為：4.19×480×（10.3-7.5）/3.6=1564kW，4#主機(jī)額定制冷量為：550RT×3.516=1934kW，實(shí)際供冷量為額定制冷量的81%（1564/1934）。根據(jù)以上分析結(jié)果，1-3#制冷主機(jī)在運(yùn)行了18年之后實(shí)際供冷量還能有額定制冷量的93%，冷量衰減較小，4#主機(jī)運(yùn)行11年后實(shí)際供冷量卻只有額定制冷量的81%，冷量衰減較大，這與常理不符。通過仔細(xì)分析測試數(shù)據(jù)，我們發(fā)覺1-3#制冷主機(jī)冷卻水回水溫度都是28℃左右，而4#主機(jī)冷卻水回水溫度卻達(dá)到了32℃，可見，冷卻水回水溫度相差較大，是導(dǎo)致1-3#制冷主機(jī)和4#制冷主機(jī)實(shí)際供冷量相差較大的主要原因。通過分析冷卻水泵的額定參數(shù)，4#主機(jī)對應(yīng)的冷卻水泵額定流量為300m³/h，額定揚(yáng)程為34米。而根據(jù)理論計算，4#主機(jī)對應(yīng)的冷卻水泵額定流量應(yīng)為：550RT×3.516/4.19/5×3.6×1.25=415m³/h?？梢钥闯?#主機(jī)對應(yīng)的冷卻水泵流量偏小了28%左右，而水泵揚(yáng)程34米則偏大，目前水泵并非在最佳工況下運(yùn)行。1-3#制冷主機(jī)在測試日當(dāng)天室外溫度較低，冷卻水溫度為28℃左右時，實(shí)際供冷量為額定值的93%左右，根據(jù)冷卻水溫度每升高1℃，制冷機(jī)效率下降2～3%的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可估算1-3#制冷主機(jī)在夏季炎熱天氣，冷卻水進(jìn)水溫度在30℃時，實(shí)際供冷量約為額定制冷量的90%左右。4#主機(jī)在不更換冷卻水泵的情況下，實(shí)際供冷量按額定供冷量的80%計算，整個大廈在夏季工況下總供冷量約為（420×3×0.9+550×0.8）×3.516=5534kW，按照大廈目前的空調(diào)面積4.2萬平方米計算，單位空調(diào)面積冷指標(biāo)約為132W/m2，遠(yuǎn)小于商場類建筑200～250W/m2的冷指標(biāo)。這樣導(dǎo)致的后果就是在夏季炎熱季節(jié)，大廈內(nèi)室內(nèi)溫度偏高，部分區(qū)域達(dá)到28℃，不能滿足室內(nèi)人員的舒適性要求。

1.2空調(diào)末端部分

根據(jù)大廈工程部統(tǒng)計的空調(diào)末端數(shù)據(jù)，可得如下的統(tǒng)計表。由上表可知，整個大樓空調(diào)末端冷指標(biāo)達(dá)到了329W/m2，舊區(qū)的1樓、2樓空調(diào)末端冷指標(biāo)更是達(dá)到了509W/m2、470W/m2，完全能夠滿足要求，僅舊區(qū)5、6樓空調(diào)末端冷指標(biāo)分別為223W/m2、221W/m2，有點(diǎn)偏低。聯(lián)合檢測組在2011年10月12日對大廈室內(nèi)溫度的測試結(jié)果也顯示1、2樓室內(nèi)溫度全部都在24～26℃之間，而5～6樓室內(nèi)溫度大多數(shù)測點(diǎn)都在26～28℃之間，與統(tǒng)計結(jié)果基本相符。大廈擴(kuò)建時，基本采用的是風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)空調(diào)機(jī)組的方式，但當(dāng)時設(shè)計時未預(yù)料大廈人流量如此大，設(shè)計新風(fēng)量偏小，過渡季節(jié)無法充分利用室外新風(fēng)來自然冷卻；原來1～5層的空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)百葉同樣偏小，過渡季節(jié)能夠利用的新風(fēng)量有限。這樣導(dǎo)致在室外溫度較低的12月～次年2月，制冷機(jī)仍然需要開啟制冷。

1.3空調(diào)水管管路現(xiàn)狀

由于本大廈建成以來，很多區(qū)域進(jìn)行了改擴(kuò)建，因此空調(diào)水系統(tǒng)管路非常復(fù)雜，根據(jù)現(xiàn)場勘查及咨詢大廈管理人員，了解了大廈現(xiàn)有的管路基本狀況。1992年建成時主要由一對DN400的供水立管從機(jī)房內(nèi)上到首層后，沿中庭接至7樓屋面，中間分支各水平干管接至舊區(qū)1～5樓，然后再在屋面分支2路，一路下接去中庭表演區(qū)，一路再下接至六樓。1999年加建時，增加了一對立管從機(jī)房內(nèi)接至夾層后沿中庭接至7樓屋面，在屋面繞行一段后再上升至9樓屋面，然后再接至加建區(qū)空調(diào)末端，具體管路系統(tǒng)詳圖2。在制冷機(jī)房內(nèi)，主要空調(diào)設(shè)備及冷凍水管路走向如圖3。

2建議改造方案

由于本大廈內(nèi)各租戶還在營業(yè)，因此建筑物內(nèi)部空間不能進(jìn)行施工改造，空調(diào)末端無法進(jìn)行改造。主要對制冷系統(tǒng)和冷凍水干管系統(tǒng)進(jìn)行改造。

2.1制冷系統(tǒng)改造

根據(jù)前面1.1節(jié)的分析數(shù)據(jù)，大廈目前空調(diào)面積約為4.2萬平方米，主機(jī)按200W/m2冷指標(biāo)選型，則整個大廈高峰負(fù)荷約需：42000×0.2=8400kW，而目前現(xiàn)有的4臺主機(jī)可提供的冷量約為：5534kW，相差8400-5534=2866kW，因此建議新增一臺制冷量為800RT（2813kW）的制冷主機(jī)?，F(xiàn)有制冷機(jī)房已無空間安裝新的制冷主機(jī)，機(jī)房旁邊的發(fā)電機(jī)房內(nèi)原有3臺柴油發(fā)電機(jī)組，由于大廈對供電進(jìn)行雙回路改造后，僅需1臺柴油發(fā)電機(jī)組即可，另外2臺可拆除，拆除2臺柴油發(fā)電機(jī)后?？稍诓鸪l(fā)電機(jī)后將發(fā)電機(jī)房和制冷機(jī)房之間的隔墻拆除，然后再把剩余的1臺發(fā)電機(jī)房用新砌隔墻隔開，原來放置2臺發(fā)電機(jī)組的地方則可用來放置新增的800RT的制冷機(jī)組。空調(diào)水泵原則上采?。?～3#主機(jī)對應(yīng)的水泵不更換，4#制冷主機(jī)的2臺冷卻水泵更換為2臺額定流量為415m³/h，額定揚(yáng)程為23米的新冷卻水泵。新加800冷噸的主機(jī)選用2臺冷凍水泵（一用一備），2臺冷卻水泵（一用一備），經(jīng)計算，冷凍水泵和冷卻水泵的流量分別為484m³/h、605m³/h，根據(jù)原有系統(tǒng)水泵前后的壓力表數(shù)據(jù)可估算選用的冷凍水泵為34米；冷卻水泵揚(yáng)程計算為：10.5（機(jī)組冷凝器水阻）+5（冷卻塔噴嘴出口水阻及冷卻塔高度引起的水阻）+130（冷卻水管長）×0.04（單位管長水阻）=20.7米，考慮1.1的安全系數(shù)，水泵計算揚(yáng)程為20.7×1.1=22.8米，最后確定選用冷卻水泵揚(yáng)程為23米。為了保證制冷主機(jī)在較高的效率，考慮一定的富裕量，新增800冷噸主機(jī)配用一臺流量為700m³/h（實(shí)際為2臺350m³/h的冷卻塔拼裝組成）的超低噪音方形橫流式冷卻塔，新增冷卻塔可安裝在7樓屋面原來2臺發(fā)電機(jī)房用的冷卻塔拆除后的空間。冷卻水管可沿原來發(fā)電機(jī)冷卻水管路從機(jī)房引出至7樓屋面。同時，為了保證各支路冷水流量分配均勻，在空調(diào)立管和各樓層水平管不作大改動的情況下，在原空調(diào)制冷機(jī)房內(nèi)增設(shè)分、集水器，并新增一路供、回水冷凍水干管供給空調(diào)末端。根據(jù)現(xiàn)場勘查的結(jié)果，擬在原制冷機(jī)房內(nèi)選定2個位置放置分集水器，具體設(shè)置位置如圖4。

2.2冷凍水系統(tǒng)改造

通過統(tǒng)計分析本大廈空調(diào)末端的冷量，結(jié)合現(xiàn)場情況，空調(diào)冷凍水系統(tǒng)主要分成3個區(qū)域分別從分水器供水。最早建成的原舊區(qū)空調(diào)主干管改為僅負(fù)擔(dān)舊區(qū)1～4樓空調(diào)末端；原來加建時增加的空調(diào)冷凍水干管改為負(fù)擔(dān)舊區(qū)5～6樓、中庭表演區(qū)、配電房及舊區(qū)2個電梯間的空調(diào)末端；本次改造新增加的冷凍水干管則主要負(fù)責(zé)1999年加建區(qū)域的空調(diào)末端。改造后各干管負(fù)擔(dān)區(qū)域如表3。這樣分配后，干管1負(fù)擔(dān)的空調(diào)末端減少了，1～4層空調(diào)效果能得到有效保障，干管2由于在夾層拐彎繞行較多，水阻力較大，本次改造后負(fù)擔(dān)區(qū)域的空調(diào)末端相對較少，有利于整個管路的水力平衡；而干管3為新增管路，通過在屋面接駁原加建區(qū)的干管，有效減少了供水至加建區(qū)的水管長度和水阻，有利于提升加建區(qū)的空調(diào)效果。

3改造后擬達(dá)到的效果

通過增加1臺800RT的制冷主機(jī)，增設(shè)分、集水器，增設(shè)冷凍水管路后，能有效增大本大廈的空調(diào)供冷量，提高大廈內(nèi)的室內(nèi)舒適度；過渡季節(jié)可對各機(jī)組輪流停機(jī)，以達(dá)到延長各冷水機(jī)組的使用壽命的目的。同時，由于增設(shè)了分、集水器，通過調(diào)節(jié)干管上的調(diào)節(jié)閥門，可有效平衡各個區(qū)域的冷凍水量，防止各個區(qū)域過冷或過熱現(xiàn)象。以后需要再更換主機(jī)時，也可在不停止空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的情況下進(jìn)行更換。

作者:郭林文 單位:廣東省建筑設(shè)計研究院