摘要：空調(diào)水系統(tǒng)對于大型電子廠房是至關重要的，因為凈化間的溫度及各種空調(diào)冷凍水水溫直接關系到產(chǎn)品的質(zhì)量。在運行及試驗過程中發(fā)現(xiàn)的問題更能反饋出供熱通風與空調(diào)設計及施工中細節(jié)要求。本文就工程實例進行論述，來對安裝及設計過程中存在的不利因素進行說明，并在如何避免問題出現(xiàn)進行分析。

關鍵詞：暖通冷熱源；成品三通；凝結(jié)水回收；多臺設備并聯(lián)

一、項目介紹

某項目TFT-LCD生產(chǎn)線，該項目一旦投產(chǎn)，24小時連續(xù)運轉(zhuǎn)，對動力系統(tǒng)要求極高，不能出現(xiàn)系統(tǒng)停機的故障，否則將會造成重大損失。生產(chǎn)線環(huán)境要求：溫度23±2℃，相對濕度55±5%，潔凈度ISO 14644 10-1000級。

暖通冷熱源概況：熱源有2個一級熱源，市政蒸汽和6臺熱回收機組（其中5臺最大回收熱量10831KW，1臺最大回收熱量5400KW），在熱回收熱量不足使用時，再使用蒸汽作為補充熱源加熱低溫熱水；二級熱源有2個：低溫熱水（36/26℃，空調(diào)末端加熱用），高溫熱水80/60℃（采暖系統(tǒng)用）；冷源2個：中溫冷凍水14/21℃（生產(chǎn)線干盤管控制溫度及部分配電室降溫用，由13臺中溫冷水機組提供，其中7臺單機制冷量3300冷噸，5臺單機制冷量2720冷噸，1臺單機制冷量1360冷噸）；低溫冷凍水7/14℃（新風機組及風機盤管用），由6臺低溫冷水機組提供，單臺制冷量2700冷噸；冷卻塔52臺，單臺水量600m3/H，分為5組獨立運行。低溫熱水、低溫冷凍水及中溫冷凍水均采用二次泵系統(tǒng)，一二次泵、冷卻水泵及冷卻塔風機均變頻運行。

二、原設計方案

2.1 低溫冷凍水系統(tǒng)設計方案見附件圖紙1

2.2中溫冷凍水系統(tǒng)設計方案見附件圖紙2

2.3低溫熱水系統(tǒng)設計方案見附件圖紙3、4

2.4 高溫熱水系統(tǒng)設計方案見附件圖紙5

三、建設及運行過程中的問題和原因

3.1 在低溫冷卻水管道試壓完成后，進行泄水時，管道嚴重變形，見如下照片。

原因分析：在安裝管道三通時，沒有采用成品三通，而是在主管道上直接開孔引出支管，破壞了管道的結(jié)構(gòu)，降低了管道強度。

管道試壓時，機電安裝包商關閉所有冷卻塔塔盤的進出水閥門、放氣閥前的手動閥門；試壓完成后進行泄水，但是沒有先打開冷卻塔塔盤進出閥門及放氣閥前的手動閥；所以泄水后管道系統(tǒng)抽空，形成負壓；最終導致管道變形。

3.2 潔凈室熱負荷增大，蒸汽用量達到60噸/小時后蒸汽凝結(jié)水回收不足，大量溢流，見如下圖片。

原因分析：凝結(jié)水回收原方案為水箱+水泵方案，凝結(jié)水量90CMH，后來改為6套蒸汽動力凝結(jié)水回收泵；但是因為這么大水量的凝結(jié)水泵，供貨商是第一次銷售，性能不穩(wěn)定；凝結(jié)水泵加壓后的管道本身也存在不合理性，泵如果不同時使用時，存在水錘擊壞泵的機構(gòu)。

3.3 系統(tǒng)補水時間過長。

原因分析：系統(tǒng)剛投入運行時，由于很多設備首次通水、末端頻繁泄放水，經(jīng)常需要補水；而系統(tǒng)補水采用純水站的一級純水供水，管道只有DN50，正常運行時足夠使用，但緊急補水時就不夠使用。

3.4 中溫冷卻水管道再次嚴重變形，見如下圖片。

原因分析：在安裝管道三通時，沒有采用成品三通，而是在主管道上直接開孔引出支管，破壞了管道的結(jié)構(gòu)，降低了管道強度。

調(diào)試過程中，冷卻塔塔盤進出水管道被同時關閉，但水泵處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)，所以管道系統(tǒng)抽空，形成負壓；最終導致管道變形。

3.5 同一組冷卻塔，運行中有的吸空，有的溢流。

原因分析：冷卻塔管路塔盤出水管道不是同程式，近端阻力小，容易吸空；遠端阻力大，容易溢流；盡管有平衡管到，但管徑太小，且為重力自然流，流速遠小于塔盤出水的機械流，無法起到完全平衡作用。

3.6 制冷機、冷卻水泵及冷凍水一次泵三者中壞了任何一個就無法開啟，設備運行可靠性非常低。

原因分析：制冷機、冷卻水泵及冷凍水一次泵采用一一對應的關系，沒有在制冷機的進出水管之間設置連通管，使制冷機、冷卻水泵及冷凍水一次泵三者互為備用。

3.7 制冷機組的水泵頻率低于42赫茲運轉(zhuǎn)時，制冷機無法啟動。

原因分析：制冷機選型時，只考慮按照設計下的標準工況運行，沒有考慮低負荷運行和過渡季節(jié)水泵低頻率節(jié)能運行，所以制冷機供貨商水流開關按照定頻率運行大壓差選擇。

3.8 動力站內(nèi)水泵房啟動電柜密布，檢修空間小，散熱量多，環(huán)境溫度過高。

原因分析：所有一二次水泵都集中在動力站內(nèi)設置，空間利用不合理。

四、項目教訓及設計注意事項

冷卻水管道兩次嚴重變形，運行中多次補水不及時定壓壓力過低，一次系統(tǒng)嚴重進氣導致停機排氣以及調(diào)試初期制冷機無法啟動的教訓，值得我們深刻檢討。

為此，對于如此大型的空調(diào)水系統(tǒng)，在設計上，要著重注意如下幾個問題：

4.1 冷卻水、冷凍水主管強度必須足夠承受管道抽空形成的負壓。

冷凍水、冷卻水主管道安裝于常壓大氣環(huán)境中，管道如果抽成真空，極限負壓壓力是0.1MPa，主管道必須能夠承受外壓0.1MPa的壓力。一般國標厚度的螺旋鋼管都可以達到這個強度；但是大管徑的管道，在安裝三通支管時，為了節(jié)約安裝空間，工程公司一般不采用成品三通，而采用在主管道上直接開孔引出支管的做法，這樣會破壞主管道結(jié)構(gòu)，降低強度，此時需要對開孔的主管道進行局部補強，是管道強度不至于大幅度降低，這樣即使管道出現(xiàn)負壓也不至于嚴重變形。

4.2 冷卻水、冷凍水主管道設置避免形成負壓的裝置。

施工、調(diào)試及運行過程中，難免會有誤操作，因此要從設計上考慮出現(xiàn)誤操作時的應急措施。如設置通氣管道、設置真空破壞閥或者將每組系統(tǒng)冷卻水塔盤進出水管道上的1臺塔閥門處于常開狀態(tài)，并且不設置自控閥門。

4.3 存在重力流和機械流的冷卻水系統(tǒng)考慮平衡問題。

多套冷卻塔水系統(tǒng)獨立運行，且每套內(nèi)多臺冷卻塔并聯(lián)運行時，離塔盤出水主管近的塔容易被吸空，離得遠的塔容易溢流；雖然有平衡管，但是平衡管水流靠液位差形成的動力流動，流速小于進出水管的機械流，無法起到平衡作用，建議將不同系統(tǒng)的供回水主管道之間進行連通，這樣更有利于水量平衡。

4.4 設置系統(tǒng)緊急補水管道

為減少管道及設備腐蝕，減少水系統(tǒng)生長藻類及結(jié)垢，正常運行時，補水應采用軟化水，但一般軟化水水量有限，遇到大量漏水或泄水時，無法及時補水，系統(tǒng)運行壓力會降低甚至有氣體進入，嚴重影響設備的正常運行，因此建議設置較大管徑的自來水管道作為緊急補水，這樣可在短時間內(nèi)補足壓力。

4.5 多臺設備并聯(lián)時，應考慮互為備用，提高可靠性。

該項目現(xiàn)在采用的方案如下圖所示，這樣水泵和冷機只要有一個有故障，1套系統(tǒng)就不能開啟，非常不可靠。

如果在并聯(lián)設備的管道間加連通管道，設備互為備用，可大大提高設備的可靠性，如下圖所示。

4.6 設備選型及招標時考慮節(jié)能運行工況

制冷機、水泵等設備選型及招標時，必須考慮節(jié)能運行工況的需要。水泵節(jié)能運行就是低頻率運行，則要求電機是變頻電機；冷卻塔風機的驅(qū)動電機也要變頻電機；制冷機低負荷運行，水泵低頻率運行，則制冷機的水流開關等元器件也需要采用低流量可開啟的相應改動。

4.7 非滿管流的多個動力設備并聯(lián)且不同時運行時，要避免引射造成的影響。

6臺蒸汽凝結(jié)水回收泵在凝結(jié)水量少時，不會同時使用，只有部分啟動，這樣容易形成引射，其他未開啟的設備管路造成負壓，水流倒灌產(chǎn)生的水錘把設備擊壞。如下圖所示：

當泵1開啟，泵2、3停止時，泵1出口的高速水流帶動泵2、3出口管道的水流高速運動，使泵2、3出口部分形成負壓；當所有泵都停止時，水流瞬間向負壓方向倒灌，形成的水錘打向泵2、3，頻繁發(fā)生后，泵2、3出口的止回閥被擊壞，進一步破壞泵2、3的內(nèi)部元件。需要對管道系統(tǒng)做如下整改：

將每個泵出口的立管長度提高，并且高于水平管道40-50CM后再接入水平管道，這樣可避免水錘造成的影響。

參考文獻：

[1] 中國建筑科學研究院.采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范.2012

[2] 中華人民共和國電子工業(yè)部.潔凈廠房設計規(guī)范.2001