鐘云源，黃建麟，彭崇波，黃 行

( 廣東省工業(yè)設(shè)備安裝有限公司，廣州 510080 )

白天鵝賓館空調(diào)水系統(tǒng)低阻工程技術(shù)

鐘云源，黃建麟，彭崇波，黃 行

( 廣東省工業(yè)設(shè)備安裝有限公司，廣州 510080 )

通過(guò)廣州沙面白天鵝賓館空調(diào)冷凍與冷卻水系統(tǒng)水泵低揚(yáng)程的系統(tǒng)分析、水力計(jì)算與設(shè)備選型等描述，說(shuō)明此空調(diào)工程水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)新型特點(diǎn)與工程實(shí)施難點(diǎn)。通過(guò)方案調(diào)整、水力計(jì)算、市場(chǎng)產(chǎn)品等進(jìn)行降阻分析，并采用了優(yōu)化管路、精簡(jiǎn)閥門(mén)和低阻構(gòu)件等辦法，實(shí)現(xiàn)了該空調(diào)水系統(tǒng)的低阻工程應(yīng)用?，F(xiàn)代高級(jí)酒店多采用水冷空調(diào)，此文對(duì)空調(diào)的水泵低揚(yáng)程應(yīng)用有一定的參考價(jià)值。

水力計(jì)算；降阻分析；管路優(yōu)化；低阻構(gòu)件；泵機(jī)串聯(lián)；直口基座；異面三通；空調(diào)能效比

1 工程概述

白天鵝賓館位于廣州市沙面，1990年被評(píng)為中國(guó)大陸首批五星級(jí)賓館，是國(guó)內(nèi)首間中合外資五星賓館；建筑高度98m，合30層，工程面積10.5萬(wàn)m2(空調(diào)面積約9.5萬(wàn)m2)，地上31層，地下1層。大樓由塔樓和裙樓組成：首至4層為裙樓，為大堂及餐飲等；5至30層為塔樓，為客房。

賓館原空調(diào)系統(tǒng)于1983年投入使用，經(jīng)30年運(yùn)行，出現(xiàn)設(shè)備舊、效率低、故障多等問(wèn)題；業(yè)主按“建設(shè)為廣州第一家國(guó)際化白金五星級(jí)酒店”的改造目標(biāo)，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行改造，提出“降低運(yùn)營(yíng)成本，響應(yīng)綠色環(huán)保”，要求新空調(diào)系統(tǒng)的能耗更低、自控程度更高。

2012年，除工程主體外，外墻、機(jī)電、裝修及園林等專(zhuān)業(yè)開(kāi)始更新改造；2015年，酒店重新開(kāi)張。按大樓主體不變，參考國(guó)內(nèi)、外同類(lèi)地區(qū)低能耗星級(jí)酒店的空調(diào)工程案例，結(jié)合目前市場(chǎng)設(shè)備、材料及工具的性能水平，空調(diào)冷凍、冷卻水系統(tǒng)采用了系統(tǒng)優(yōu)化、管路便捷、直口基座、閥門(mén)后置、低阻構(gòu)件等技術(shù)措施，并在施工、調(diào)試階段成功運(yùn)行；其中冷凍、冷卻水泵揚(yáng)程分別降低了25.0%[=(32-24)/32]、28.5%[=(28-20)/28](見(jiàn)表1)，水系統(tǒng)低阻工程技術(shù)的低能耗作用明顯。

2 系統(tǒng)優(yōu)化

空調(diào)制冷系統(tǒng)主要由冷水機(jī)組、橫流式冷卻塔、冷凍水泵、冷卻水泵、管道、閥門(mén)及末端設(shè)備等組成；裝機(jī)容量9848kW(2800RT)。冷凍供、回水溫度為7℃、15℃，冷卻供、回水溫度為30℃、35℃。管路為異程布置。

2.1 水泵方案

如圖1、2：傳統(tǒng)式的原方案7臺(tái)水泵(6用1備)、5臺(tái)主機(jī)均與管路并聯(lián)，泵、機(jī)獨(dú)立備用；新方案則泵機(jī)合一，泵機(jī)串聯(lián)后與管路并聯(lián)，泵與機(jī)組對(duì)備用。

在工程設(shè)計(jì)招標(biāo)圖階段，采用傳統(tǒng)式的圖1系統(tǒng)，設(shè)計(jì)各7臺(tái)冷凍泵與冷卻泵，由于7臺(tái)同型號(hào)水泵需匹配兩種制冷量的冷水機(jī)組，故水泵的參數(shù)需考慮兼顧性而裕量稍大。在工程設(shè)計(jì)施工圖階段，經(jīng)考察同類(lèi)型熱帶地區(qū)新加坡等地的低能耗星級(jí)酒店，改用如圖2系統(tǒng)，冷凍泵、冷卻泵與冷水機(jī)組三者組對(duì)合一；由于只考慮每臺(tái)泵只與某冷水機(jī)組匹配性，水泵的參數(shù)裕量比原來(lái)小。如表1，新方案裝泵用電容量變小。

圖1 原系統(tǒng)流程圖

圖2 新系統(tǒng)流程圖

表1 水泵概況表

方案項(xiàng)目冷卻泵冷凍泵原方案參數(shù)292/28/30,7臺(tái)145/32/18.5,7臺(tái)總功率(kW)210.0129.5新方案參數(shù)544/20/45,3臺(tái);277/20/22,2臺(tái)290/24/30,3臺(tái);145/24/15,2臺(tái)總功率(kW)179.0120.0

注：參數(shù)145/24/15為145CMH/24mH2O/15kW；其余同。

2.2 水力計(jì)算

對(duì)冷卻水系統(tǒng)，按天面冷卻塔與空調(diào)主機(jī)房平面布置、結(jié)構(gòu)標(biāo)高、管井大樣、設(shè)備尺寸、機(jī)電專(zhuān)業(yè)管線(xiàn)綜合布置圖等，擬定冷卻管路軸測(cè)圖，如圖3。

圖3 冷卻管路軸測(cè)圖

(1)沿程阻力計(jì)算(管粗糙度取0.2mm)

表2 冷卻管路沿程阻力表(部分)

序號(hào)管路規(guī)格管徑(m)長(zhǎng)度(m)水量(CMH)流速(m/s)比摩阻力(Pa/m)沿程阻力(Pa)沿程阻力(mH2O)1-2DN1250.1262621.38163.40326.800.03…12-13DN5000.50521119762.7475.00158.251.5813-14DN2500.2571.52471.32195.00292.500.03小計(jì)3.44

(2)局部阻力計(jì)算

表3 冷卻管路局部阻力表(部分)

序號(hào)部件規(guī)格數(shù)量局部阻力系數(shù)流速(m/s)單位阻力(Pa/個(gè))局部阻力(Pa)局部阻力(mH2O)1-2彎頭DN12510.261.382482480.02…6-7三通DN500×25010.51.566086080.06蝶閥DN25010.261.563163160.03過(guò)濾器DN2501/1.56//0.20軟接頭DN25010.181.562192190.027-8大小頭DN250×20010.551.566696690.07止回閥DN2501/1.56//0.15…小計(jì)8.16

(3)冷卻管路阻力計(jì)算

按產(chǎn)品資料：冷水機(jī)組冷凝水阻4.33mH2O，冷卻塔高差4.8mH2O；進(jìn)水出口壓力取0.2mH2O。得：阻力和=(3.44+8.16+4.33+4.80+0.20)×1.1=20.93×1.1=23.02(mH2O)=230(kPa)。

(4)冷凍水系統(tǒng)阻力計(jì)算同上。

2.3 降阻分析

從表2、表3、圖3及計(jì)算知：可從降低局部阻力系數(shù)、減少管路部件、選用低阻構(gòu)件(閥門(mén)或設(shè)備)等方面降低系統(tǒng)水阻。

3 降阻措施

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)空間結(jié)構(gòu)、設(shè)備分布位置、材料設(shè)備尺寸、市場(chǎng)供應(yīng)條件等，從優(yōu)化管路、減少部件、低阻構(gòu)件等方面考慮降低管路阻力。

3.1 優(yōu)化管路

以冷卻水系統(tǒng)位為例。如圖3：管路中的彎頭、三通等部件多、分布廣；按水力計(jì)算書(shū)可知：局部阻力占管路阻力39%(=8.16/20.93)。一般地，機(jī)房、天面、管井等處的管路安裝空間較好，管路對(duì)接可采用靴三通、斜三通或異面三通等方式(如圖4)，部件的可選擇性強(qiáng)。機(jī)電工程管線(xiàn)及設(shè)備布置是建筑物的特征之一；其外在觀感已成為各項(xiàng)優(yōu)質(zhì)工程評(píng)比的前提條件；現(xiàn)階段，機(jī)電工程(特別是設(shè)備機(jī)房)的成行成線(xiàn)、橫平豎直已成為工程驗(yàn)收的基本要素。此時(shí)，直三通、靴三通因“直”為絕大多數(shù)工程業(yè)主接受，斜三通、異面三通因錯(cuò)綜布置、管路斜接的“斜”而難以盛行。

圖4 管路三通大樣

表4 四種三通對(duì)比表

編號(hào)三通名稱(chēng)局部阻力系數(shù)安裝特點(diǎn)①直三通A加工簡(jiǎn)單,無(wú)需管件②靴三通A/3導(dǎo)流彎頭制作尺寸精度高③斜三通A/245度彎頭位置需現(xiàn)場(chǎng)確定④異面三通A/4異面,無(wú)需管件;裝配精度高

圖5 主機(jī)房設(shè)備平面圖

本工程，通過(guò)近30年的一期空調(diào)運(yùn)行記錄，項(xiàng)目業(yè)主、設(shè)計(jì)院及施工單位等共識(shí)到管路的“斜”大有可用，在工程實(shí)施時(shí)突破傳統(tǒng)“直”，在施工圖深化設(shè)計(jì)階段便采用管路便捷法，最大限度利用空間、最大可能地降低管路局部阻力系數(shù)。如圖5。

圖6 機(jī)房設(shè)備剖面圖

圖7 冷卻泵機(jī)并聯(lián)與串聯(lián)管路對(duì)比圖

實(shí)際上，有規(guī)律的、局部統(tǒng)一的“斜”接管路不但能降低水阻，也能帶來(lái)管道工程的另一種藝術(shù)美，見(jiàn)圖6所示的剖面圖。

3.2 精簡(jiǎn)閥門(mén)

如圖2，泵機(jī)串聯(lián)合一，泵機(jī)間無(wú)主管過(guò)渡；泵的安裝基礎(chǔ)、閥門(mén)與管件數(shù)量與安裝位置等均發(fā)生變化，如圖7。

(1)直口基座

泵機(jī)串聯(lián)后，減少了泵與機(jī)間管路、閥門(mén)等。

泵機(jī)并聯(lián)時(shí)，泵端接管高度可通過(guò)分支管自由調(diào)整，不受主機(jī)接入端高度限制；串聯(lián)后，兩者管路減少、間距縮小，兩者端口高度難以統(tǒng)一。為此，設(shè)置直口基座：利用鋼構(gòu)或混凝土制造一水泵高臺(tái)基礎(chǔ)，以便泵機(jī)兩端口方便連接。如圖8。

因直口基座較高，體積較大，考慮到穩(wěn)定性與

防腐性，一般采用混凝土；但需結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)復(fù)核平面荷載。

(2)閥門(mén)后置

見(jiàn)圖7：泵機(jī)串聯(lián)后，Y型過(guò)濾器、止回閥、蝶閥的數(shù)量或安裝位置發(fā)生了變化；特別是，原位于泵、機(jī)間的止回閥改于機(jī)后。

如圖7：與并聯(lián)相比，串聯(lián)泵出水端至止回閥間的管路與閥門(mén)數(shù)量發(fā)生變化：在管路上串接一主機(jī)，形成泵出水端至止回閥間的水阻較大(主機(jī)冷凝器水阻暫按4mH2O考慮)；此時(shí)需核查止回閥的單向、緩閉功能。而且，如圖6：止回閥安裝方向呈60°傾角，選用止回閥亦需注意。

(3)減少閥門(mén)

實(shí)踐證明，冷卻泵機(jī)串聯(lián)經(jīng)配置直口基座、止回閥后置等技術(shù)改造，可滿(mǎn)足工程要求；其減少3個(gè)閥門(mén)及1段管路；按水力計(jì)算書(shū)，約可減少0.34mH2O水阻。

(4)冷凍泵、機(jī)串聯(lián)同理。

3.3 低阻構(gòu)件

如水力計(jì)算：主機(jī)、末端、冷卻塔及閥門(mén)等的水阻是管路阻力的另一主要組成部分；又，上述設(shè)備由廠家專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)，受現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)空間與荷載影響較?。粡S家試驗(yàn)條件充分，研發(fā)低阻設(shè)備可行性好。

圖8 直口基座示意圖

(1)冷水機(jī)組

冷水機(jī)組基本上都是定型產(chǎn)品，其蒸發(fā)器、冷凝器都是與壓縮機(jī)的大小配套。為此，設(shè)計(jì)方、施工方與設(shè)備廠家聯(lián)合研發(fā)，選用大容量的蒸發(fā)器與冷凝器，以降低系統(tǒng)阻力；700RT和350RT的冷水機(jī)組分別選用了1400RT和700RT的蒸發(fā)器與冷凝器。

工程選用特靈牌定制產(chǎn)品系列，如表5：

表5 冷水機(jī)組水阻表(單位：mH2O)

名稱(chēng)700RT冷水機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品定制產(chǎn)品350RT冷水機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品定制產(chǎn)品冷凝器阻力8.003.947.804.33蒸發(fā)器阻力7.502.287.002.36

(2)冷卻塔

本工程冷水機(jī)組采用定制、大容量冷凝器,有利于提高冷水機(jī)組的換熱效果；在水阻方面，在考慮樓板承重的基礎(chǔ)上，可適當(dāng)增加冷卻塔的投影面積，以降低塔體揚(yáng)程。

(3)末端設(shè)備

風(fēng)機(jī)盤(pán)管、風(fēng)柜等末端設(shè)備的水阻需明確；本工程選用產(chǎn)品相關(guān)參數(shù)如表6：

表6 末端設(shè)備水阻表

名稱(chēng)鋼管規(guī)格(mm)水阻(mH2O)風(fēng)機(jī)盤(pán)管Ф12.7≤2風(fēng)柜Ф16.0≤4

(4)過(guò)濾器

由水力計(jì)算表可知：過(guò)濾器水阻因不同規(guī)格產(chǎn)品的特性差異較大。泵口原方案選用Y型過(guò)濾器，因其過(guò)濾器面積小且濾網(wǎng)多為大孔徑不銹鋼孔板內(nèi)附細(xì)濾網(wǎng)，水阻達(dá)1～3mH2O。經(jīng)市場(chǎng)調(diào)查，選用籃式過(guò)濾器；一般地，空調(diào)水系統(tǒng)允許直徑2mm內(nèi)的雜質(zhì)，可選用10目濾器(即每英寸10目數(shù)，孔徑2.0mm)。

兩者常見(jiàn)型號(hào)參數(shù)對(duì)比如表7：

表7 DN250過(guò)濾器水阻系數(shù)對(duì)比表

名稱(chēng)有效過(guò)濾面積(m2)流速(m/s)水阻(mH2O)籃式0.1211.650.20Y型0.0521.651.00

籃式過(guò)濾器體積較大，需較大安裝空間，選用時(shí)需注意。工程選用籃式。

4 低阻效果

按照合同要求，白天鵝賓館空調(diào)改造后的全年能效比EER須達(dá)到5.4的國(guó)際先進(jìn)水平。采用此系統(tǒng)低阻工程技術(shù)，并運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)主機(jī)房?jī)?yōu)化管道布置，選購(gòu)低水阻的冷水機(jī)組、末端及閥門(mén)，管道連接大量使用30～40度彎頭與異面三通；降低了水泵揚(yáng)程，從而減少了水泵電機(jī)功率。這為空調(diào)系統(tǒng)EER達(dá)標(biāo)目標(biāo)產(chǎn)生積極作用；也給行業(yè)帶來(lái)一定的工程應(yīng)用參考。

5 小結(jié)

自2012年，該空調(diào)工程進(jìn)行了近三年的更新改造；2015年6月，酒店重新?tīng)I(yíng)業(yè)。按此水系統(tǒng)低阻技術(shù)指導(dǎo)實(shí)施的空調(diào)工程運(yùn)行正常，節(jié)能效果已初具效果。

項(xiàng)目業(yè)主、設(shè)計(jì)與施工方等不滿(mǎn)足于國(guó)內(nèi)空調(diào)工程節(jié)能技術(shù)，走出國(guó)門(mén)，至新加坡等工程技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家低能耗星級(jí)酒店作實(shí)地學(xué)習(xí)，并結(jié)合本地市場(chǎng)設(shè)備、材料及工具的性能水平，對(duì)空調(diào)改造工程方案作系統(tǒng)分析，并形成此技術(shù)。新舊方案對(duì)比，冷凍、冷卻水泵揚(yáng)程分別降低了25.0%、28.5%(見(jiàn)表1)；此技術(shù)工程的低能耗作用明顯。

《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50736-2012)[S]

AC Water System Low Resistance Engineering of White Swan Hotel

HUANG Jianlin，PENG Congbo，Huang Hang

( Guangdong industrial equipment installation limited company )

Through a description system analysis hydraulic calculation equipment selection of Guangzhou Shamian Island White Swan Hotel′s AC chilled water & cooling water bump lower lift，indicating that this kind of AC water system design features and implement difficulty.Make a reducing resistance analysis by Project Adjustmenthydraulic calculation market produce，We can perform this workaround to realize the engineering application，be at：optimum pipelinesimplify valuelower resistance member.Now，Water-cooled AC is utilized by most modern advanced hote，this paper has a reference in the kind of the engineer.

Hydraulic calculation；Reducing Resistance analysis；Optimum pipeline；Lower resistance member；Series of bump and water chilling unit；Straight port base；Antarafacial tee；EER.

2016-10-9

鐘云源(1968-)，男，工程師，從事機(jī)電工程施工管理。Email：798568092@qq.com

ISSN1005-9180(2017)02-038-06

TU831 文獻(xiàn)標(biāo)示碼：B

10.3969/J.ISSN.1005-9180.2017.02.008