李 蒨

(中鐵建設(shè)集團(tuán)有限公司 北京 100040)

1 引言

隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國內(nèi)外城市超高層建筑在逐年增加，大型綜合體項(xiàng)目也越來越多，同時(shí)人們對(duì)生活舒適度的要求也越來越高[1]。中央空調(diào)系統(tǒng)在工程中已然成為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化配置，為了保證主機(jī)和控制系統(tǒng)能夠高效、節(jié)能工作，做好系統(tǒng)水力平衡調(diào)節(jié)是必不可少的一項(xiàng)工作[2-3]。

2 工程概況

龍光世紀(jì)工程位于南寧市最頂級(jí)商務(wù)辦公區(qū)的核心地段，為城市超高層(400 m)地標(biāo)性建筑，建成后為核心區(qū)域內(nèi)超高層酒店辦公樓、超高層公寓式辦公樓、商業(yè)核心。工程商業(yè)及辦公區(qū)域分別采用中央空調(diào)夏季制冷、冬季不制暖模式；酒店區(qū)域采用夏季制冷、冬季制暖模式。

因該工程制冷系統(tǒng)較龐大，管道路由復(fù)雜，造成部分干線水管彎曲較多，水阻增大，導(dǎo)致部分泵組揚(yáng)程不足，同時(shí)由于末端負(fù)荷不夠出現(xiàn)水流不足等情況，導(dǎo)致系統(tǒng)調(diào)試?yán)щy[4]。樓層數(shù)量多、支路分布廣、末端設(shè)備多、調(diào)試工作持續(xù)時(shí)間長，對(duì)水力平衡調(diào)試工作增加了難度[5]。

3 水力平衡關(guān)鍵技術(shù)

水力平衡技術(shù)是解決空調(diào)冷、熱水系統(tǒng)平衡的有效方法[6-7]。通過管道直徑、設(shè)備參數(shù)選型、管道路由及末端設(shè)備相關(guān)配置，計(jì)算比摩阻及水阻，找到最不利端問題。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)已安裝設(shè)備，調(diào)整靜態(tài)平衡閥使水流量達(dá)到平衡，從而實(shí)現(xiàn)末端水流均勻、實(shí)現(xiàn)室內(nèi)工況符合設(shè)計(jì)要求，達(dá)到水力平衡條件[8-9]。

3.1 壓差旁通閥設(shè)置

在分水器和集水器之間旁通管處，裝設(shè)自力式壓差閥智能感壓裝置，自動(dòng)檢測(cè)壓差變化[10-12](見圖1)。當(dāng)壓差在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)，該閥為關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)壓差超出設(shè)定值時(shí)，閥門自動(dòng)打開，部分流量從此經(jīng)過，并在智能感壓裝置的作用下自動(dòng)調(diào)節(jié)開度，保持閥門兩端壓差相對(duì)恒定，即實(shí)際工作壓差為設(shè)定壓差，以保證機(jī)組流量不小于限制值。因此可有效保護(hù)冷(熱)源機(jī)組，提高其運(yùn)行穩(wěn)定性，并可有效保持整個(gè)系統(tǒng)的平衡狀態(tài)和節(jié)能效果[13]。該閥為電動(dòng)壓差旁通閥的替代產(chǎn)品，其優(yōu)點(diǎn)是無需外來動(dòng)力，靠系統(tǒng)本身壓力工作，有效地提高了機(jī)組的運(yùn)行安全系數(shù)，比傳統(tǒng)電動(dòng)旁通閥更為安全可靠，解決了電動(dòng)旁通閥對(duì)電的依賴、降低了電路出現(xiàn)問題時(shí)對(duì)機(jī)組造成損傷的機(jī)率，并且自力式壓差閥便于安裝、節(jié)省費(fèi)用。

3.2 水泵出水口裝設(shè)限流止回閥

限流止回閥安裝于水泵出口，在單泵啟動(dòng)和非全數(shù)設(shè)計(jì)工作泵工作時(shí)，對(duì)工作泵起限制流量的作用，使水泵在較高效率狀態(tài)下工作，比傳統(tǒng)型閥門減少耗能約15% ～20%，提高了系統(tǒng)的節(jié)能率[14]。該閥具有微阻緩閉止回功能，無關(guān)閉噪聲、零回流，可以有效地防止電動(dòng)機(jī)在水泵低揚(yáng)程、大流量、低效率時(shí)發(fā)生過載現(xiàn)象，防止超額定電流燒電機(jī)現(xiàn)象的發(fā)生，最大限度地減少水泵、管道等設(shè)備的損耗和故障率；平衡功能可有效提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性、節(jié)能性和舒適性。

圖1 壓差旁通調(diào)節(jié)閥設(shè)置

3.3 連續(xù)調(diào)節(jié)、開關(guān)式調(diào)節(jié)

新風(fēng)機(jī)組、空氣處理機(jī)組通過電動(dòng)調(diào)節(jié)閥對(duì)流量的連續(xù)調(diào)節(jié)來滿足末端設(shè)備負(fù)荷變化的要求[15]。風(fēng)機(jī)盤管通過電動(dòng)二通閥控制開關(guān)時(shí)間比來調(diào)節(jié)流經(jīng)末端設(shè)備的平均流量。這兩種調(diào)節(jié)方式在一定程度上滿足了系統(tǒng)的要求，但是隨著空調(diào)系統(tǒng)的大型化，由系統(tǒng)其它區(qū)域調(diào)節(jié)導(dǎo)致的動(dòng)態(tài)水力失衡程度越來越大，使流量調(diào)節(jié)精度明顯降低，系統(tǒng)的舒適性和節(jié)能性變差，這就必須采取合理措施來削弱或屏蔽水力失衡問題。

3.4 合理選型與設(shè)置平衡閥

該工程回水管選用丹佛斯MSV-F2系列靜態(tài)平衡閥。該平衡閥用于供熱和制冷定流量水系統(tǒng)中平衡流量；閥門標(biāo)配閥位指示和行程限制；閥桿罩與行程限制集成為一體；閥門設(shè)定值可被鎖定；具有關(guān)斷功能。

靜態(tài)平衡閥分級(jí)設(shè)置：對(duì)支路上各個(gè)末端進(jìn)行平衡時(shí)，將支路看作為一個(gè)單元。該單元對(duì)其外部流量的調(diào)整有成比例的反應(yīng)，上一級(jí)合作閥門能夠較容易地補(bǔ)償這種變化。單元的各支路使用立管平衡閥作為合作閥門來進(jìn)行平衡。立管上的所有單元構(gòu)成一個(gè)較大的單元，其流量可使用立管上的平衡閥門來調(diào)節(jié)。最后將每個(gè)立管作為一個(gè)單元相互平衡，而立管上的平衡閥作為合作閥門，逐級(jí)進(jìn)行調(diào)試，達(dá)到管路的水力平衡。

3.5 增加機(jī)房設(shè)備、管道的減振措施，減少水泵振動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的影響

(1)為了使設(shè)備振動(dòng)不影響正常工況，選取浮動(dòng)減振臺(tái)。設(shè)備層基礎(chǔ)全部采用浮動(dòng)減振臺(tái)座，落地支架采用彈簧減振，固定在上層樓板的支架也選用彈簧減振支架(見圖2)，減少設(shè)備及管道振動(dòng)，降低管道紊流對(duì)管道壓力及流量的影響。

圖2 浮動(dòng)減振臺(tái)座

(2)為了滿足隔音降噪要求，機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備振動(dòng)不傳導(dǎo)到上層或下層。塔樓中間層的設(shè)備房采用整體機(jī)房樓板減振(見圖3)，可有效隔絕設(shè)備的振動(dòng)傳導(dǎo)，保證設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

圖3 機(jī)房樓板整體減振結(jié)構(gòu)示意

3.6 機(jī)電管道減振及聲學(xué)處理

機(jī)房?jī)?nèi)管道采用25 mm變形量外置式彈簧減振器支承，并與結(jié)構(gòu)隔離。減振范圍為管井前全部且長度不小于30 m。采用專業(yè)外置式彈簧減振器支承，與結(jié)構(gòu)隔離(見圖4)。

圖4 彈簧減振支架布置示意

4 系統(tǒng)調(diào)試

4.1 調(diào)試系統(tǒng)范圍及內(nèi)容

調(diào)試區(qū)域包括裙房商業(yè)區(qū)、1#樓辦公區(qū)、酒店后勤區(qū)及酒店高區(qū)的制冷調(diào)試。

根據(jù)設(shè)計(jì)流量采用丹佛斯平衡閥專用儀器測(cè)量各支路平衡閥流量，使其接近設(shè)計(jì)值。

4.2 調(diào)試周期

自裙房商業(yè)制冷開始，分別對(duì)商業(yè)制冷系統(tǒng)、辦公制冷系統(tǒng)、酒店后勤區(qū)制冷系統(tǒng)、酒店高區(qū)制冷系統(tǒng)進(jìn)行全面調(diào)試，調(diào)試周期12個(gè)月左右。

(1)完成所有機(jī)房BA控制末端點(diǎn)位開孔及傳感器安裝與制冷系統(tǒng)注水、試壓工作。沖洗階段，為了防止焊渣等雜物進(jìn)入設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)制作安裝臨時(shí)連通管注水沖洗。

(2)完成機(jī)房制冷系統(tǒng)保溫及水泵、制冷機(jī)組單機(jī)試運(yùn)行，并對(duì)設(shè)備基礎(chǔ)減振器進(jìn)行調(diào)試、校正。

(3)完成B3～61層各環(huán)路流量實(shí)測(cè)實(shí)量，調(diào)整靜態(tài)平衡閥、調(diào)試末端設(shè)備及試運(yùn)行。水泵、制冷主機(jī)、冷卻塔開啟后，立管末端進(jìn)行排氣，各層干管逐層開啟閥門后，末端風(fēng)機(jī)盤管閥門逐臺(tái)開啟排氣，測(cè)試溫度。

(4)酒店低區(qū)完成壓差控制閥調(diào)整，使整個(gè)管網(wǎng)符合設(shè)計(jì)流量要求，達(dá)到水力平衡。

5 超高層系統(tǒng)調(diào)試注意事項(xiàng)

(1)超高層建筑末端設(shè)備數(shù)量眾多，系統(tǒng)多數(shù)采用分區(qū)換熱二次供水。由于各分區(qū)換熱機(jī)房所在位置距制冷機(jī)房距離不同，系統(tǒng)調(diào)試前應(yīng)進(jìn)行水力計(jì)算，分析出各分區(qū)系統(tǒng)所需流量、管道沿程阻力等。

(2)超高層建筑系統(tǒng)工作壓力超過或接近1.6 MPa，施工前需復(fù)核系統(tǒng)工作壓力是否與設(shè)計(jì)一致。

(3)水泵出口為系統(tǒng)壓力最大處，考慮安全系數(shù)，軟接頭工作壓力應(yīng)為系統(tǒng)工作壓力的1.5倍。如系統(tǒng)工作壓力大于1.0 MPa，水泵出口軟接頭工作壓力應(yīng)選用2.5 MPa。

(4)系統(tǒng)定壓補(bǔ)水裝置、真空脫氣機(jī)等設(shè)備選型應(yīng)滿足系統(tǒng)最大工作壓力。

(5)靜態(tài)平衡閥選型及安裝應(yīng)滿足產(chǎn)品說明書要求。

(6)水力平衡調(diào)試過程中，系統(tǒng)應(yīng)滿負(fù)荷運(yùn)行。

6 調(diào)試前后效果對(duì)比及社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析

6.1 調(diào)試前后效果對(duì)比分析

(1)調(diào)試前各末端冷熱不均，近冷遠(yuǎn)熱；調(diào)試后各樓層溫度相差不超過±2℃。

調(diào)試前，系統(tǒng)中遠(yuǎn)離水泵的末端資用壓差不足，流量無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求；而靠近水泵的末端資用壓差過余，流量超過設(shè)計(jì)要求，造成系統(tǒng)水量分布不勻。

通過系統(tǒng)水力平衡調(diào)試，使系統(tǒng)中各末端壓差基本一致，流量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)水量分部均勻，各末端溫度基本一致。

(2)調(diào)試前系統(tǒng)水量比設(shè)計(jì)流量大，系統(tǒng)大流量小溫差運(yùn)行；調(diào)試后接近設(shè)計(jì)值運(yùn)行。

該工程設(shè)計(jì)流量為2 890 m3/h，冷凍水進(jìn)出水溫度為10.5℃/5.5℃，溫差5℃。

調(diào)試前，系統(tǒng)水流量為3 000 m3/h，供回水溫度11℃/7℃，溫差4℃。通過系統(tǒng)水力平衡調(diào)試，系統(tǒng)水流量2 890 m3/h，供回水溫度為10.7℃/5.7℃，溫差5℃，接近設(shè)計(jì)值。

6.2 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析

超高層空調(diào)水系統(tǒng)水力平衡技術(shù)在工程中的應(yīng)用，不僅節(jié)省了施工成本、縮短了調(diào)試交付工期，而且大大降低了能源消耗，對(duì)工程品質(zhì)有較大提升。由于采用了新技術(shù)，施工過程對(duì)環(huán)境的影響降低到最小，取得了良好的社會(huì)效益。經(jīng)過空調(diào)水系統(tǒng)水力平衡實(shí)際調(diào)試及運(yùn)行2年時(shí)間分析，超高層水力平衡技術(shù)符合項(xiàng)目調(diào)試運(yùn)行要求，經(jīng)濟(jì)效益明顯，并且減少了人力、物力、時(shí)間成本投入，體現(xiàn)了現(xiàn)代超高層建筑經(jīng)濟(jì)節(jié)能綠色發(fā)展理念。節(jié)約費(fèi)用見表1。

表1 節(jié)約費(fèi)用統(tǒng)計(jì)萬元

7 結(jié)論

通過對(duì)工程水力平衡技術(shù)進(jìn)行研究分析，解決了超高層建筑空調(diào)水系統(tǒng)水力失衡的普遍難題，有效縮短了調(diào)試周期、提高了運(yùn)行效率，可為后續(xù)類似超高層建筑空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試、運(yùn)行提供依據(jù)，為現(xiàn)代超高層建筑經(jīng)濟(jì)節(jié)能、綠色環(huán)保發(fā)展方向提供參考。