林劍雄

摘 要：本文結合福建廈門象嶼集團大廈空調工程項目，深入研究了制冷系統(tǒng)管道設計與施工中的難點問題，并闡述了機組管道、排氣管、冷凝器至貯液器管道和冷凝器至蒸發(fā)器管道等設計思路，分析了管道支架、管道安裝、閥門安裝、管道沖洗和管道試壓等環(huán)節(jié)施工技術要點，以期為同類工程施工提供有益參考。

關鍵詞：高層建筑;制冷系統(tǒng);管道設計;管道施工

中圖分類號：TU83 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）32-0087-04

Design and Construction of Refrigeration System Pipeline in HVAC Engineering of High-Rise Buildings

LIN Jianxiong

（Xiamen Xiangyu Harbor Development and Construction Co.， Ltd.， Xiamen Fujian 361000）

Abstract： Combined with the air conditioning project of Xiamen Xiangyu Group building， this paper deeply studies the difficult problems in the design and construction of refrigeration system pipeline， studies the design ideas of unit pipeline， exhaust pipe， condenser to reservoir pipeline and condenser to evaporator pipeline， and expounds the pipeline support， pipeline installation， valve installation the key points of pipeline flushing and pipeline pressure test are expected to provide useful reference for the construction of similar projects.

Keywords： high-rise building;refrigeration system;piping design;pipeline construction

在高層建筑工程中，制冷系統(tǒng)管道安裝具有空間小、構件多、連接點多等特點，且管道安裝質量直接影響制冷系統(tǒng)工作效果，要求安裝單位嚴格把關制冷管道設計和施工管理，確保制冷系統(tǒng)管道安裝符合技術規(guī)范和工程設計要求[1-3]。本文結合廈門象嶼集團大廈空調工程項目，深入研究制冷系統(tǒng)管道設計和施工技術要點，以期為同類工程施工提供有益參考。

1 工程概況

象嶼集團大廈空調工程位于福建廈門湖里保稅區(qū)港中路與嶼南四路交叉口東南側。根據(jù)工程設計，該工程建筑為11層高層建筑，整體地下室3層，工程總用地面積為17 497.197 m，總建筑面積為97 714.35 m，其中地上建筑面積62 900 m2，地下建筑面積34 814.35 m。項目建設內容為施工圖紙范圍內的空調工程，包括空調冷熱源、空調水、空調風、變冷媒流量空調系統(tǒng)等。

2 工程技術難點和對策研究

在暖通空調制冷系統(tǒng)設計與施工中，工程施工難點問題主要為管道泄漏、管道污堵、管道凝水滴漏等問題。

2.1 管道泄漏

制冷管道泄漏是指系統(tǒng)氣密性失效，導致制冷系統(tǒng)制冷劑、冷卻水外溢，引起機組制冷效率下降、機組頻繁停機等問題，如不及時處理可能造成壓縮機燒毀等嚴重后果。管道氣密性失效主要由制冷管道焊縫砂眼、裂縫問題導致。為確保管道安裝質量，應加強管道焊接質量控制，嚴格控制焊接質量標準，通過管道試壓確定管道滲漏點并及時進行修補，防止焊縫質量引發(fā)管道滲漏問題[4-5]。

2.2 管道污堵

制冷管道運行中，由于管道坡度設計不當、管道清洗不到位等因素，可能導致管道內雜物堵塞在毛細管道或過濾器等部位，造成管道堵塞，局部制冷管道不通，影響制冷系統(tǒng)正常運行。針對管道污堵問題，一方面，要加強管道坡度設計，管道坡度向出口、末端方向按0.01～0.02設計，促進制冷管道內雜物排出;另一方面，還應當加強管道清潔，管道安裝前清理管道內銹蝕、雜物、油污等，減少管道內雜物量。同時，加強管道沖洗，在管道最不利位置排污口觀察沖洗效果，直至管道排水與進水質量一致后方可結束。管道沖洗時，應在控制閥、過濾器、儀表等位置加設盲板，防止雜物在管道局部富集;同時，管道沖洗后使用10～15 m/s的壓縮機進行空氣吹掃，排空管道內水分和雜物，管道全部吹掃完成后安裝管道附件。

2.3 管道凝水滴漏

制冷系統(tǒng)管道安裝中，由于安裝工程量大、管道較長，管道與環(huán)境空氣接觸容易發(fā)生水凝結現(xiàn)象。為解決該問題，該工程制冷管道設計時，一方面加強制冷管道保溫措施，減少制冷管道與空氣接觸，避免管道凝水問題發(fā)生;另一方面，末端管道向風機管集水盤坡度設計為0.02，促進管道凝水流向末端，減少滴漏問題發(fā)生。

3 制冷系統(tǒng)管道設計

3.1 制冷系統(tǒng)總體設計

該工程中，制冷系統(tǒng)機房設在地下一層，冷源為2臺制冷量2 110 kW（600 RT）的電動水冷變頻離心式冷水機組和2臺制冷量為824 kW的超低噪聲冷螺桿熱泵機組聯(lián)合供冷。冷水供回水溫度為7/12 ℃，制冷系統(tǒng)工作壓強為1.0 MPa，冷卻水循環(huán)使用。冷卻塔和風冷熱泵機組設在辦公樓屋面。

3.2 制冷管道設計

制冷管道是制冷系統(tǒng)的重要組成部分，其作用是將冷源、冷凝區(qū)、節(jié)流閥、蒸發(fā)器等制冷設備和閥門、儀表等附件連接形成封閉結構，使制冷劑在制冷系統(tǒng)中循環(huán)，發(fā)揮中央制冷系統(tǒng)裝置的作用。為確保制冷管道設計能夠滿足環(huán)境溫度控制和工程設計要求，應對管道系統(tǒng)布置和管徑進行確定。

3.2.1 制冷機組管道設計。設計制冷劑管道時，應確保本工程內各蒸發(fā)器得到充分供液，避免過大的壓力損失，并充分考慮制冷系統(tǒng)管道操作和維修檢修空間要求。設計吸氣管時，坡度朝向壓縮機方向（如圖1所示）。當壓縮機低于蒸發(fā)器時，為避免制冷劑從蒸發(fā)器流向壓縮機，蒸發(fā)器回氣管應向上彎曲至蒸發(fā)器高點后再接入壓縮機。考慮到該工程2臺制冷機并聯(lián)運行，為防止制冷劑進入未運行壓縮機，須在曲軸箱上安裝均壓管和平衡管，以確保并聯(lián)壓縮機正常運行。

3.2.2 排氣管設計。為防止冷凝液體流回壓縮機，壓縮器排氣管坡度設計為0.02（如圖2所示），坡向冷凝器。由于該工程機房空間相對較小，為確保管道操作和維修空間，排氣管道設計為U形彎管，防止冷凝后的制冷劑返回壓縮機，并安裝單向閥控制流向。

3.2.3 冷凝器至貯液器管道。冷凝器至貯液器管道包括兩種，即直通式和波動式。直通式連接方式適用于流速為0.5 m/s的制冷系統(tǒng)，波動式適用于0.5 m/s以上流速管道，考慮到該工程建筑面積較大，對室內制冷效果要求較高，為防止因制冷劑流速不足而影響制冷效果。因此該工程采用波動式管道連接，管道采用公稱直徑為250 mm的無縫鋼管（焊接），管道閥門阻力較小的是角閥。角閥中心至冷凝器出口距離不小于200 mm。貯液器頂部平衡管與冷凝器頂部連通，制冷劑自貯液器底部流出，以此實現(xiàn)制冷劑的調節(jié)和循環(huán)控制。冷凝器液體與貯液器高差為350 mm。最大負荷時制冷劑在管道內液體流速為0.8 m/s。

3.2.4 冷凝器至蒸發(fā)器管道設計。該工程中，為防止制冷劑自貯液器流入蒸發(fā)器時出現(xiàn)閃發(fā)氣體，將供液管與壓縮機吸氣閥緊貼設計，并采用隔熱保溫材料做保溫處理。蒸發(fā)式空氣冷凝器流動方向應滿足室內通風管道與蒸發(fā)器出口排管接觸要求，并在蒸發(fā)器入口位置設置熱力膨脹閥（如圖3所示），防止制冷劑回流。

3.3 管材及管件選型。

結合該工程制冷系統(tǒng)設計和制冷劑介質要求，制冷機房制冷劑管道立管和橫管采用無縫鋼管，管道與設備、儀表采用法蘭連接方式，管道采用焊接連接方式。冷卻水管采用鍍鋅鋼管，管道采用焊接、法蘭和螺紋連接方式。制冷劑管道和冷卻水管管徑不超過50 mm時采用鍍鋅鋼管（螺紋連接），管徑介于50 ～ 250 mm時采用無縫鋼管（焊接），管徑大于250 mm時采用無縫鋼管（螺紋焊接）。

選擇管道附件時，冷彎彎頭曲率半徑不應小于4倍管道外徑。三通采用順通、Y形彎頭或斜三通。閥門選用符合制冷劑要求的專用閥門，安裝時應注意管道內介質流向。壓力表選擇0～2.5 MPa壓力表，低壓容器選用0～1.6 MPa壓力表。

4 制冷系統(tǒng)管道安裝技術要點

4.1 施工準備

為確保制冷系統(tǒng)管道安裝質量，管材進場前必須經(jīng)質量檢驗，嚴格按工程設計要求檢查鋼管管徑、壁厚、材質等指標，經(jīng)檢查合格后分類堆放管理。土建施工過程中，安裝單位應加強預留洞口位置、尺寸檢查，測量穿墻、穿樓板預留孔洞尺寸，確保制冷系統(tǒng)管道安裝符合工程設計要求。管道預留孔洞尺寸較制冷管道外徑大50～100 mm，以滿足管道順利穿越施工要求。管道施工時，應對管道進行除銹、涂油防銹處理。

4.2 管道支架安裝

安裝管道支架時，管道支吊架固定在建筑結構上，支設在墻、柱、樓板、屋面板縫、屋架上弦等位置，且不應影響建筑結構安全。管道穿越墻體、樓板位置時，應設置套管連接方式。管道接口位置不應套管，以確保能夠及時發(fā)現(xiàn)和處理管道滲漏問題。套管連接時，套管與墻體裝飾面、樓板底部平齊，上部高出樓層地面20～50 mm，并采用防火巖棉封堵套管縫隙，防止火災順管道在不同樓層間蔓延。在相同管道支架內，制冷系統(tǒng)管道供水管和回水管間距不得小于200 mm，防止管道之間形成冷橋。為防止制冷管道晃動，公稱直徑50 mm及以上管道距離超過2 m和管道轉角位置至少設置1個防晃支架，管道末端位置間隔2 m設置防晃吊架，以此改善制冷管道振動噪聲。

4.3 管道安裝

為防止管道內雜物堵塞管道和閥門、儀表等附件，應在管道安裝前使用高壓水槍沖洗管道，確保管道內部干凈。同時，管道沖洗后應加強管道質量復核，全面檢查鋼管內外有無裂縫、折疊、離層、結疤等問題，若存在問題，必須處理或調換后使用。處理鋼管損傷，如裂縫、折疊等問題時，清除深度不超過公稱壁厚的12%，且清除后鋼管實際壁厚應不小于公稱壁厚最小值。經(jīng)鋼管質量檢查無誤后，按管道設計管徑、材質、用途進行管道編號和預組裝，經(jīng)預組裝無誤后，正式進行管道安裝。立管和樓層橫管管道變徑安裝時采用三通接頭焊接方式，防止管道連接縮小管道橫截面積和出現(xiàn)水擊問題。管道安裝完成后，管道末端采用螺紋絲接方式，螺紋應清潔規(guī)整，斷絲、缺絲數(shù)量不超過全扣數(shù)的10%，絲接外露螺紋2～3扣。管道焊接連接時，管道錯開偏差不得超過20%壁厚且不超過2 mm。變徑管道連接中，管徑差異不超過15%時，可對鋼管端部進行變徑后焊接連接。當管徑差異>15%時，采用異徑管對口焊接方式連接。鋼管接支管時，接口位置避開焊縫或彎曲部位，當支管與橫管連接結構距彎頭部位較近時，接口焊縫距起彎點應不小于100 mm。

制冷管道分支管安裝時，端部與支管表面間隙應不超過2 mm，管端應加工為馬鞍形，不得將支管插入主管管孔內。制冷管道采用法蘭連接時，管道與法蘭采用雙面焊接方式，法蘭內側焊縫小于法蘭密封面。為控制管道焊接質量，防止管道出現(xiàn)制冷液滲漏問題，該工程加強管道焊接焊縫質量檢查（如表1所示）。

4.4 閥門安裝

閥門安裝前，必須進行外觀檢查和嚴密性檢查。閥門技術規(guī)格應滿足國家標準《工業(yè)閥門 標志》（GB 12220—2015）要求，并經(jīng)強度試驗和壓密性試驗檢查合格后方可使用。強度試驗時，以制冷系統(tǒng)運行壓力1.5倍作為強度試驗壓力，試驗時間不小于5 min，以閥門無滲漏為合格標準。嚴密性試驗時，按公稱壓力1.1倍進行試驗，根據(jù)閥門公稱直徑確定嚴密性試驗持續(xù)時間（如表2所示），以閥門密封面無滲漏為合格。

4.5 管道沖洗

管道安裝完成后，為防止管道焊接后形成的焊渣、鐵屑等雜物堵塞閥門、儀表等設備，應在鋼管焊接完成后分區(qū)、分段進行沖洗吹掃。管道沖洗時，在管道最低點開啟排污閥排出污水，待排污閥水質恢復正常后安裝。使用10～15 m/s的壓縮機空氣吹掃，排空管道內水分和雜物，管道驗收合格后，安裝壓力表、膨脹閥等附件，并與制冷設備連接。管道沖洗時，為防止管道內雜質堵塞閥門、孔板、濾網(wǎng)、調節(jié)閥等設備，應拆除沖洗段內閥門等附件設備或加設盲板，待管道沖洗、吹掃完成后重新安裝附件設備并拆除盲板。

4.6 冷凍水與冷卻水試壓

根據(jù)工程設計，該工程系統(tǒng)試驗壓力為1.5倍系統(tǒng)工作壓力。系統(tǒng)試壓時，按分層試驗方法，在保持系統(tǒng)試驗壓力下穩(wěn)壓10 min，以壓力無顯著下降現(xiàn)象為合格標準。然后將試壓壓力降至系統(tǒng)運行壓力，穩(wěn)壓60 min，并檢查各樓制冷系統(tǒng)管道，重點檢查有無滲漏、堵塞等問題。系統(tǒng)試壓時，以制冷系統(tǒng)管道壓力最不利點為控制點，系統(tǒng)壓力升至試壓壓力后，穩(wěn)壓10 min，最不利點壓力下降不應超過0.02 MPa。將試壓壓力降至工作壓力后，應檢查最不利點系統(tǒng)壓力是否滿足制冷系統(tǒng)運行要求。

4.7 管道保溫

制冷系統(tǒng)管道安裝完成并試壓后，為降低管道系統(tǒng)損失，減少管道冷橋現(xiàn)象發(fā)生，應對管道做好保溫措施。管道保溫施工時，保溫層材料采用氣密性良好、抗老化性能優(yōu)異的EPDM保溫材料，保溫施工應密實、無空隙。保溫施工前，管道應涂刷2道防銹漆，提高管道防銹防腐蝕性能。管道接縫部位除加強保溫施工外，還應當涂刷專用防腐保溫膠水，直線段無須涂抹膠水。

5 結語

在建筑工程制冷系統(tǒng)管道施工中，應根據(jù)制冷系統(tǒng)設計要求，合理確定設備間管道連接方式、管材和管徑，并根據(jù)制冷系統(tǒng)設計加強管道支架、管道安裝、閥門安裝、管道沖洗和管道試壓等環(huán)節(jié)施工技術要點，確保制冷系統(tǒng)管道設計與安裝符合工程設計要求管理。

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