都旭超 孟凡兵

1 北京科學(xué)中心

2 中國(guó)航空規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院有限公司

隨著人民生活水平的日°C提高，舒適性空調(diào)系統(tǒng)的使用越來越普遍，然而有許多空調(diào)系統(tǒng)自安裝完畢到竣工驗(yàn)收投入使用后就帶病運(yùn)行，不乏有一些重點(diǎn)工程、綠色建筑、優(yōu)秀建筑也存在此類問題。由于過程管控不嚴(yán)，驗(yàn)收流于形式，調(diào)適缺失或不到位，最終影響使用效果，帶病運(yùn)行，造成投資浪費(fèi)和能耗較高。特別是對(duì)于一些大型公共建筑，若想使空調(diào)系統(tǒng)發(fā)揮好作用，實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行，在設(shè)計(jì)、訂貨、安裝、調(diào)試、調(diào)適、運(yùn)行等每個(gè)環(huán)節(jié)都應(yīng)認(rèn)真對(duì)待，空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)試并非僅開機(jī)能運(yùn)轉(zhuǎn)、填報(bào)驗(yàn)收即可，而是從源頭到末端系統(tǒng)的有序調(diào)適，嚴(yán)格控制過程細(xì)節(jié)是系統(tǒng)發(fā)揮實(shí)效的關(guān)鍵因素。

1 工程及空調(diào)系統(tǒng)概況

北京科學(xué)中心為原中國(guó)科學(xué)技術(shù)館，在原建筑基礎(chǔ)上進(jìn)行了裝修改造，工程于2018 年3 月通過竣工驗(yàn)收，于2018 年9 月正式對(duì)外開放運(yùn)行。項(xiàng)目總建筑面積為43504 m2，其中：A 館22592 m2、B 館3823 m2。A館為主展館（圖1），主要功能是展廳，地下一層，地上5層，建筑高度45 m，每層的建筑面積為：地下一層4265 m2、一層4055 m2、二層4150 m2、三層4090 m2、四層2607 m2、五層1464 m2。地下一層至四層層高均為7 m，五層的層高從7 m 到14 m 不等，成旋轉(zhuǎn)上升形，從地下一層到五層上下空間連通。

圖1 A 館外景

A、B 館設(shè)集中冷源，位于A 館地下一層設(shè)置制冷機(jī)房?jī)?nèi)，總冷負(fù)荷3000 kW。機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置兩臺(tái)制冷量為1330 kW 和一臺(tái)662 kW 的水冷螺桿式冷水機(jī)組，設(shè)置3 臺(tái)立式離心冷凍水循環(huán)泵與1330 kW 冷水機(jī)對(duì)應(yīng)，兩用一備。設(shè)置兩臺(tái)立式離心冷凍水循環(huán)泵與662 kW 冷水機(jī)對(duì)應(yīng)，一用一備。

空調(diào)冷凍水供回水溫度為7/12°C，水系統(tǒng)為一級(jí)泵閉式循環(huán)系統(tǒng)，采用二管制水系統(tǒng)。冷源側(cè)采用定流量運(yùn)行，總供回水管之間設(shè)壓差控制旁通閥。負(fù)荷側(cè)空調(diào)機(jī)組末端設(shè)動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，風(fēng)機(jī)盤管設(shè)電動(dòng)兩通開關(guān)閥，負(fù)荷側(cè)為變流量運(yùn)行。建筑物內(nèi)各層水系統(tǒng)設(shè)計(jì)為異程式，各層風(fēng)機(jī)盤管支管回水管上設(shè)自力式動(dòng)態(tài)壓差平衡閥，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)水力平衡?？照{(diào)冷、熱水系統(tǒng)的補(bǔ)水、定壓、脫氣裝置設(shè)置在5層夾層內(nèi)，系統(tǒng)設(shè)真空脫氣機(jī)排除系統(tǒng)內(nèi)氣體。

其中A 館，地下一層至四層，每層有兩個(gè)空調(diào)機(jī)房，五層有一個(gè)空調(diào)機(jī)房。各層空調(diào)均為全空氣系統(tǒng)，采用一次回風(fēng)，過渡季可實(shí)現(xiàn)全新風(fēng)運(yùn)行，空調(diào)機(jī)組水管設(shè)計(jì)有動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，可根據(jù)室溫自動(dòng)調(diào)節(jié)。圖2 為A 館空調(diào)水系統(tǒng)原理圖。

圖2 A 館空調(diào)水系統(tǒng)原理圖

2 夏季運(yùn)行中的問題

1）上下層出現(xiàn)明顯溫度梯度。夏季A 館空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，出現(xiàn)地下一層到三層溫度偏低，經(jīng)實(shí)測(cè)展廳溫度約22～24°C，四層在25～26°C較適宜，五層非常熱，展廳溫度達(dá)到30°C，影響使用。

2）各風(fēng)口送風(fēng)溫差小。各層實(shí)測(cè)空調(diào)送風(fēng)口溫度和室溫見表1（室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度為26°C，6 月某日14:00點(diǎn)、7 月某日14:00 點(diǎn)、8 月某日15:00 點(diǎn)的室外溫度分別為35°C、37°C、33°C）。

表1 夏季A 館各層空調(diào)送風(fēng)口溫度和展廳內(nèi)的測(cè)量

3 問題分析

針對(duì)出現(xiàn)的問題，北京科學(xué)中心的后勤保障部組織原項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工、物業(yè)公司等相關(guān)人員共同進(jìn)行了商討。

經(jīng)核查設(shè)計(jì)圖紙，制冷機(jī)組總冷量滿足計(jì)算負(fù)荷需求且有一定裕量，水系統(tǒng)配置滿足計(jì)算和規(guī)范要求。

問題最為突出的五層展廳的空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置了一臺(tái)風(fēng)量為20000～30000 m3/h 的空調(diào)機(jī)組，該機(jī)組為雙速風(fēng)機(jī)，低速時(shí)為20000 m3/h，供冷量為185 kW，單位建筑面積冷負(fù)荷指標(biāo)115 W/m2，空調(diào)面積冷指標(biāo)為155 W/m2，經(jīng)核算滿足理論計(jì)算負(fù)荷且有一定裕量。風(fēng)機(jī)壓頭、水管管徑、風(fēng)管等末端裝置符合規(guī)范要求，且風(fēng)系統(tǒng)閥門開關(guān)狀態(tài)正確。

經(jīng)相關(guān)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)查看，發(fā)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)存在如下問題：

1）位于屋頂空調(diào)系統(tǒng)的高位定壓水箱內(nèi)水位見底，整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)水壓低，在五層空調(diào)機(jī)房回水管水未充滿，出現(xiàn)倒空現(xiàn)象，影響空調(diào)機(jī)組的供冷效果。

2）軟化水補(bǔ)水系統(tǒng)自動(dòng)控制失靈，不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)水。但現(xiàn)場(chǎng)記錄本上的每日例行檢查簽字正常。

3）五層空調(diào)機(jī)組設(shè)計(jì)為雙速風(fēng)機(jī)，分為高速和低速兩檔。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)了解和發(fā)現(xiàn)，自系統(tǒng)安裝完完畢后始終開啟低速檔運(yùn)行，未根據(jù)室內(nèi)外環(huán)境的需求自動(dòng)調(diào)速，自控系統(tǒng)失靈。在室內(nèi)負(fù)荷較大時(shí)，須開啟高速模式，以保證送風(fēng)量。

4）冷水機(jī)組冷凍水設(shè)計(jì)溫度為7/12°C，經(jīng)詢問現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員，平時(shí)大多開啟一臺(tái)1330 kW 的冷水機(jī)組，機(jī)組的供水溫度設(shè)定為10°C，基本沒有調(diào)整過，每日按時(shí)開關(guān)機(jī)。始終把另外機(jī)組當(dāng)備用機(jī)組，擔(dān)心開啟兩臺(tái)或多臺(tái)機(jī)組會(huì)引起管道超壓漏水。問題在于機(jī)組設(shè)定的供水溫度偏高，且冷水機(jī)組開機(jī)臺(tái)數(shù)僅1 臺(tái)，導(dǎo)致天氣較熱時(shí)供冷不足，影響空調(diào)機(jī)組供冷效果。

5）機(jī)房群控自動(dòng)化設(shè)施未正常投入使用過，平時(shí)由運(yùn)行人員手動(dòng)開啟和設(shè)定。運(yùn)行人員根據(jù)直觀判斷認(rèn)為一至四層空調(diào)很涼了，一臺(tái)制冷機(jī)組夠用了，認(rèn)為五層較熱是因空調(diào)機(jī)組小和送風(fēng)口出了問題。

6）整個(gè)空調(diào)的水系統(tǒng)平衡缺少調(diào)試和調(diào)適，經(jīng)詢問，工程竣工后，雖經(jīng)順利驗(yàn)收，整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)未進(jìn)行有效的有負(fù)荷聯(lián)動(dòng)調(diào)試，也未能根據(jù)工況變化進(jìn)行調(diào)適。由于地下一層～三層空調(diào)機(jī)組離制冷站較近，發(fā)現(xiàn)空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)冷凍水供回水管上閥門全部打開，未進(jìn)行水力平衡調(diào)試，導(dǎo)致此幾層的冷凍水流量過大。五層較遠(yuǎn)，出現(xiàn)冷凍水流量嚴(yán)重不足，甚至出現(xiàn)倒空，導(dǎo)致夏季時(shí)地下一層～三層空調(diào)的溫度較低，五層出現(xiàn)過熱現(xiàn)象。

7）A 館所有空調(diào)機(jī)組的水閥均處于手動(dòng)開啟狀態(tài)，且旁通閥打開，電動(dòng)溫控閥失靈，BA 系統(tǒng)未啟用，進(jìn)而加劇了五層冷水供應(yīng)不足，另外電動(dòng)溫控閥與設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥存在差異，不具備自動(dòng)平衡功能。

8）低層區(qū)域送風(fēng)溫差過小，風(fēng)量過大，造成過冷和風(fēng)機(jī)能耗過大，應(yīng)根據(jù)室溫及時(shí)調(diào)整風(fēng)機(jī)風(fēng)速，使送風(fēng)溫差滿足規(guī)范要求[1]，同時(shí)減少能源浪費(fèi)[2]。

9）冬季運(yùn)行并未反應(yīng)冷熱問題，因?yàn)殚_館時(shí)間在9 月份，經(jīng)過短暫的過渡季很快進(jìn)入冬季，A 館是上下連通的大空間建筑，受熱壓作用形成煙囪效應(yīng)，只要底層（加上有散熱器）和低區(qū)供熱足夠，熱空氣上浮，即便五層空調(diào)風(fēng)量很小和水量不足，室溫也會(huì)很高。夏季冷空氣是下沉，五層應(yīng)加大供冷量，下幾層應(yīng)減少供冷量，與冬季正相反。

4 問題的解決

針對(duì)以上問題，設(shè)計(jì)方結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況與工作組共同進(jìn)行了分析并給出了解決方案和措施，后勤保障部及物業(yè)公司及時(shí)進(jìn)行了調(diào)整，調(diào)整過程如下：

1）保證A 館空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)水系統(tǒng)的壓力，對(duì)頂層的定壓水箱及時(shí)進(jìn)行了補(bǔ)水，并讓物業(yè)運(yùn)行人員每天定期檢查水箱水位情況，做到及時(shí)補(bǔ)水。

2）進(jìn)一步完善定壓補(bǔ)水自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高低水位報(bào)警和自動(dòng)補(bǔ)水。

3）根據(jù)室外氣象條件，及時(shí)對(duì)冷水機(jī)組供水溫度進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)化冷水機(jī)組和冷凍泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，保證冷凍水供水溫度和流量，完善機(jī)房群控系統(tǒng)，不僅保證了冷凍水的供給，而且進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)優(yōu)化節(jié)能運(yùn)行。

4）及時(shí)根據(jù)室內(nèi)負(fù)荷狀態(tài)對(duì)空調(diào)機(jī)組的送風(fēng)量進(jìn)行調(diào)整，空調(diào)機(jī)組為雙速風(fēng)機(jī)，根據(jù)負(fù)荷需求調(diào)整高、低速。尤其是五層區(qū)域，冬季和夏季不同工況，受屋面負(fù)荷和大空間熱壓作用，存在較大差異，及時(shí)調(diào)整空調(diào)機(jī)組風(fēng)量。

5）對(duì)水系統(tǒng)進(jìn)行平衡調(diào)試，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，根據(jù)末端阻力，壓差和供回水溫差逐層有序調(diào)整閥門開度，做到層間相平衡，從而避免低區(qū)過流，供回水溫差過小，進(jìn)而修正回水溫度，避免由于回水溫度較低，冷水機(jī)組誤判末端負(fù)荷較小，造成僅開啟一臺(tái)冷水機(jī)組，不能滿足實(shí)際需求，影響舒適。

6）關(guān)閉所有空調(diào)機(jī)組水管內(nèi)旁通閥，完善自動(dòng)溫控閥，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，進(jìn)一步更換控制閥，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡。

5 小結(jié)

1）經(jīng)過上述調(diào)整后，對(duì)A 館室內(nèi)溫度進(jìn)行了重新測(cè)試，各層空間人員活動(dòng)區(qū)域溫度在25～26°C，滿足了舒適性需求。

2）設(shè)計(jì)、建造、安裝是投入過程，運(yùn)行調(diào)試非常重要，空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)試并非僅開機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)即可，而是從主機(jī)到末端系統(tǒng)有機(jī)調(diào)適。同時(shí)要加強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行中各項(xiàng)工作，如：做好運(yùn)行記錄，定時(shí)檢查關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀況，并責(zé)任到人。系統(tǒng)停用后，要按規(guī)定進(jìn)行保養(yǎng)，如：進(jìn)行反復(fù)沖洗，閥桿閥門黃油保護(hù)等工作。根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn)制定各種方案和操作規(guī)程，做好系統(tǒng)運(yùn)行事前計(jì)劃、事中控制、事后保養(yǎng)等工作。

3）調(diào)試不等于調(diào)適，空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行應(yīng)通過調(diào)適，滿足各個(gè)工況的自適應(yīng)運(yùn)行，同時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行隨工況變化大時(shí)要及時(shí)調(diào)適。

4）對(duì)于大空間上下連通的建筑，冬季受熱壓作用，夏季受屋面負(fù)荷和溫度梯度自然分層的影響[3]，同時(shí)結(jié)合大空間內(nèi)部面積和功能使用的實(shí)際情況，及時(shí)調(diào)整空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行工況。

5）水系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)水力平衡是空調(diào)系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵因素，系統(tǒng)不平衡，會(huì)造成系統(tǒng)各管路、設(shè)備流量不合理分配，出現(xiàn)不同空調(diào)區(qū)域產(chǎn)生冷熱不均等現(xiàn)象，影響舒適度，而且造成輸送能耗浪費(fèi)。

6）自動(dòng)控制系統(tǒng)是高投入系統(tǒng)，應(yīng)注重點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，有效控制，使自控系統(tǒng)發(fā)揮作用，避免成為擺設(shè)，運(yùn)行人員憑感覺運(yùn)行。

7）加強(qiáng)對(duì)物業(yè)運(yùn)行人員的技術(shù)培訓(xùn)工作，空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行前，讓物業(yè)運(yùn)行人員熟悉系統(tǒng)竣工圖紙、產(chǎn)品說明書等技術(shù)資料，必要時(shí)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)人員講解設(shè)計(jì)意圖。掌握系統(tǒng)的流程，管道的走向與布局，閥門的分布，設(shè)備的型號(hào)，規(guī)格和數(shù)量等以及風(fēng)管系統(tǒng)走向和布局。熟悉冷水機(jī)組、水泵、空調(diào)機(jī)組等設(shè)備的性能與有關(guān)技術(shù)參數(shù)，對(duì)于一些專業(yè)設(shè)備邀請(qǐng)廠家專業(yè)人員一同進(jìn)行調(diào)試。同時(shí)根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的大小，特點(diǎn)，編制調(diào)試計(jì)劃，計(jì)劃的內(nèi)容應(yīng)說明調(diào)試的目的，項(xiàng)目、方法、進(jìn)度和人員情況等[4]。

通過本工程案例，深刻認(rèn)識(shí)到設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)管運(yùn)行調(diào)試與調(diào)適以及物業(yè)運(yùn)維管理有機(jī)結(jié)合的重要性。如果各個(gè)環(huán)節(jié)過程管控不利，造成事倍功半，驗(yàn)收變成形式，從而影響使用效果，造成能量浪費(fèi)。

在今后的工程中，我們應(yīng)吸取教訓(xùn)，不以用戶投訴為唯一檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，提高過程把控，加強(qiáng)調(diào)試調(diào)適和維護(hù)管理，使設(shè)計(jì)理念落到實(shí)效，使投入的設(shè)備技術(shù)發(fā)揮功效。