服裝批發大廈空調系統現狀檢測淺析

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【摘要】對廣州市某服裝批發大廈內的空調系統進行了檢測，主要測試了主機冷凍水流量，冷凍水和冷卻水進出水溫，對制冷機房和冷凍水管路現狀進行了勘查，分析了大廈空調系統存在的一些問題，根據測試和勘查結果，提出了一些切實可行的改造建議，改造后，大廈的空調系統可不僅滿足室內人員的舒適要求，還可以為大廈以后平衡水量、更換主機奠定條件。

【關鍵詞】空調系統；檢測；改造

0概況

廣州某服裝批發大廈毗鄰廣州火車站，1992年建成使用，當時建筑面積共約4萬平方米，其中空調面積約3萬平方米，大廈地下一層為車庫和設備用房，夾層為西郊商場，屬于另一業主單位所有，1～6樓為專業服裝市場。1～6樓專業市場采用集中中央空調供冷，由單臺制冷量均為420冷噸的1#、2#、3#共3臺主機作為冷源。1999年該大廈進行了加建，加建區位于大廈的西南角，從2樓加建至9樓，加建區中央空調區面積約為1.2萬平方米，加建時增加了1臺制冷量為550冷噸的4#制冷主機為加建區提供空調冷凍水，其制冷系統原理詳見圖1。由于該大廈位于火車站商圈的核心地段，是中國十大專業服裝批發市場之一，平時人流量非常大，當室外溫度大于等于33℃時，大廈室內溫度達26℃以上，局部地區甚至達到28℃以上，不能很好的滿足客戶對大廈室內空調環境的要求。受業主委托，我院與某機電安裝公司組成聯合體對大廈空調系統進行了現場勘查和檢測，找出了大廈空調系統存在的一些問題，并提出了一些切實可行的改造方案。

1大廈空調系統現狀檢測及管路現狀

1.1主機部分

1-3#制冷主機已運行18年，4#空調主機已運行11年，全部進入老化期。聯合檢測組和制冷機廠家一起在2011年9月27日對主機的進出水溫和流量等各項數據進行了檢測，測試結果見表1。表分析測試數據，發現1#主機冷凍水回水溫度與其他2臺主機冷凍水回水溫度相差較大，由于1-3#制冷主機回水都是從回水總管分支后再接至各主機蒸發器，理論上回水溫度應該相同或相差很小，因此可以認為1#主機冷凍水回水溫度測試數據有誤，剔除掉1#主機回水溫度的數據，我們可以認為3臺主機的平均供水溫度為（8.2+8.1+8.2）/3=8.2（取小數點后一位有效數據），平均回水溫度為：（11.8+11.7）/2=11.8（取小數點后一位有效數據），可得三臺主機在測試當天的總供冷量為：4.19×985×（11.8-8.2）/3.6=4127kW，3臺主機額定總冷量為：420RT×3（臺數）×3.516（換算單位）=4430kW，1-3#制冷主機在測試日當天的供冷量為額定供冷量的93%（4127/4430=0.93）。4#制冷主機在測試日當天的供回水溫度為7.5/10.3℃，流量為480m³/h，可得4#主機在測試當天的實際供冷量為：4.19×480×（10.3-7.5）/3.6=1564kW，4#主機額定制冷量為：550RT×3.516=1934kW，實際供冷量為額定制冷量的81%（1564/1934）。根據以上分析結果，1-3#制冷主機在運行了18年之后實際供冷量還能有額定制冷量的93%，冷量衰減較小，4#主機運行11年后實際供冷量卻只有額定制冷量的81%，冷量衰減較大，這與常理不符。通過仔細分析測試數據，我們發覺1-3#制冷主機冷卻水回水溫度都是28℃左右，而4#主機冷卻水回水溫度卻達到了32℃，可見，冷卻水回水溫度相差較大，是導致1-3#制冷主機和4#制冷主機實際供冷量相差較大的主要原因。通過分析冷卻水泵的額定參數，4#主機對應的冷卻水泵額定流量為300m³/h，額定揚程為34米。而根據理論計算，4#主機對應的冷卻水泵額定流量應為：550RT×3.516/4.19/5×3.6×1.25=415m³/h。可以看出4#主機對應的冷卻水泵流量偏小了28%左右，而水泵揚程34米則偏大，目前水泵并非在最佳工況下運行。1-3#制冷主機在測試日當天室外溫度較低，冷卻水溫度為28℃左右時，實際供冷量為額定值的93%左右，根據冷卻水溫度每升高1℃，制冷機效率下降2～3%的經驗數據，可估算1-3#制冷主機在夏季炎熱天氣，冷卻水進水溫度在30℃時，實際供冷量約為額定制冷量的90%左右。4#主機在不更換冷卻水泵的情況下，實際供冷量按額定供冷量的80%計算，整個大廈在夏季工況下總供冷量約為（420×3×0.9+550×0.8）×3.516=5534kW，按照大廈目前的空調面積4.2萬平方米計算，單位空調面積冷指標約為132W/m2，遠小于商場類建筑200～250W/m2的冷指標。這樣導致的后果就是在夏季炎熱季節，大廈內室內溫度偏高，部分區域達到28℃，不能滿足室內人員的舒適性要求。

1.2空調末端部分

根據大廈工程部統計的空調末端數據，可得如下的統計表。由上表可知，整個大樓空調末端冷指標達到了329W/m2，舊區的1樓、2樓空調末端冷指標更是達到了509W/m2、470W/m2，完全能夠滿足要求，僅舊區5、6樓空調末端冷指標分別為223W/m2、221W/m2，有點偏低。聯合檢測組在2011年10月12日對大廈室內溫度的測試結果也顯示1、2樓室內溫度全部都在24～26℃之間，而5～6樓室內溫度大多數測點都在26～28℃之間，與統計結果基本相符。大廈擴建時，基本采用的是風機盤管加新風空調機組的方式，但當時設計時未預料大廈人流量如此大，設計新風量偏小，過渡季節無法充分利用室外新風來自然冷卻；原來1～5層的空調系統新風百葉同樣偏小，過渡季節能夠利用的新風量有限。這樣導致在室外溫度較低的12月～次年2月，制冷機仍然需要開啟制冷。

1.3空調水管管路現狀

由于本大廈建成以來，很多區域進行了改擴建，因此空調水系統管路非常復雜，根據現場勘查及咨詢大廈管理人員，了解了大廈現有的管路基本狀況。1992年建成時主要由一對DN400的供水立管從機房內上到首層后，沿中庭接至7樓屋面，中間分支各水平干管接至舊區1～5樓，然后再在屋面分支2路，一路下接去中庭表演區，一路再下接至六樓。1999年加建時，增加了一對立管從機房內接至夾層后沿中庭接至7樓屋面，在屋面繞行一段后再上升至9樓屋面，然后再接至加建區空調末端，具體管路系統詳圖2。在制冷機房內，主要空調設備及冷凍水管路走向如圖3。

2建議改造方案

由于本大廈內各租戶還在營業，因此建筑物內部空間不能進行施工改造，空調末端無法進行改造。主要對制冷系統和冷凍水干管系統進行改造。

2.1制冷系統改造

根據前面1.1節的分析數據，大廈目前空調面積約為4.2萬平方米，主機按200W/m2冷指標選型，則整個大廈高峰負荷約需：42000×0.2=8400kW，而目前現有的4臺主機可提供的冷量約為：5534kW，相差8400-5534=2866kW，因此建議新增一臺制冷量為800RT（2813kW）的制冷主機。現有制冷機房已無空間安裝新的制冷主機，機房旁邊的發電機房內原有3臺柴油發電機組，由于大廈對供電進行雙回路改造后，僅需1臺柴油發電機組即可，另外2臺可拆除，拆除2臺柴油發電機后。可在拆除發電機后將發電機房和制冷機房之間的隔墻拆除，然后再把剩余的1臺發電機房用新砌隔墻隔開，原來放置2臺發電機組的地方則可用來放置新增的800RT的制冷機組。空調水泵原則上采取：1～3#主機對應的水泵不更換，4#制冷主機的2臺冷卻水泵更換為2臺額定流量為415m³/h，額定揚程為23米的新冷卻水泵。新加800冷噸的主機選用2臺冷凍水泵（一用一備），2臺冷卻水泵（一用一備），經計算，冷凍水泵和冷卻水泵的流量分別為484m³/h、605m³/h，根據原有系統水泵前后的壓力表數據可估算選用的冷凍水泵為34米；冷卻水泵揚程計算為：10.5（機組冷凝器水阻）+5（冷卻塔噴嘴出口水阻及冷卻塔高度引起的水阻）+130（冷卻水管長）×0.04（單位管長水阻）=20.7米，考慮1.1的安全系數，水泵計算揚程為20.7×1.1=22.8米，最后確定選用冷卻水泵揚程為23米。為了保證制冷主機在較高的效率，考慮一定的富裕量，新增800冷噸主機配用一臺流量為700m³/h（實際為2臺350m³/h的冷卻塔拼裝組成）的超低噪音方形橫流式冷卻塔，新增冷卻塔可安裝在7樓屋面原來2臺發電機房用的冷卻塔拆除后的空間。冷卻水管可沿原來發電機冷卻水管路從機房引出至7樓屋面。同時，為了保證各支路冷水流量分配均勻，在空調立管和各樓層水平管不作大改動的情況下，在原空調制冷機房內增設分、集水器，并新增一路供、回水冷凍水干管供給空調末端。根據現場勘查的結果，擬在原制冷機房內選定2個位置放置分集水器，具體設置位置如圖4。

2.2冷凍水系統改造

通過統計分析本大廈空調末端的冷量，結合現場情況，空調冷凍水系統主要分成3個區域分別從分水器供水。最早建成的原舊區空調主干管改為僅負擔舊區1～4樓空調末端；原來加建時增加的空調冷凍水干管改為負擔舊區5～6樓、中庭表演區、配電房及舊區2個電梯間的空調末端；本次改造新增加的冷凍水干管則主要負責1999年加建區域的空調末端。改造后各干管負擔區域如表3。這樣分配后，干管1負擔的空調末端減少了，1～4層空調效果能得到有效保障，干管2由于在夾層拐彎繞行較多，水阻力較大，本次改造后負擔區域的空調末端相對較少，有利于整個管路的水力平衡；而干管3為新增管路，通過在屋面接駁原加建區的干管，有效減少了供水至加建區的水管長度和水阻，有利于提升加建區的空調效果。

3改造后擬達到的效果

通過增加1臺800RT的制冷主機，增設分、集水器，增設冷凍水管路后，能有效增大本大廈的空調供冷量，提高大廈內的室內舒適度；過渡季節可對各機組輪流停機，以達到延長各冷水機組的使用壽命的目的。同時，由于增設了分、集水器，通過調節干管上的調節閥門，可有效平衡各個區域的冷凍水量，防止各個區域過冷或過熱現象。以后需要再更換主機時，也可在不停止空調系統運行的情況下進行更換。

作者:郭林文 單位:廣東省建筑設計研究院