服装批发大厦空调系统现状检测浅析

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【摘要】对广州市某服装批发大厦内的空调系统进行了检测，主要测试了主机冷冻水流量，冷冻水和冷却水进出水温，对制冷机房和冷冻水管路现状进行了勘查，分析了大厦空调系统存在的一些问题，根据测试和勘查结果，提出了一些切实可行的改造建议，改造后，大厦的空调系统可不仅满足室内人员的舒适要求，还可以为大厦以后平衡水量、更换主机奠定条件。

【关键词】空调系统；检测；改造

0概况

广州某服装批发大厦毗邻广州火车站，1992年建成使用，当时建筑面积共约4万平方米，其中空调面积约3万平方米，大厦地下一层为车库和设备用房，夹层为西郊商场，属于另一业主单位所有，1～6楼为专业服装市场。1～6楼专业市场采用集中中央空调供冷，由单台制冷量均为420冷吨的1#、2#、3#共3台主机作为冷源。1999年该大厦进行了加建，加建区位于大厦的西南角，从2楼加建至9楼，加建区中央空调区面积约为1.2万平方米，加建时增加了1台制冷量为550冷吨的4#制冷主机为加建区提供空调冷冻水，其制冷系统原理详见图1。由于该大厦位于火车站商圈的核心地段，是中国十大专业服装批发市场之一，平时人流量非常大，当室外温度大于等于33℃时，大厦室内温度达26℃以上，局部地区甚至达到28℃以上，不能很好的满足客户对大厦室内空调环境的要求。受业主委托，我院与某机电安装公司组成联合体对大厦空调系统进行了现场勘查和检测，找出了大厦空调系统存在的一些问题，并提出了一些切实可行的改造方案。

1大厦空调系统现状检测及管路现状

1.1主机部分

1-3#制冷主机已运行18年，4#空调主机已运行11年，全部进入老化期。联合检测组和制冷机厂家一起在2011年9月27日对主机的进出水温和流量等各项数据进行了检测，测试结果见表1。表分析测试数据，发现1#主机冷冻水回水温度与其他2台主机冷冻水回水温度相差较大，由于1-3#制冷主机回水都是从回水总管分支后再接至各主机蒸发器，理论上回水温度应该相同或相差很小，因此可以认为1#主机冷冻水回水温度测试数据有误，剔除掉1#主机回水温度的数据，我们可以认为3台主机的平均供水温度为（8.2+8.1+8.2）/3=8.2（取小数点后一位有效数据），平均回水温度为：（11.8+11.7）/2=11.8（取小数点后一位有效数据），可得三台主机在测试当天的总供冷量为：4.19×985×（11.8-8.2）/3.6=4127kW，3台主机额定总冷量为：420RT×3（台数）×3.516（换算单位）=4430kW，1-3#制冷主机在测试日当天的供冷量为额定供冷量的93%（4127/4430=0.93）。4#制冷主机在测试日当天的供回水温度为7.5/10.3℃，流量为480m³/h，可得4#主机在测试当天的实际供冷量为：4.19×480×（10.3-7.5）/3.6=1564kW，4#主机额定制冷量为：550RT×3.516=1934kW，实际供冷量为额定制冷量的81%（1564/1934）。根据以上分析结果，1-3#制冷主机在运行了18年之后实际供冷量还能有额定制冷量的93%，冷量衰减较小，4#主机运行11年后实际供冷量却只有额定制冷量的81%，冷量衰减较大，这与常理不符。通过仔细分析测试数据，我们发觉1-3#制冷主机冷却水回水温度都是28℃左右，而4#主机冷却水回水温度却达到了32℃，可见，冷却水回水温度相差较大，是导致1-3#制冷主机和4#制冷主机实际供冷量相差较大的主要原因。通过分析冷却水泵的额定参数，4#主机对应的冷却水泵额定流量为300m³/h，额定扬程为34米。而根据理论计算，4#主机对应的冷却水泵额定流量应为：550RT×3.516/4.19/5×3.6×1.25=415m³/h。可以看出4#主机对应的冷却水泵流量偏小了28%左右，而水泵扬程34米则偏大，目前水泵并非在最佳工况下运行。1-3#制冷主机在测试日当天室外温度较低，冷却水温度为28℃左右时，实际供冷量为额定值的93%左右，根据冷却水温度每升高1℃，制冷机效率下降2～3%的经验数据，可估算1-3#制冷主机在夏季炎热天气，冷却水进水温度在30℃时，实际供冷量约为额定制冷量的90%左右。4#主机在不更换冷却水泵的情况下，实际供冷量按额定供冷量的80%计算，整个大厦在夏季工况下总供冷量约为（420×3×0.9+550×0.8）×3.516=5534kW，按照大厦目前的空调面积4.2万平方米计算，单位空调面积冷指标约为132W/m2，远小于商场类建筑200～250W/m2的冷指标。这样导致的后果就是在夏季炎热季节，大厦内室内温度偏高，部分区域达到28℃，不能满足室内人员的舒适性要求。

1.2空调末端部分

根据大厦工程部统计的空调末端数据，可得如下的统计表。由上表可知，整个大楼空调末端冷指标达到了329W/m2，旧区的1楼、2楼空调末端冷指标更是达到了509W/m2、470W/m2，完全能够满足要求，仅旧区5、6楼空调末端冷指标分别为223W/m2、221W/m2，有点偏低。联合检测组在2011年10月12日对大厦室内温度的测试结果也显示1、2楼室内温度全部都在24～26℃之间，而5～6楼室内温度大多数测点都在26～28℃之间，与统计结果基本相符。大厦扩建时，基本采用的是风机盘管加新风空调机组的方式，但当时设计时未预料大厦人流量如此大，设计新风量偏小，过渡季节无法充分利用室外新风来自然冷却；原来1～5层的空调系统新风百叶同样偏小，过渡季节能够利用的新风量有限。这样导致在室外温度较低的12月～次年2月，制冷机仍然需要开启制冷。

1.3空调水管管路现状

由于本大厦建成以来，很多区域进行了改扩建，因此空调水系统管路非常复杂，根据现场勘查及咨询大厦管理人员，了解了大厦现有的管路基本状况。1992年建成时主要由一对DN400的供水立管从机房内上到首层后，沿中庭接至7楼屋面，中间分支各水平干管接至旧区1～5楼，然后再在屋面分支2路，一路下接去中庭表演区，一路再下接至六楼。1999年加建时，增加了一对立管从机房内接至夹层后沿中庭接至7楼屋面，在屋面绕行一段后再上升至9楼屋面，然后再接至加建区空调末端，具体管路系统详图2。在制冷机房内，主要空调设备及冷冻水管路走向如图3。

2建议改造方案

由于本大厦内各租户还在营业，因此建筑物内部空间不能进行施工改造，空调末端无法进行改造。主要对制冷系统和冷冻水干管系统进行改造。

2.1制冷系统改造

根据前面1.1节的分析数据，大厦目前空调面积约为4.2万平方米，主机按200W/m2冷指标选型，则整个大厦高峰负荷约需：42000×0.2=8400kW，而目前现有的4台主机可提供的冷量约为：5534kW，相差8400-5534=2866kW，因此建议新增一台制冷量为800RT（2813kW）的制冷主机。现有制冷机房已无空间安装新的制冷主机，机房旁边的发电机房内原有3台柴油发电机组，由于大厦对供电进行双回路改造后，仅需1台柴油发电机组即可，另外2台可拆除，拆除2台柴油发电机后。可在拆除发电机后将发电机房和制冷机房之间的隔墙拆除，然后再把剩余的1台发电机房用新砌隔墙隔开，原来放置2台发电机组的地方则可用来放置新增的800RT的制冷机组。空调水泵原则上采取：1～3#主机对应的水泵不更换，4#制冷主机的2台冷却水泵更换为2台额定流量为415m³/h，额定扬程为23米的新冷却水泵。新加800冷吨的主机选用2台冷冻水泵（一用一备），2台冷却水泵（一用一备），经计算，冷冻水泵和冷却水泵的流量分别为484m³/h、605m³/h，根据原有系统水泵前后的压力表数据可估算选用的冷冻水泵为34米；冷却水泵扬程计算为：10.5（机组冷凝器水阻）+5（冷却塔喷嘴出口水阻及冷却塔高度引起的水阻）+130（冷却水管长）×0.04（单位管长水阻）=20.7米，考虑1.1的安全系数，水泵计算扬程为20.7×1.1=22.8米，最后确定选用冷却水泵扬程为23米。为了保证制冷主机在较高的效率，考虑一定的富裕量，新增800冷吨主机配用一台流量为700m³/h（实际为2台350m³/h的冷却塔拼装组成）的超低噪音方形横流式冷却塔，新增冷却塔可安装在7楼屋面原来2台发电机房用的冷却塔拆除后的空间。冷却水管可沿原来发电机冷却水管路从机房引出至7楼屋面。同时，为了保证各支路冷水流量分配均匀，在空调立管和各楼层水平管不作大改动的情况下，在原空调制冷机房内增设分、集水器，并新增一路供、回水冷冻水干管供给空调末端。根据现场勘查的结果，拟在原制冷机房内选定2个位置放置分集水器，具体设置位置如图4。

2.2冷冻水系统改造

通过统计分析本大厦空调末端的冷量，结合现场情况，空调冷冻水系统主要分成3个区域分别从分水器供水。最早建成的原旧区空调主干管改为仅负担旧区1～4楼空调末端；原来加建时增加的空调冷冻水干管改为负担旧区5～6楼、中庭表演区、配电房及旧区2个电梯间的空调末端；本次改造新增加的冷冻水干管则主要负责1999年加建区域的空调末端。改造后各干管负担区域如表3。这样分配后，干管1负担的空调末端减少了，1～4层空调效果能得到有效保障，干管2由于在夹层拐弯绕行较多，水阻力较大，本次改造后负担区域的空调末端相对较少，有利于整个管路的水力平衡；而干管3为新增管路，通过在屋面接驳原加建区的干管，有效减少了供水至加建区的水管长度和水阻，有利于提升加建区的空调效果。

3改造后拟达到的效果

通过增加1台800RT的制冷主机，增设分、集水器，增设冷冻水管路后，能有效增大本大厦的空调供冷量，提高大厦内的室内舒适度；过渡季节可对各机组轮流停机，以达到延长各冷水机组的使用寿命的目的。同时，由于增设了分、集水器，通过调节干管上的调节阀门，可有效平衡各个区域的冷冻水量，防止各个区域过冷或过热现象。以后需要再更换主机时，也可在不停止空调系统运行的情况下进行更换。

作者:郭林文 单位:广东省建筑设计研究院