高層建筑暖通空調(diào)工程中制冷系統(tǒng)管道設(shè)計(jì)及施工

林劍雄

摘 要：本文結(jié)合福建廈門象嶼集團(tuán)大廈空調(diào)工程項(xiàng)目，深入研究了制冷系統(tǒng)管道設(shè)計(jì)與施工中的難點(diǎn)問(wèn)題，并闡述了機(jī)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(shè)計(jì)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(shù)要點(diǎn)，以期為同類工程施工提供有益參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑;制冷系統(tǒng);管道設(shè)計(jì);管道施工

中圖分類號(hào)：TU83 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(gòu)件多、連接點(diǎn)多等特點(diǎn)，且管道安裝質(zhì)量直接影響制冷系統(tǒng)工作效果，要求安裝單位嚴(yán)格把關(guān)制冷管道設(shè)計(jì)和施工管理，確保制冷系統(tǒng)管道安裝符合技術(shù)規(guī)范和工程設(shè)計(jì)要求[1-3]。本文結(jié)合廈門象嶼集團(tuán)大廈空調(diào)工程項(xiàng)目，深入研究制冷系統(tǒng)管道設(shè)計(jì)和施工技術(shù)要點(diǎn)，以期為同類工程施工提供有益參考。

1 工程概況

象嶼集團(tuán)大廈空調(diào)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(cè)。根據(jù)工程設(shè)計(jì)，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(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容為施工圖紙范圍內(nèi)的空調(diào)工程，包括空調(diào)冷熱源、空調(diào)水、空調(diào)風(fēng)、變冷媒流量空調(diào)系統(tǒng)等。

2 工程技術(shù)難點(diǎn)和對(duì)策研究

在暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工中，工程施工難點(diǎn)問(wèn)題主要為管道泄漏、管道污堵、管道凝水滴漏等問(wèn)題。

2.1 管道泄漏

制冷管道泄漏是指系統(tǒng)氣密性失效，導(dǎo)致制冷系統(tǒng)制冷劑、冷卻水外溢，引起機(jī)組制冷效率下降、機(jī)組頻繁停機(jī)等問(wèn)題，如不及時(shí)處理可能造成壓縮機(jī)燒毀等嚴(yán)重后果。管道氣密性失效主要由制冷管道焊縫砂眼、裂縫問(wèn)題導(dǎo)致。為確保管道安裝質(zhì)量，應(yīng)加強(qiáng)管道焊接質(zhì)量控制，嚴(yán)格控制焊接質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)管道試壓確定管道滲漏點(diǎn)并及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)，防止焊縫質(zhì)量引發(fā)管道滲漏問(wèn)題[4-5]。

2.2 管道污堵

制冷管道運(yùn)行中，由于管道坡度設(shè)計(jì)不當(dāng)、管道清洗不到位等因素，可能導(dǎo)致管道內(nèi)雜物堵塞在毛細(xì)管道或過(guò)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(yùn)行。針對(duì)管道污堵問(wèn)題，一方面，要加強(qiáng)管道坡度設(shè)計(jì)，管道坡度向出口、末端方向按0.01～0.02設(shè)計(jì)，促進(jìn)制冷管道內(nèi)雜物排出;另一方面，還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)管道清潔，管道安裝前清理管道內(nèi)銹蝕、雜物、油污等，減少管道內(nèi)雜物量。同時(shí)，加強(qiáng)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(jìn)水質(zhì)量一致后方可結(jié)束。管道沖洗時(shí)，應(yīng)在控制閥、過(guò)濾器、儀表等位置加設(shè)盲板，防止雜物在管道局部富集;同時(shí)，管道沖洗后使用10～15 m/s的壓縮機(jī)進(jìn)行空氣吹掃，排空管道內(nèi)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(zhǎng)，管道與環(huán)境空氣接觸容易發(fā)生水凝結(jié)現(xiàn)象。為解決該問(wèn)題，該工程制冷管道設(shè)計(jì)時(shí)，一方面加強(qiáng)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(wèn)題發(fā)生;另一方面，末端管道向風(fēng)機(jī)管集水盤坡度設(shè)計(jì)為0.02，促進(jìn)管道凝水流向末端，減少滴漏問(wèn)題發(fā)生。

3 制冷系統(tǒng)管道設(shè)計(jì)

3.1 制冷系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

該工程中，制冷系統(tǒng)機(jī)房設(shè)在地下一層，冷源為2臺(tái)制冷量2 110 kW（600 RT）的電動(dòng)水冷變頻離心式冷水機(jī)組和2臺(tái)制冷量為824 kW的超低噪聲冷螺桿熱泵機(jī)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(qiáng)為1.0 MPa，冷卻水循環(huán)使用。冷卻塔和風(fēng)冷熱泵機(jī)組設(shè)在辦公樓屋面。

3.2 制冷管道設(shè)計(jì)

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(shè)備和閥門、儀表等附件連接形成封閉結(jié)構(gòu)，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(shè)計(jì)能夠滿足環(huán)境溫度控制和工程設(shè)計(jì)要求，應(yīng)對(duì)管道系統(tǒng)布置和管徑進(jìn)行確定。

3.2.1 制冷機(jī)組管道設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)制冷劑管道時(shí)，應(yīng)確保本工程內(nèi)各蒸發(fā)器得到充分供液，避免過(guò)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(shè)計(jì)吸氣管時(shí)，坡度朝向壓縮機(jī)方向（如圖1所示）。當(dāng)壓縮機(jī)低于蒸發(fā)器時(shí)，為避免制冷劑從蒸發(fā)器流向壓縮機(jī)，蒸發(fā)器回氣管應(yīng)向上彎曲至蒸發(fā)器高點(diǎn)后再接入壓縮機(jī)?？紤]到該工程2臺(tái)制冷機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，為防止制冷劑進(jìn)入未運(yùn)行壓縮機(jī)，須在曲軸箱上安裝均壓管和平衡管，以確保并聯(lián)壓縮機(jī)正常運(yùn)行。

3.2.2 排氣管設(shè)計(jì)。為防止冷凝液體流回壓縮機(jī)，壓縮器排氣管坡度設(shè)計(jì)為0.02（如圖2所示），坡向冷凝器。由于該工程機(jī)房空間相對(duì)較小，為確保管道操作和維修空間，排氣管道設(shè)計(jì)為U形彎管，防止冷凝后的制冷劑返回壓縮機(jī)，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(dòng)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(dòng)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(duì)室內(nèi)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(dòng)式管道連接，管道采用公稱直徑為250 mm的無(wú)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(shí)現(xiàn)制冷劑的調(diào)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(fù)荷時(shí)制冷劑在管道內(nèi)液體流速為0.8 m/s。

3.2.4 冷凝器至蒸發(fā)器管道設(shè)計(jì)。該工程中，為防止制冷劑自貯液器流入蒸發(fā)器時(shí)出現(xiàn)閃發(fā)氣體，將供液管與壓縮機(jī)吸氣閥緊貼設(shè)計(jì)，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(dòng)方向應(yīng)滿足室內(nèi)通風(fēng)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(shè)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(jié)合該工程制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)和制冷劑介質(zhì)要求，制冷機(jī)房制冷劑管道立管和橫管采用無(wú)縫鋼管，管道與設(shè)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(guò)50 mm時(shí)采用鍍鋅鋼管（螺紋連接），管徑介于50 ～ 250 mm時(shí)采用無(wú)縫鋼管（焊接），管徑大于250 mm時(shí)采用無(wú)縫鋼管（螺紋焊接）。

選擇管道附件時(shí)，冷彎彎頭曲率半徑不應(yīng)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(shí)應(yīng)注意管道內(nèi)介質(zhì)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(shù)要點(diǎn)

4.1 施工準(zhǔn)備

為確保制冷系統(tǒng)管道安裝質(zhì)量，管材進(jìn)場(chǎng)前必須經(jīng)質(zhì)量檢驗(yàn)，嚴(yán)格按工程設(shè)計(jì)要求檢查鋼管管徑、壁厚、材質(zhì)等指標(biāo)，經(jīng)檢查合格后分類堆放管理。土建施工過(guò)程中，安裝單位應(yīng)加強(qiáng)預(yù)留洞口位置、尺寸檢查，測(cè)量穿墻、穿樓板預(yù)留孔洞尺寸，確保制冷系統(tǒng)管道安裝符合工程設(shè)計(jì)要求。管道預(yù)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(shí)，應(yīng)對(duì)管道進(jìn)行除銹、涂油防銹處理。

4.2 管道支架安裝

安裝管道支架時(shí)，管道支吊架固定在建筑結(jié)構(gòu)上，支設(shè)在墻、柱、樓板、屋面板縫、屋架上弦等位置，且不應(yīng)影響建筑結(jié)構(gòu)安全。管道穿越墻體、樓板位置時(shí)，應(yīng)設(shè)置套管連接方式。管道接口位置不應(yīng)套管，以確保能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理管道滲漏問(wèn)題。套管連接時(shí)，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(zāi)順管道在不同樓層間蔓延。在相同管道支架內(nèi)，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(dòng)，公稱直徑50 mm及以上管道距離超過(guò)2 m和管道轉(zhuǎn)角位置至少設(shè)置1個(gè)防晃支架，管道末端位置間隔2 m設(shè)置防晃吊架，以此改善制冷管道振動(dòng)噪聲。

4.3 管道安裝

為防止管道內(nèi)雜物堵塞管道和閥門、儀表等附件，應(yīng)在管道安裝前使用高壓水槍沖洗管道，確保管道內(nèi)部干凈。同時(shí)，管道沖洗后應(yīng)加強(qiáng)管道質(zhì)量復(fù)核，全面檢查鋼管內(nèi)外有無(wú)裂縫、折疊、離層、結(jié)疤等問(wèn)題，若存在問(wèn)題，必須處理或調(diào)換后使用。處理鋼管損傷，如裂縫、折疊等問(wèn)題時(shí)，清除深度不超過(guò)公稱壁厚的12%，且清除后鋼管實(shí)際壁厚應(yīng)不小于公稱壁厚最小值。經(jīng)鋼管質(zhì)量檢查無(wú)誤后，按管道設(shè)計(jì)管徑、材質(zhì)、用途進(jìn)行管道編號(hào)和預(yù)組裝，經(jīng)預(yù)組裝無(wú)誤后，正式進(jìn)行管道安裝。立管和樓層橫管管道變徑安裝時(shí)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(wèn)題。管道安裝完成后，管道末端采用螺紋絲接方式，螺紋應(yīng)清潔規(guī)整，斷絲、缺絲數(shù)量不超過(guò)全扣數(shù)的10%，絲接外露螺紋2～3扣。管道焊接連接時(shí)，管道錯(cuò)開(kāi)偏差不得超過(guò)20%壁厚且不超過(guò)2 mm。變徑管道連接中，管徑差異不超過(guò)15%時(shí)，可對(duì)鋼管端部進(jìn)行變徑后焊接連接。當(dāng)管徑差異>15%時(shí)，采用異徑管對(duì)口焊接方式連接。鋼管接支管時(shí)，接口位置避開(kāi)焊縫或彎曲部位，當(dāng)支管與橫管連接結(jié)構(gòu)距彎頭部位較近時(shí)，接口焊縫距起彎點(diǎn)應(yīng)不小于100 mm。

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

4.4 閥門安裝

閥門安裝前，必須進(jìn)行外觀檢查和嚴(yán)密性檢查。閥門技術(shù)規(guī)格應(yīng)滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)閥門 標(biāo)志》（GB 12220—2015）要求，并經(jīng)強(qiáng)度試驗(yàn)和壓密性試驗(yàn)檢查合格后方可使用。強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，以制冷系統(tǒng)運(yùn)行壓力1.5倍作為強(qiáng)度試驗(yàn)壓力，試驗(yàn)時(shí)間不小于5 min，以閥門無(wú)滲漏為合格標(biāo)準(zhǔn)。嚴(yán)密性試驗(yàn)時(shí)，按公稱壓力1.1倍進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)閥門公稱直徑確定嚴(yán)密性試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間（如表2所示），以閥門密封面無(wú)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(shè)備，應(yīng)在鋼管焊接完成后分區(qū)、分段進(jìn)行沖洗吹掃。管道沖洗時(shí)，在管道最低點(diǎn)開(kāi)啟排污閥排出污水，待排污閥水質(zhì)恢復(fù)正常后安裝。使用10～15 m/s的壓縮機(jī)空氣吹掃，排空管道內(nèi)水分和雜物，管道驗(yàn)收合格后，安裝壓力表、膨脹閥等附件，并與制冷設(shè)備連接。管道沖洗時(shí)，為防止管道內(nèi)雜質(zhì)堵塞閥門、孔板、濾網(wǎng)、調(diào)節(jié)閥等設(shè)備，應(yīng)拆除沖洗段內(nèi)閥門等附件設(shè)備或加設(shè)盲板，待管道沖洗、吹掃完成后重新安裝附件設(shè)備并拆除盲板。

4.6 冷凍水與冷卻水試壓

根據(jù)工程設(shè)計(jì)，該工程系統(tǒng)試驗(yàn)壓力為1.5倍系統(tǒng)工作壓力。系統(tǒng)試壓時(shí)，按分層試驗(yàn)方法，在保持系統(tǒng)試驗(yàn)壓力下穩(wěn)壓10 min，以壓力無(wú)顯著下降現(xiàn)象為合格標(biāo)準(zhǔn)。然后將試壓壓力降至系統(tǒng)運(yùn)行壓力，穩(wěn)壓60 min，并檢查各樓制冷系統(tǒng)管道，重點(diǎn)檢查有無(wú)滲漏、堵塞等問(wèn)題。系統(tǒng)試壓時(shí)，以制冷系統(tǒng)管道壓力最不利點(diǎn)為控制點(diǎn)，系統(tǒng)壓力升至試壓壓力后，穩(wěn)壓10 min，最不利點(diǎn)壓力下降不應(yīng)超過(guò)0.02 MPa。將試壓壓力降至工作壓力后，應(yīng)檢查最不利點(diǎn)系統(tǒng)壓力是否滿足制冷系統(tǒng)運(yùn)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(yīng)對(duì)管道做好保溫措施。管道保溫施工時(shí)，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(yīng)密實(shí)、無(wú)空隙。保溫施工前，管道應(yīng)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(qiáng)保溫施工外，還應(yīng)當(dāng)涂刷專用防腐保溫膠水，直線段無(wú)須涂抹膠水。

5 結(jié)語(yǔ)

在建筑工程制冷系統(tǒng)管道施工中，應(yīng)根據(jù)制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，合理確定設(shè)備間管道連接方式、管材和管徑，并根據(jù)制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)加強(qiáng)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(shù)要點(diǎn)，確保制冷系統(tǒng)管道設(shè)計(jì)與安裝符合工程設(shè)計(jì)要求管理。

參考文獻(xiàn)：

[1]張吉超，王青.淺談建筑暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的優(yōu)化控制策略[J].居舍，2021（23）：173-174.

[2]李曉靜.制冷劑再循環(huán)間接冷卻蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)與性能研究[D].天津：天津商業(yè)大學(xué)，2021：79.

[3]董浩.蒸發(fā)面積對(duì)重力再循環(huán)間接冷卻制冷系統(tǒng)效率的影響研究[D].天津：天津商業(yè)大學(xué)，2021：83-85.

[4]白旭升.制冷系統(tǒng)泄漏檢測(cè)方法的應(yīng)用與展望[J].節(jié)能，2021（4）：77-79.

[5]王冰.暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)中的環(huán)保節(jié)能技術(shù)[J].科技風(fēng)，2020（36）：8-9.