大廈建筑溴化鋰機(jī)組技改研究

王曉東

上海井宿機(jī)電設(shè)備工程有限公司 上海 200063

現(xiàn)如今建筑工程的施工建設(shè)形式趨于多樣化，在大廈建筑的實(shí)用功能方面也提出了新的要求，既要求建筑具有豐富的功能性，同時(shí)還應(yīng)具有節(jié)能減排的作用。針對(duì)既有建筑而言，如能在固有項(xiàng)目的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)優(yōu)化改造，有利于實(shí)現(xiàn)建筑工程的綠色節(jié)能需要，提升運(yùn)行應(yīng)用過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)性。

1 改造工程難點(diǎn)問(wèn)題

1.1 老舊設(shè)備及管道拆除

在進(jìn)行溴化鋰機(jī)組技術(shù)改造工作時(shí)，首要的任務(wù)即拆除老舊設(shè)備及管道。然而結(jié)合實(shí)際情況可知，項(xiàng)目存在著施工場(chǎng)地較為狹小、設(shè)備較大、管道復(fù)雜的問(wèn)題，為拆除工作帶來(lái)了一定困難，同時(shí)拆除過(guò)程中的運(yùn)輸問(wèn)題是亟待解決的另一難題。與此同時(shí)，拆除過(guò)程中若缺乏有效規(guī)劃，只是單純按照設(shè)計(jì)進(jìn)行隨意拆除有可能引發(fā)事故。因此，在改造過(guò)程中，需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行具體分析，確保拆除施工的可靠性。

1.2 機(jī)組吊裝

此項(xiàng)目改造是將地下一層2臺(tái)溴化鋰機(jī)組更改為2臺(tái)1000冷噸的變頻離心式冷水機(jī)組，提升運(yùn)行效率，從而節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，促使建筑工程具有更為理想的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)還需更換與之對(duì)應(yīng)的冷凍水泵及冷卻水泵。在更換階段需要進(jìn)行原有機(jī)組的吊運(yùn)轉(zhuǎn)移，然后將新機(jī)組吊裝，而由于場(chǎng)地空間十分有限的現(xiàn)實(shí)情況，吊裝階段很可能致使機(jī)組碰觸到墻壁、其他機(jī)械設(shè)備等情況，無(wú)法確保機(jī)組的完整性，具有較高的吊運(yùn)安全風(fēng)險(xiǎn)[1]。

2 溴化鋰機(jī)組與高壓變頻離心式冷水機(jī)組對(duì)比分析

根據(jù)原有溴化鋰機(jī)組的運(yùn)行情況來(lái)看，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)17年的連續(xù)運(yùn)行，原有空調(diào)系統(tǒng)溴化鋰機(jī)組效率衰減，能耗較高且常發(fā)故障，而且在夏季極端高溫天氣時(shí)，冷凍機(jī)提供的制冷量明顯不足，因此只能關(guān)閉部分新風(fēng)系統(tǒng)，從而影響了室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量和空氣品質(zhì)。為了改變此現(xiàn)狀，提升空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，決定進(jìn)行立項(xiàng)改造施工。溴化鋰機(jī)組是以熱能為動(dòng)力，制冷效率相對(duì)較低，同時(shí)存在后期維修成本相對(duì)較高、壽命較短等問(wèn)題。相較于溴化鋰機(jī)組，高壓變頻離心式冷水機(jī)組首先在運(yùn)行效率上有了大幅提升；其次，該機(jī)組具有自動(dòng)變頻調(diào)整功能，能夠根據(jù)大廈負(fù)荷需求的實(shí)際情況，選擇適宜的運(yùn)行能力輸出，可起到節(jié)約能源的作用，有利于減少企業(yè)在制冷運(yùn)行成本方面的投入；最后，在后期運(yùn)行維護(hù)方面，該設(shè)備具有較高的運(yùn)行穩(wěn)定性，即使偶發(fā)故障問(wèn)題也較易查找原因并實(shí)施維修，對(duì)于節(jié)省運(yùn)維成本具有積極意義。

3 溴化鋰機(jī)組技術(shù)改造

3.1 吊裝工藝

在溴化鋰機(jī)組拆除工藝中，2臺(tái)舊溴化鋰機(jī)組由于體積大、機(jī)組本體沉重且受施工吊裝場(chǎng)地局限，必須解體分件進(jìn)出吊裝，最大件不得超過(guò)5噸、長(zhǎng)度小于5m；地下二層機(jī)房大門寬1.95m，大門向東拆除3.05m寬的墻體，保證舊設(shè)備運(yùn)出以及新設(shè)備進(jìn)入的空間位置，故總體拆除5m。

冷水機(jī)組設(shè)備從地下一層吊裝至地下二層的吊裝工藝如下所述：（1）在地下一層至地下二層樓梯處，樓頂二根400*600混凝土大梁上設(shè)置固定4只5噸吊耳，每只吊耳使用6只φ18mm膨脹螺栓固定在大梁兩側(cè)面，再把2只5T手拉葫蘆掛好，第一步準(zhǔn)備工作完成。（2）吊裝階段分為兩個(gè)部分，舊機(jī)組為第一部分，在啟動(dòng)吊裝前，安裝公司首先要把舊機(jī)組上方及周邊的接頭、管道割除分解，使其符合吊裝條件；新的機(jī)組運(yùn)過(guò)來(lái)后，吊裝盤移為第二部分，首先在大廈地庫(kù)前端有一塊比較寬的路段，選擇在此處進(jìn)行卸車、盤移，吊運(yùn)方式如圖1所示。

圖1 機(jī)組吊運(yùn)

（3）切割、分解完畢后，起重工依據(jù)復(fù)合條件，開(kāi)始吊裝盤移。盤移到地下一層堆放點(diǎn)，堆放時(shí)需做到堆放整齊，不能超出堆放點(diǎn)。（4）第一臺(tái)舊機(jī)組按件分批盤移到地下層，然后再把第二臺(tái)舊機(jī)組按照同樣的順序分批盤移到堆放點(diǎn)。（5）待2臺(tái)舊機(jī)組全部盤移結(jié)束后，將機(jī)組整理清除干凈，為新機(jī)組進(jìn)入做好準(zhǔn)備工作。（6）新機(jī)組卸完車后開(kāi)始盤移，由地下車庫(kù)入口處下去。（7）設(shè)備盤移至地庫(kù)收費(fèi)處時(shí)，存在一個(gè)最低處，地面到橫梁2.3m。（8）設(shè)備過(guò)收費(fèi)處時(shí)，要小心緩慢通過(guò)，收費(fèi)處有一臺(tái)階，約0.25m。（9）過(guò)了收費(fèi)處進(jìn)入地下一層，該層管道較多，最低處為2.3m，所以在盤移的過(guò)程中需保證穩(wěn)妥，切勿碰到通風(fēng)管道。（10）進(jìn)新機(jī)組時(shí)應(yīng)2臺(tái)機(jī)組型號(hào)是否一致，倘若型號(hào)存在差異則需要先進(jìn)里面一臺(tái)，在打有吊裝點(diǎn)的地方配合拼裝，拼裝完成后，將其盤移到指定地點(diǎn)就位。（11）第一臺(tái)新的拼裝結(jié)束后，可依照第一臺(tái)的順序再將第二臺(tái)拼裝就位。

3.2 變頻離心式冷水機(jī)組

3.2.1 冷源負(fù)荷

變頻離心機(jī)組主要為夏季供冷使用，根據(jù)大廈使用要求，供冷水溫設(shè)定為6/13℃。冷源以變頻離心冷水機(jī)組為主，機(jī)組位于地下二層機(jī)房?jī)?nèi)，單臺(tái)制冷量約為3492kw。冷熱源系統(tǒng)為獨(dú)立系統(tǒng)，在高層區(qū)域，每個(gè)房間亦按照24h供熱/供冷計(jì)算，該區(qū)域的制冷除了變頻離心式機(jī)組外，還包括風(fēng)冷冷水機(jī)組，總制冷量約為444.2kw。夏季供冷水溫度在7/12℃，空調(diào)工作壓力為0.6MPa，運(yùn)行時(shí)可根據(jù)實(shí)際需求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化調(diào)節(jié)。

3.2.2 機(jī)組變頻節(jié)能分析

變頻離心式冷水機(jī)組是一種速度可變化型的壓縮機(jī)，單機(jī)離心壓縮運(yùn)行的原理主要是依靠三相異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，具體以增速齒輪帶動(dòng)葉輪的高速旋轉(zhuǎn)，葉輪在高速運(yùn)行狀態(tài)下產(chǎn)生離心力，提升制冷劑氣體的運(yùn)行速度，之后再通過(guò)擴(kuò)壓室實(shí)現(xiàn)動(dòng)能向壓力的轉(zhuǎn)換，促使制冷劑從低壓狀態(tài)到高壓。離心壓縮機(jī)采用的葉輪是一種可調(diào)節(jié)的導(dǎo)流葉片，該結(jié)構(gòu)形式具有控制簡(jiǎn)單、投資少的特點(diǎn)，此方法降低了機(jī)組的喘振點(diǎn)，擴(kuò)大了機(jī)組運(yùn)行范圍。通過(guò)控制電源的頻率，自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，根據(jù)相似定律的速度和流量成正比且與功率的三次方成正比，當(dāng)負(fù)荷從大到小變化時(shí)，減小轉(zhuǎn)速，流量減??；而功率成三次方減小，按照離心機(jī)效率COP=制冷量/功率計(jì)算，可見(jiàn)在此調(diào)節(jié)過(guò)程中，機(jī)組的能效反而會(huì)提升，同時(shí)配以調(diào)節(jié)入口導(dǎo)流葉片開(kāi)度，實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)制冷量調(diào)節(jié)，從而提高機(jī)組效率[2]。

3.3 新老系統(tǒng)融合

3.3.1 水泵流量及揚(yáng)程

由于工程為改造項(xiàng)目，涉及到新老系統(tǒng)交替，需要確保新老系統(tǒng)的融合，使得整個(gè)系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。此工程中的B1層冷凍機(jī)房?jī)?nèi)原有6臺(tái)冷凍機(jī)組，負(fù)責(zé)低區(qū)冷源，其中包括2臺(tái)1000冷噸蒸汽雙效吸收式冷凍機(jī)組、2臺(tái)500冷噸離心式冷水機(jī)組、2臺(tái)100冷噸螺桿式冷水機(jī)組。6臺(tái)冷水機(jī)組的冷凍水供水總管集中接至分水器，再分3根DN350的供水支管接至低區(qū)用戶。低區(qū)用戶的冷凍水回水支管集中接至集水器，再分別回至冷水機(jī)組，低區(qū)的空調(diào)熱源采用鍋爐提供的蒸汽。

為了使新老系統(tǒng)更好地融合，在設(shè)備及管道拆除時(shí)，設(shè)備盡可能拆除至不大于新設(shè)備的單件最大尺寸，管道部分盡可能拆除掉上面的閥件，這樣可以保證單件物品的重量，便于后續(xù)搬運(yùn)。設(shè)備訂貨時(shí)，提前和設(shè)備廠家確認(rèn)設(shè)備尺寸以及需要入場(chǎng)的散件，同時(shí)根據(jù)設(shè)備擺放、安裝位置，合理計(jì)劃各設(shè)備的到場(chǎng)先后時(shí)間，并要求廠家嚴(yán)格執(zhí)行，避免發(fā)生先到貨設(shè)備影響后面設(shè)備的搬入。對(duì)于水泵更換而言，新更換的水泵揚(yáng)程與原水泵揚(yáng)程一致，水流量均小于等于原水泵流量，故改造對(duì)原系統(tǒng)并無(wú)影響[3]。

3.3.2 管道壓損變化

兩臺(tái)1000RT的溴化鋰機(jī)組更換為1000RT的高壓變頻離心機(jī)組，由于設(shè)計(jì)冷量無(wú)變化，只是由蒸汽驅(qū)動(dòng)溴化鋰機(jī)組改為高壓電驅(qū)動(dòng)電制冷離心機(jī)，對(duì)原系統(tǒng)沒(méi)有造成影響。由于管道的局部調(diào)整以及冷機(jī)的蒸發(fā)器及冷凝器改變，此部分壓頭損失會(huì)較之原系統(tǒng)發(fā)生改變，但變化量最多為幾十kPa。進(jìn)行調(diào)試時(shí)，結(jié)合前期測(cè)試數(shù)據(jù)（包括水壓及水流量），先讓水泵降頻啟動(dòng)（40HZ），根據(jù)監(jiān)測(cè)的水流量及水壓，再逐漸調(diào)高水泵頻率，確保管道壓力不超過(guò)原系統(tǒng)壓力。另外，在拆除、接駁管道時(shí)，較容易發(fā)生意外，造成對(duì)原有系統(tǒng)的壓力影響，為此給予了加強(qiáng)管理，嚴(yán)禁私自接電、接水等作業(yè)形式。

3.3.3 冷機(jī)冷量

此次改造工程原有的500冷噸及100冷噸的冷水機(jī)組、與之對(duì)應(yīng)的冷凍/冷卻水泵以及所有冷卻塔均保留不變?？紤]到設(shè)備匹配與整棟大廈未來(lái)發(fā)展的需要，將2臺(tái)溴化鋰機(jī)組改為2臺(tái)1000冷噸的變頻離心式冷水機(jī)組，同時(shí)更換與之對(duì)應(yīng)的冷凍水泵及冷卻水泵。改造完成后系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的正常冷量情況如表1所示。

表1 低區(qū)6臺(tái)冷凍機(jī)組的日常運(yùn)行狀況

3.4 系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試

3.4.1 空調(diào)水系統(tǒng)

空調(diào)水系統(tǒng)管路較長(zhǎng)且復(fù)雜，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)清潔度要求高，因此在管道安裝完成后必須進(jìn)行沖洗。本工程空調(diào)水系統(tǒng)的沖洗采用閉式循環(huán)沖洗，沖洗前做旁通，關(guān)閉大樓主管道立管及空調(diào)機(jī)組所有閥門。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行灌水，排空系統(tǒng)內(nèi)空氣，開(kāi)啟水泵進(jìn)行沖洗，第一次循環(huán)1h后把水排掉，拆洗主管道過(guò)濾器，后續(xù)沖洗可1-2h排水一次，反復(fù)多次，直至水質(zhì)潔凈為止。水質(zhì)潔凈后關(guān)閉旁通閥，開(kāi)啟空調(diào)機(jī)組的進(jìn)水閥，灌水排氣后繼續(xù)進(jìn)行沖洗，直至水質(zhì)潔凈，沖洗時(shí)應(yīng)保證管道內(nèi)流速大于1.5m/s。

3.4.2 主要設(shè)備調(diào)試

對(duì)系統(tǒng)中主要設(shè)備開(kāi)展調(diào)試工作，主要涉及：機(jī)組運(yùn)行、啟動(dòng)電流測(cè)試；整機(jī)噪音水平測(cè)試；機(jī)組電器安全測(cè)試（絕緣、啟動(dòng)、過(guò)載等）；機(jī)組控制與監(jiān)視功能測(cè)試等。在初步調(diào)試作業(yè)完成以后，進(jìn)行冷水機(jī)組的48小時(shí)連續(xù)運(yùn)行測(cè)試，完成后對(duì)冷水機(jī)組各項(xiàng)性能、振動(dòng)與噪聲指標(biāo)、機(jī)械性能、安全性能、電氣性能進(jìn)行分析。測(cè)試結(jié)果表明，相關(guān)參數(shù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求[4]。水泵調(diào)試包括水泵流量測(cè)試；水泵進(jìn)出口壓力測(cè)試；水泵電器安全測(cè)試（絕緣、啟動(dòng)、過(guò)載等）；水泵噪聲值測(cè)量等。在初步調(diào)試、測(cè)試完成且不存在問(wèn)題后，給予48小時(shí)連續(xù)運(yùn)行觀察，對(duì)水泵性能、振動(dòng)與噪聲指標(biāo)、機(jī)械性能、電氣性能進(jìn)行分析，最終判定為達(dá)標(biāo)。

4 改造效果與綜合效益分析

4.1 系統(tǒng)改造成效

系統(tǒng)改造過(guò)程中主要對(duì)原有兩臺(tái)溴化鋰空調(diào)制冷機(jī)組拆除，并更換為變頻離心式冷凍機(jī)，然后拆除原有冷機(jī)的相應(yīng)兩臺(tái)冷凍水泵和兩臺(tái)冷卻水泵，更換為新的變頻水泵。從最終的改造成效來(lái)看，改造順利完成，促使系統(tǒng)工程恢復(fù)較為理想的運(yùn)行狀態(tài)，并且由于新設(shè)備、系統(tǒng)的安裝建設(shè)，不僅在制冷/供熱方面得到了保障，還節(jié)省了經(jīng)濟(jì)成本，系統(tǒng)在持續(xù)運(yùn)作過(guò)程中呈現(xiàn)出穩(wěn)定可靠的狀態(tài)。

4.2 系統(tǒng)綜合效益

由于系統(tǒng)設(shè)備發(fā)生改變，在高溫季節(jié)的供冷效果明顯改善，大幅提升了系統(tǒng)綜合效率。變頻式離心式冷水機(jī)組、變頻冷凍及冷卻泵，配合冷凍機(jī)房群控系統(tǒng)，高效的設(shè)備加上根據(jù)實(shí)際需求負(fù)荷的相對(duì)精準(zhǔn)的輸出調(diào)節(jié)，改造后每年可節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用250萬(wàn)元以上。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文基于大廈建筑溴化鋰機(jī)組技改工程進(jìn)行研究，針對(duì)改造過(guò)程中的難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行說(shuō)明，并對(duì)具體改造的技術(shù)措施進(jìn)行深入探討，最終通過(guò)科學(xué)合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工管理等，順利完成改造。與此同時(shí)，對(duì)吊裝工藝要點(diǎn)、變頻離心式冷水機(jī)組的優(yōu)勢(shì)、運(yùn)行調(diào)試過(guò)程中的重點(diǎn)加以總結(jié)概括，最終大廈建筑溴化鋰機(jī)組技改實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)，對(duì)于同類型工程具有借鑒性。