中央吸塵系統在蘇州中心工程中的設計應用

■ 劉 偉 LIU Wei

1 概述

蘇州中心廣場項目位于蘇州工業園區金雞湖西側（圖1），毗鄰東方之門，屬于蘇州市域CBD核心位置，集辦公、商業、酒店和高端公寓為一體，總建筑面積約182萬m2，是目前國內最大的整體開發城市綜合體。其中，層高為47層的8#樓和層高為56層的9#樓是兩棟超高層70年產權高級公寓，戶內精裝標準高、室內設施豪華，除配有全套家具、水冷VRV空調、水地暖系統、全熱交換送排風系統及智能家居系統外，還特別引進了中央吸塵系統，提升公寓品質。

2 中央吸塵系統的構建和應用

蘇州中心以打造綠色生態、智慧、高效、多功能復合的城市綜合體為理念，力求最大限度地有效利用能源，創造以人為本的城市環境，率先打造成江蘇乃至全國領先的建筑節能和綠色建筑示范區。為此，在8#、9#樓兩棟公寓中采用高效、自動化控制的中央真空吸塵系統，從而進一步提升了建筑物的節能、節地和環保等級。本文將以8#樓公寓為對象，介紹中央吸塵系統的構建和應用情況。

2.1 系統簡介

系統采用6套吸塵主機，以2套為1組并聯組合，分別分布在4層、18層及33層設備層，共設吸塵口573個。吸塵管道分為干管和支管，材料為PVC-U，管道外徑分別為110mm和50mm，額定真空度為400mbar，最大共用人數為12人 ，每個吸塵口設計風量應不小于105m3/h，吸塵口為墻式吸口。其系統布置示意圖見圖2。

2.2 系統的主要設備及關鍵技術

（1）中央吸塵主機：按照該項目吸塵系統的服務區域和同時使用人數，配置相應的中央吸塵主機。系統主機配置滿足互為備用的原則，即每套中央吸塵主機渦輪泵數量不少于2臺，要求每臺中央吸塵主機最大負荷工作時的同時使用人數不超過12人 ，每個吸塵口設計風量應不小于105m3/h。

（2）電機：具有保護措施，保護內容包括過流、過壓、過載、溫度保護。

（3）電氣控制柜：電氣系統配置主電源開關、啟動、停止按鈕和相應的工作狀態指示。

（4）吸塵控制：系統控制為無人值守的程序全自動控制，具有按照系統使用狀態自動調節的能力。

圖1 蘇州中心效果圖

圖2 中央吸塵系統布置示意圖

（5）主機啟動：吸塵主機啟動方式為電信號啟動方式，電壓為24V安全電壓，即用戶將吸塵軟管金屬端旋入吸塵插座，吸塵插座內的兩個觸點隨即閉合，主機啟動。

（6）自清洗系統：為防止分離器過濾系統長期使用導致過濾效率降低，吸塵系統自帶自清洗系統，能自動定期對分離器過濾系統進行清洗，提高系統的過濾效率，延長過濾系統的使用壽命。

（7）尾氣處理：吸塵主機的尾氣排放管道選用能適應排氣溫度較高環境下長期工作的專用管道，渦輪泵排氣口配置專用的止回閥防止氣流倒流。中央吸塵主機技術參數要求見表1。

（8）渦輪泵的連續運行壽命不低于80 000h，運行穩定、對負載沖擊小，運轉噪音低、振動小。

（9）中央控制箱：是系統的控制核心，具備吸塵主機設備手自動、設備啟停、運行狀態、頻率反饋、故障報警、壓力保護、熱保護等功能；同時，系統還提供管道自動沖洗運行狀態干接點，并預留BA系統接入點。

（10）吸塵分離器設計為兩段的塵埃過濾器。其中，第一段過濾器能有效處理60μm以上的灰塵及小物塊，并迫使灰塵進入過濾器的相反方向，其強度足以抵抗堅硬顆粒的偶然沖擊；第二段過濾器，要求過濾5μm以上的灰塵，具備99.5%以上的過濾效率。

（11）管網壓力調節閥：對于同一時間有不同人數進行吸塵清掃的情況，必須通過壓力調節閥保證各吸塵口流量和負壓平衡一致。壓力調節閥必須可調，能根據系統同時使用的人數和管網設定的壓力自動調節。

（12）管網沖洗閥：為了防止主干管由于流速變化而降低運送能力導致管道堵塞，主干管末端相應位置必須安裝沖洗閥，并能由中央吸塵主機電控箱統一控制其開啟沖洗時間間隔和長短。沖洗閥采用電控氣動型，并按圖紙所示位置安裝。

（13）吸塵口應美觀、安裝牢固，其材質為工程塑料或性能相似的其他材料。吸塵口內的觸點可采用耐銹蝕的觸點或微動開關，要求在觸點具有2萬次以上的接觸壽命且不能發生磨損或接觸不良等影響（允許使用觸點保護劑）。

（14）吸塵工具：包括吸塵軟管，吸塵手柄和吸塵刷頭，軟管固定架等。吸塵軟管規格為12.5m，其一端是金屬端頭，用于插入吸塵插座，閉合主機啟動信號線；另一端用于插入專用吸塵手柄或專用吸塵刷頭。吸塵手柄上配有專門的調節開關，能根據不同地面材質調節吸塵刷頭流量和負壓。吸塵刷頭包括帶墊兩用刷頭、圓形旋轉刷頭、三角吸嘴、縫隙吸嘴等，能對各種場合進行清潔工作。

2.3 系統工作原理

將吸塵軟管插入“自動吸塵口（LINK）”，系統檢測到低電壓后便啟動渦輪泵；同時，檢測管道內真空壓力，啟動相應機組。系統會根據接入吸塵口數量及區域，將渦輪機調整到相應數量。此時，灰塵隨著氣流被輸送到收集容器內。容器采用重力螺旋分離原理分離，并設有二次過濾裝置和2個灰塵收集桶。灰塵進行分離后，自動落進灰塵收集桶；氣體則通過過濾器、單向閥及減震降噪裝置凈化后，通過排風管道排入建筑排風井。

多個吸塵口同時作業時，系統會根據壓力的強弱變化，自動調節機組運行。在待機工作狀態下，渦輪機組處于停止工作狀態，只有吸塵口有工作請求信號時，才會重新啟動。在渦輪機的入口安裝有壓力變送器及壓力開關，壓力變送器隨時將管道工作壓力傳輸至控制系統，使系統根據工作壓力選擇最有效的工作狀態。壓力開關用于系統的報警及安全聯鎖，當壓力超過設定限度時，系統將發出報警信號，同時采取緊急措施，避免系統超壓造成超負荷工作。同時，渦輪機本身還帶有安全閥，以便在特殊狀態下對渦輪機進行保護。

中央吸塵的監控系統（圖3）為無人值守的全自動控制，主控部件可以是內嵌式微型計算機或可編程控制器。主機工作狀態和系統的各控制動作等工作邏輯可通過軟件程序設定。每個機房設備的中央吸塵機組系統配置1臺變頻器和若干接觸器，采用PID比例微積分算法控制，據此實現中央吸塵管道系統渦輪泵恒壓控制。整個系統采用模塊化、結構化設計，采用逐級匯接的結構，系統由現場監控管理中心、監控單元和監控模塊組成。上位計算機基于WINDOWS操作系統的監控組態程序，操作人員可以根據軟件畫面流程動態操作，監控系統的狀態參數。同時，上位計算機還具備TCP/IP網絡通訊，將系統的信息傳至各用戶端[1]。

3 系統運行及效果

3.1 系統運行

3.1.1 真空吸塵模式

將吸塵軟管插入吸塵口3s后，系統檢測到低電壓信號，真空吸塵設備自動啟動。本工程中的吸塵主機最多 可支持12個用戶同時使用。當最后一個用戶將最后一根吸塵軟管從吸塵插座拔出時，系統將進入空載模式。在真空吸塵模式下，對多個渦輪泵并聯的真空吸塵系統配1個壓力開關，以便持續監控真空壓力的起伏。如果檢測到真空壓力較低并持續15s或以上，那么系統將發送信號，啟動第二臺渦輪泵，以保持其壓力；相反，若檢測到真空壓力較高并持續15s或以上，那么系統會發送信號，停止第一臺渦輪泵運行。

3.1.2 沖洗模式

管道一旦被堵塞，氣流會發生較大變化，真空度會嚴重下降。通過沖洗可以保持管網清潔與暢通，不會因大量或大塊的垃圾吸入而堵塞，主要有標準沖洗和預設時間沖洗兩種選擇模式。

3.1.2.1 標準沖洗模式

對于多個渦輪泵并聯的真空吸塵系統，在空載模式啟動60s后啟動。標準沖洗模式通過啟動第2臺渦輪泵而啟動。

3.1.2.2 預設時間沖洗模式

預設時間有15min、30min、60min 3個選擇。在該模式下，系統將基于時間累計方法，跟蹤檢測真空除塵器的使用時間。對于多個渦輪機并聯的真空吸塵系統，如果預設時間選擇為15min，那么只有當真空除塵設備被使用了至少15min之后，沖洗模式才會啟動。同樣的原理也適用于另外兩種選擇。

3.1.3 清洗模式

圖3 中央吸塵監控系統圖

在吸塵操作中，所有顆粒一般直接吸向過濾器。在分離器處，大部分的大灰塵顆粒將直接通過氣旋運動下行至分離器箱，而另一些灰塵顆粒則可能黏附于過濾器表面。由于過濾器表面的灰塵顆粒越來越多，系統氣流將變差，這將降低吸塵性能。

清洗順序包括3個完整的循環，每次對過濾器清洗0.3s。當渦輪泵停止120s或以上時，清洗順序開始。系統將發送信號，開啟1號清洗閥0.3s，且在2號清洗閥開啟之前，將有30s的間歇；當2號清洗閥結束，3號清洗閥開啟前，將有另一次30s的間歇。在完成清洗順序之前，該循環將再重復2次，但如果系統檢測到某一用戶在清洗順序過程中，將吸塵軟管插入吸塵插座，那么清洗順序將中止。一旦清洗循環完成，系統將進入備用模式（電源接通）。

3.2 系統報警顯示及故障處理

在主機界面中，按下系統報警顯示按鈕，將顯示報警的狀態，當出現系統高壓報警、消防報警、急停報警時，在任何一個畫面的左上角將呈現“故障”字樣，且在該畫面上的指示燈可以顯示出具體的報警點。當報警信號消失時，在中文畫面下按下復位按鈕，畫面左上角的“故障”消失。常見故障的原因分析及處理見表2。

3.3 系統運行的效果

3.3.1 有利于節能

中央吸塵機組配備有變頻控制柜，在工作階段無負載時，電機能以單機組低速運行，隨著系統負載的增加，自動調節機組的速度，乃至將所有機組投入。和普通型中央吸塵機組相比，變頻式中央吸塵機組節能效果顯著，還提高了工作泵的使用壽命。

表2 常見故障的原因分析及處理

3.3.2 實現遠程監控

通過系統的控制和通信網絡，實現了在計算機終端對系統運行狀態的遠程實時監控，提高了系統故障處理的及時性，降低了維護管理成本。

3.3.3 實現高效計費

本計費系統根據用戶對管理的需求，對各開關量采集器實現集中監控。系統記錄各個開關量的閉合或斷開的時間量，自動生成每個用戶的賬單報表。

3.3.4 提高吸塵舒適性

在設計中充分考慮了系統的穩定性，通過壓力調節來抑制壓力波動，改善了吸塵插座末端吸力舒適性，也延長了系統使用壽命。

3.3.5 環境噪音降低

采用專業消聲設備對吸塵尾氣進行處理，極大地降低了系統對室內或室外環境的噪音影響，使居住環境更安靜。

3.3.6 提高設備運行的安全性

在設備運行過程中，系統程序內植入了安全檢查要求，以跟蹤檢測設備的真空壓力。超高壓報警功能可防止中央真空除塵設備到達極高真空壓力而導致的渦輪泵損壞。

4 結語

本項目中，針對蘇州中心精裝修公寓高品質的居住環境要求，中央吸塵系統的設計充分考慮了節能、低噪聲、智能控制等要求，滿足了高效、舒適的用戶體驗；同時，系統主機應用軟件界面具備多個功能模塊，如系統報警顯示、運行模式選擇等，便于維護人員的操作和檢修。

目前，中央吸塵系統在國內的應用還很少，隨著國家對綠色、節能、環保的倡導及人們對高端生活的不斷追求，中央吸塵系統的靜音運行、高效清潔等優勢愈發明顯，值得在高檔住宅、體育場館、機場航站樓等民用建筑中大力推廣和應用。