淺談制冷機房機電深化設計的一些要點

張姍姍 趙雪峰

中建三局第二建設工程有限責任公司 湖北 武漢 430074

制冷機房是空調系統設備的集中地，機電設備龐大、管線眾多、系統復雜，是施工工藝水平的集中體現，較多的施工問題或后期運行維護問題都來源于最初的設計弊端[1-2]。筆者結合一些大型商業綜合體和超高層建筑的工程案例，闡述了制冷機房機電深化設計時需要注意的一些要點，希望能為同行提供有價值的參考經驗。

1 領會系統設計理念

深化設計是基于初步設計，在不改變基本設計理念前提下的細化、優化和復核。因此，深化設計的第一步是領會系統設計的基本理念。例如：供回水管線同程式的設計，設備參數與流速選擇，設備投入使用的工況邏輯，冷熱水季節切換閥門的設計，壓差控制的基本邏輯與電動閥門的配置，微泡排氣、旁濾水及水處理器之類設備附件的應用原理等。

2 基礎資料收集

制冷機房設備較多，管線較密集，施工時對機房設計的精度要求較高，只通過平面圖紙來進行機房的設計排布存在較大誤差，經常會出現場安裝空間不足等問題。為充分利用機房室內空間，保證設計與現場施工的符合度，在進行機房深化設計前，需了解設備外形尺寸和管道閥門附件尺寸大小和安裝要求，了解設備接管形式，如水泵是端吸泵還是雙吸泵，冷機是同側接管還是異側接管等。

制冷機房的深化設計宜使用BIM（建筑信息模型）技術，如Revit建模軟件。按照1∶1的比例建立管線、設備、閥門附件的三維模型，將現場施工提前在模型中進行模擬設計。

3 建筑結構數據復核

機電設計是建立在建筑、結構基礎之上的。建筑結構數據的準確性，直接關系著機電設計的空間布局。復核現場已經形成的制冷機房的建筑結構數據是至關重要的。建筑結構施工與設計圖紙的偏差，可能對后續的機電管線設計與施工產生影響。將現場的實測數據反饋到Revit建筑結構模型中，再加入機電設計模型，保證現場實際條件與模型設計一致。

4 初步規劃各系統綜合布局

制冷機房由空調水系統、通風系統、電氣動力系統、照明系統、給排水系統、智能化系統、消防系統等機電系統構成，一般包含設備、配電箱、水管、風管、電纜橋架等機電設施。各個系統、各個組件必須完備、各居其位、各司其職。

依據各系統各組件的尺寸大小和安裝空間要求等基礎資料，進行初步規劃布局，如設備的大致擺放位置、大規格水管風管的大致路由和上下關系、檢修通道的設置等。需要注意的是，為使機房獲得一個理想的凈高，應做到：集中的大型空調水管不宜與大型空調風管以上下關系布置；設備布局要保證后期檢修和更換的空間；控制箱的布置不宜設在水管集中處的正下方；管線之間的間距要保證安裝空間等。

5 深化設計的主要思想

1）考慮施工可行性。有些綜合管線在圖紙上雖然具有不沖突的各自空間位置，但是在現場卻無法施工，若將成排大規格水管和風管上下放置時，現場將無法進行吊裝就位。若設備貼墻邊設置，則機房內的吸聲墻將沒有相應的施工空間。

2）考慮綜合因素。在排布管線時要考慮該位置的其他組件，如綜合管線支架的設計位置、落地支架的落地點與排水溝是否有沖突、風口及連接設備的橋架與所排布的管線是否有沖突等。又如考慮設備接線設計時，可設置橋架落地支架，既可以支撐橋架，又可以充當連接水泵的縱向橋架。

3）考慮管線排布的美觀性。接管接入同一根主干管的同種設備應盡量成排放置在一起，特別是在數量比較多、規格相同的情況下，設備排布形式應保持一致，這樣有利于后面設備接管的成排成線。平行排布的管線，可避免出現管道交叉翻彎。給定一個管線底面的控制標高，所有管線管底均以此為依據相互平行進行排布，遇到管線交叉、翻彎時均采用向上翻彎的原則從成排管線上部翻過去，從而保證管道保完溫后底部平齊且間距保持一致，達到整齊美觀的效果。

4）重視支架的設計。支架是機電管線施工的基礎，應予以重視。盡量采用綜合性支架，既減少用材又便于施工。盡量利用結構梁、柱進行支架承重，既牢固可靠又節約鋼材，前期可考慮在結構梁柱里預留鋼板，便于以后支架施工。同種形式的支架，間距和支架底部標高應保持一致，特別是在走道上方的位置。

5）考慮運行維護的便利性。規劃好機房的主通道，考慮設備的檢修與閥門的操作，保證機房主通道寬敞順直，管線上的儀器儀表和經常需要人工操作的閥門附件應盡量放置于通道兩側，便于后期運行期間的操作。

6 冷水機組部位的管線設計

冷水機組若為同側接管，應盡量為機組接管側留出足夠的空間距離。將冷機主管線（分別為冷卻供水管、冷卻回水管、冷凍供水管、冷凍回水管）依次平行排布于冷機前側上端，若整體管線排布不交叉，則距冷機接口將管道從小到大依次平行排布于冷機前側上空，便于設備接管進行上翻。一般情況下，宜保證該4根主管上方無風口或無其他大規格管線穿過。

若冷機接口支管接冷機上述4根水平主管時管線存在交叉，則分2種情況進行處理：

一種是支管從主管上方穿越，此時支管頂部需要考慮安裝排氣閥，這種方案會使得管線在下方看起來排布比較整齊。

另一種就是支管從主管下方穿越，該方案容易降低該部位的凈高空間，具體情況如下：若機房內部凈高較低，風管與水管交叉較少，則優先選擇主管線貼梁底敷設，支管下接主管，以節約整體凈高，僅犧牲分支處局部凈高；若機房內部空間較高，則優先考慮主管線不貼梁敷設，支管上接主管；若冷機支管閥門、處理設備較多，支管從下方穿越的話立管安裝空間將不足，故考慮支管從主管上方穿越，如圖1所示。

冷機4個接口進出水原則一般為下進上出，處于底部進口的2個接管往外部拐彎，冷機的進、出水管立管排布成一排，閥門設計高度盡量保持一致。閥門高度比較高時，可使閥門安裝高度平行一致，再安裝人走馬道，以便操作閥門、檢修、觀察相關儀器儀表，如圖2所示。

圖1 制冷機組支管上接主管

圖2 閥門操作檢修馬道設計

7 板式換熱器部位的管線設計

常見的板式換熱器（以下簡稱板換）4個接口位置在上下兩側，如圖3所示，每側平行2個。板換進出水口一側是上進下出，另一側是下進上出，交叉換熱。

在常見的設計排布中，板換4根接管的立管同冷機一樣，設計成一排。這種排布，由于板換上同高度的2個接口之間的距離比較小，僅夠安裝2片法蘭，故保溫距離不足。倘若對板換接管進行變徑處理，安裝同心大小頭，則平行出來的管線即使不相撞也沒有了保溫距離；而安裝偏心大小頭（側偏心）時，雖然該位置可以排布出管道，但立管上閥門無法安裝在同一高度，否則將因閥門法蘭間距較小而無法進行閥門保溫。

圖3 板式換熱器接口

筆者認為可將板換3個接口上的管道拐彎出來以增加立管之間的間距，如果重視板換接口左右對稱的美觀性，則可將板換上部2個接口用45°彎拐出來，再將下部2個接口上的管拐出來，使立管做成一條線、閥門高度做成一致。但這種方案施工較復雜，且板換之間間距較大，有點浪費機房空間。為克服上述缺陷，筆者提出一種板換45°角布置的方法。即將板換與板換所接4條平行主管線呈45°角傾斜放置，如圖4所示，板換之間的距離無需太大，滿足使用檢修要求即可。沿設備方向的板換接口支管，分為前后2排連接立管，板換上端2個接口的立管設置在后排，板換下端2個接口的立管設置在前排，立管的成排方向平行于主管方向。板換接口若采用偏心大小頭變徑，因為2個接口水平管一長一短，2個立管間距較大，故閥門安裝高度一致，保溫距離也足夠，如圖5所示。

圖4 板換45°角布置方法

圖5 板換出口前后排立管設計

由于板換上端2個接口的立管上的閥門安裝位置較高，為使得該閥門便于操作檢修，在前后2排立管之間設計1個馬道，并使前后2排立管保持一定的間距（大于1 m），馬道高度根據立管上的閥門高度而定，如圖6所示。

8 循環水泵位置管線設計

根據循環水泵的類型（端吸泵、雙吸泵等）不同，循環水泵部位的設備擺放和管線設計也有所不同。

8.1 端吸泵管線設計

端吸泵的流量比較小，一般三四臺一組。端吸泵進水端較低，且大小頭、軟接均裝在水平管上，而出水口朝上，導致出水管上的蝶閥安裝位置比較高。若要求該位置進出口閥門安裝高度一致，會使得進水管上的短節過長，特別是在管道規格較小的情況下，視覺效果不佳，操作也較為不便。

筆者建議進水管和出水管立管上的閥門高度各自保持一致。進水管靠近走道，閥門安裝位置不高，容易操作，出水管閥門安裝位置較高，可考慮在進水立管與出水立管之間設計馬道，方便出水管的閥門操作，如此便可避免前面的問題，如圖7所示。

圖6 板換閥門操作檢修馬道設計

圖7 端吸泵進出水立管閥門設計

在設計端吸泵的擺放時，筆者建議考慮將1組端吸泵共用1臺基礎，將支架擺放在兩端。因為在布置管線落地支架與水泵接線時，經常會遇到支架立柱落在基礎棱角位置的情況，而且基礎之間也要考慮排水溝槽的處理，既繁瑣也不美觀，所以基礎的設計要考慮好管道落地支架的位置。

8.2 雙吸泵管線設計

循環水泵一般都是雙吸泵，流量較大，管道規格也較大。雙吸泵進出口大多是水平方向進出，縱向所占空間比較大。因為管線規格較大，導致轉彎與翻彎所占空間也較大，所以，很多大型冷凍機房經常會遇到排布空間不足的情況。這里，筆者建議采用一種雙吸泵傾斜擺放的方式。如圖8所示，水泵為雙吸泵，這是一種方方正正的擺放方式。為增大機房內部走道空間，將水泵分組放置于結構柱之間，并采用了傾斜擺放的排布模式，如圖9所示。

圖8 水泵方方正正的擺放方式

圖9 水泵傾斜擺放方式

這樣擺放有以下優點：增大了走道寬度，如果空間小，可適當調整水泵傾斜角度，縮小水泵占用空間；在設備基礎上為水泵接線線槽的支架落位提供空余位置，有利于后續水泵的接線；由于水泵傾斜，故可讓水泵進水端口靠近基礎邊緣，這樣進水端鴨掌支撐與基礎之間留有足夠的空間給土建排水溝施工（泄水管一般在進水口上），而圖8中方方正正擺放時留給排水溝的空間往往不足。

需要注意的是，雙吸泵進出水兩端立管上的閥門及附件不同，一般進水管上的過濾器長度會比出水管止回閥的長度大，由于兩立管視覺上有較大的距離，所以兩邊閥門附件無需安裝在同一高度，如圖10所示，否則會使得止回閥側短節看著特別長，和管徑規格不是很匹配，影響視覺效果。

9 閥門附件及儀器儀表位置設計

在機房主要設備位置與主管線確定之后，接下來就是添加閥門附件以及儀器儀表，在添加過程中應注意支架的設置位置。

同排立管上的閥門高度宜盡量分層次地保持一致，如圖11所示，因閥門外形尺寸不同無法保證完全在同一高度的，應選擇處于平行視線中的閥門法蘭頂部或底部一致，保證走道處感官一致。

圖10 水泵進出水兩端立管上的閥門附件

圖11 閥門附件高度分層次設計

儀器儀表一般設置于設備接管上，居于立管上的較多，針對同一排立管上的儀器儀表，同類型儀表設置高度宜相同。有些儀器儀表由于立管的安裝空間問題裝在了水平管上，此時應使儀器儀表便于觀察，且應考慮同高度水平管上儀器儀表排布的整齊性。

閥門附件之間的短節長度應滿足閥門開啟度要求和儀器儀表或傳感器的安裝空間要求。

10 支架布設

支架設計是在管線設計過程中就要考慮的一個重要因素，它也是約束管線排布的前提條件。前期在進行機房的管線排布時，就要考慮到設計部位的支架形式與位置。勿在管線設計完成后再去添加支架，這樣極有可能引起管線的調整。制冷機房支架的設計直接影響機房的運行安全、美觀與施工的難易程度。

為了美觀考慮，走道管線和支架宜成排等間距設置。依據相關規范，水平管線轉彎位置應添加支架，水平管上的閥門附件兩邊的管道上也應添加支架，此外還應該考慮管道連接用法蘭是否與支架橫擔沖突等細節問題。

支架的位置應考慮利用土建結構的梁柱進行設計，或將支架橫擔設計在結構柱附近，在橫向上將支架和結構柱固定，可以起到防止支架晃動的效果，如圖12所示。

因機房的管線比較密集且規格較大，一般情況下優先考慮落地支架。落地支架的立柱應盡量與設備立管擺放在同一條直線上。走道上空支架間距應盡量保持一致，給定一個最低控制標高，使主管線管底高度保持一致，支架高度保證一致，如圖13所示。

圖12 支架設計盡量 利用結構梁柱

圖13 支架高度統一

11 結語

制冷機房的機電深化設計是一個系統性工程，需要綜合考慮諸多因素，協調諸多專業，在保證功能和安全的前提條件下，確定具有可實施性之后，方可追求實用性和美觀性。

筆者結合工程實際中易出現的問題，較為全面地總結介紹了制冷機房機電深化設計的若干注意點，對類似工程設計具有一定的實際參考意義。

[1] 劉政.BIM技術在機電安裝工程深化設計中的應用[J].安裝,2014 (6):56-58.

[2] 劉利莎,譚克林,胡春林.BIM技術在制冷機房中的應用[J].安裝, 2017(6):52-53.