大廈建筑溴化鋰機組技改研究

王曉東

上海井宿機電設備工程有限公司 上海 200063

現如今建筑工程的施工建設形式趨于多樣化，在大廈建筑的實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，同時還應具有節能減排的作用。針對既有建筑而言，如能在固有項目的基礎上實現優化改造，有利于實現建筑工程的綠色節能需要，提升運行應用過程中的經濟性。

1 改造工程難點問題

1.1 老舊設備及管道拆除

在進行溴化鋰機組技術改造工作時，首要的任務即拆除老舊設備及管道。然而結合實際情況可知，項目存在著施工場地較為狹小、設備較大、管道復雜的問題，為拆除工作帶來了一定困難，同時拆除過程中的運輸問題是亟待解決的另一難題。與此同時，拆除過程中若缺乏有效規劃，只是單純按照設計進行隨意拆除有可能引發事故。因此，在改造過程中，需要結合現場實際情況進行具體分析，確保拆除施工的可靠性。

1.2 機組吊裝

此項目改造是將地下一層2臺溴化鋰機組更改為2臺1000冷噸的變頻離心式冷水機組，提升運行效率，從而節省運行費用，促使建筑工程具有更為理想的運行經濟性，同時還需更換與之對應的冷凍水泵及冷卻水泵。在更換階段需要進行原有機組的吊運轉移，然后將新機組吊裝，而由于場地空間十分有限的現實情況，吊裝階段很可能致使機組碰觸到墻壁、其他機械設備等情況，無法確保機組的完整性，具有較高的吊運安全風險[1]。

2 溴化鋰機組與高壓變頻離心式冷水機組對比分析

根據原有溴化鋰機組的運行情況來看，經過長達17年的連續運行，原有空調系統溴化鋰機組效率衰減，能耗較高且常發故障，而且在夏季極端高溫天氣時，冷凍機提供的制冷量明顯不足，因此只能關閉部分新風系統，從而影響了室內環境質量和空氣品質。為了改變此現狀，提升空調系統的運行效率，決定進行立項改造施工。溴化鋰機組是以熱能為動力，制冷效率相對較低，同時存在后期維修成本相對較高、壽命較短等問題。相較于溴化鋰機組，高壓變頻離心式冷水機組首先在運行效率上有了大幅提升；其次，該機組具有自動變頻調整功能，能夠根據大廈負荷需求的實際情況，選擇適宜的運行能力輸出，可起到節約能源的作用，有利于減少企業在制冷運行成本方面的投入；最后，在后期運行維護方面，該設備具有較高的運行穩定性，即使偶發故障問題也較易查找原因并實施維修，對于節省運維成本具有積極意義。

3 溴化鋰機組技術改造

3.1 吊裝工藝

在溴化鋰機組拆除工藝中，2臺舊溴化鋰機組由于體積大、機組本體沉重且受施工吊裝場地局限，必須解體分件進出吊裝，最大件不得超過5噸、長度小于5m；地下二層機房大門寬1.95m，大門向東拆除3.05m寬的墻體，保證舊設備運出以及新設備進入的空間位置，故總體拆除5m。

冷水機組設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面，再把2只5T手拉葫蘆掛好，第一步準備工作完成。（2）吊裝階段分為兩個部分，舊機組為第一部分，在啟動吊裝前，安裝公司首先要把舊機組上方及周邊的接頭、管道割除分解，使其符合吊裝條件；新的機組運過來后，吊裝盤移為第二部分，首先在大廈地庫前端有一塊比較寬的路段，選擇在此處進行卸車、盤移，吊運方式如圖1所示。

圖1 機組吊運

（3）切割、分解完畢后，起重工依據復合條件，開始吊裝盤移。盤移到地下一層堆放點，堆放時需做到堆放整齊，不能超出堆放點。（4）第一臺舊機組按件分批盤移到地下層，然后再把第二臺舊機組按照同樣的順序分批盤移到堆放點。（5）待2臺舊機組全部盤移結束后，將機組整理清除干凈，為新機組進入做好準備工作。（6）新機組卸完車后開始盤移，由地下車庫入口處下去。（7）設備盤移至地庫收費處時，存在一個最低處，地面到橫梁2.3m。（8）設備過收費處時，要小心緩慢通過，收費處有一臺階，約0.25m。（9）過了收費處進入地下一層，該層管道較多，最低處為2.3m，所以在盤移的過程中需保證穩妥，切勿碰到通風管道。（10）進新機組時應2臺機組型號是否一致，倘若型號存在差異則需要先進里面一臺，在打有吊裝點的地方配合拼裝，拼裝完成后，將其盤移到指定地點就位。（11）第一臺新的拼裝結束后，可依照第一臺的順序再將第二臺拼裝就位。

3.2 變頻離心式冷水機組

3.2.1 冷源負荷

變頻離心機組主要為夏季供冷使用，根據大廈使用要求，供冷水溫設定為6/13℃。冷源以變頻離心冷水機組為主，機組位于地下二層機房內，單臺制冷量約為3492kw。冷熱源系統為獨立系統，在高層區域，每個房間亦按照24h供熱/供冷計算，該區域的制冷除了變頻離心式機組外，還包括風冷冷水機組，總制冷量約為444.2kw。夏季供冷水溫度在7/12℃，空調工作壓力為0.6MPa，運行時可根據實際需求實現自動化調節。

3.2.2 機組變頻節能分析

變頻離心式冷水機組是一種速度可變化型的壓縮機，單機離心壓縮運行的原理主要是依靠三相異步電機驅動，具體以增速齒輪帶動葉輪的高速旋轉，葉輪在高速運行狀態下產生離心力，提升制冷劑氣體的運行速度，之后再通過擴壓室實現動能向壓力的轉換，促使制冷劑從低壓狀態到高壓。離心壓縮機采用的葉輪是一種可調節的導流葉片，該結構形式具有控制簡單、投資少的特點，此方法降低了機組的喘振點，擴大了機組運行范圍。通過控制電源的頻率，自動調節電機轉速，根據相似定律的速度和流量成正比且與功率的三次方成正比，當負荷從大到小變化時，減小轉速，流量減小；而功率成三次方減小，按照離心機效率COP=制冷量/功率計算，可見在此調節過程中，機組的能效反而會提升，同時配以調節入口導流葉片開度，實現壓縮機制冷量調節，從而提高機組效率[2]。

3.3 新老系統融合

3.3.1 水泵流量及揚程

由于工程為改造項目，涉及到新老系統交替，需要確保新老系統的融合，使得整個系統安全可靠運行。此工程中的B1層冷凍機房內原有6臺冷凍機組，負責低區冷源，其中包括2臺1000冷噸蒸汽雙效吸收式冷凍機組、2臺500冷噸離心式冷水機組、2臺100冷噸螺桿式冷水機組。6臺冷水機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用戶。低區用戶的冷凍水回水支管集中接至集水器，再分別回至冷水機組，低區的空調熱源采用鍋爐提供的蒸汽。

為了使新老系統更好地融合，在設備及管道拆除時，設備盡可能拆除至不大于新設備的單件最大尺寸，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，便于后續搬運。設備訂貨時，提前和設備廠家確認設備尺寸以及需要入場的散件，同時根據設備擺放、安裝位置，合理計劃各設備的到場先后時間，并要求廠家嚴格執行，避免發生先到貨設備影響后面設備的搬入。對于水泵更換而言，新更換的水泵揚程與原水泵揚程一致，水流量均小于等于原水泵流量，故改造對原系統并無影響[3]。

3.3.2 管道壓損變化

兩臺1000RT的溴化鋰機組更換為1000RT的高壓變頻離心機組，由于設計冷量無變化，只是由蒸汽驅動溴化鋰機組改為高壓電驅動電制冷離心機，對原系統沒有造成影響。由于管道的局部調整以及冷機的蒸發器及冷凝器改變，此部分壓頭損失會較之原系統發生改變，但變化量最多為幾十kPa。進行調試時，結合前期測試數據（包括水壓及水流量），先讓水泵降頻啟動（40HZ），根據監測的水流量及水壓，再逐漸調高水泵頻率，確保管道壓力不超過原系統壓力。另外，在拆除、接駁管道時，較容易發生意外，造成對原有系統的壓力影響，為此給予了加強管理，嚴禁私自接電、接水等作業形式。

3.3.3 冷機冷量

此次改造工程原有的500冷噸及100冷噸的冷水機組、與之對應的冷凍/冷卻水泵以及所有冷卻塔均保留不變。考慮到設備匹配與整棟大廈未來發展的需要，將2臺溴化鋰機組改為2臺1000冷噸的變頻離心式冷水機組，同時更換與之對應的冷凍水泵及冷卻水泵。改造完成后系統運行過程中的正常冷量情況如表1所示。

表1 低區6臺冷凍機組的日常運行狀況

3.4 系統運行調試

3.4.1 空調水系統

空調水系統管路較長且復雜，對系統內清潔度要求高，因此在管道安裝完成后必須進行沖洗。本工程空調水系統的沖洗采用閉式循環沖洗，沖洗前做旁通，關閉大樓主管道立管及空調機組所有閥門。對系統進行灌水，排空系統內空氣，開啟水泵進行沖洗，第一次循環1h后把水排掉，拆洗主管道過濾器，后續沖洗可1-2h排水一次，反復多次，直至水質潔凈為止。水質潔凈后關閉旁通閥，開啟空調機組的進水閥，灌水排氣后繼續進行沖洗，直至水質潔凈，沖洗時應保證管道內流速大于1.5m/s。

3.4.2 主要設備調試

對系統中主要設備開展調試工作，主要涉及：機組運行、啟動電流測試；整機噪音水平測試；機組電器安全測試（絕緣、啟動、過載等）；機組控制與監視功能測試等。在初步調試作業完成以后，進行冷水機組的48小時連續運行測試，完成后對冷水機組各項性能、振動與噪聲指標、機械性能、安全性能、電氣性能進行分析。測試結果表明，相關參數達到標準要求[4]。水泵調試包括水泵流量測試；水泵進出口壓力測試；水泵電器安全測試（絕緣、啟動、過載等）；水泵噪聲值測量等。在初步調試、測試完成且不存在問題后，給予48小時連續運行觀察，對水泵性能、振動與噪聲指標、機械性能、電氣性能進行分析，最終判定為達標。

4 改造效果與綜合效益分析

4.1 系統改造成效

系統改造過程中主要對原有兩臺溴化鋰空調制冷機組拆除，并更換為變頻離心式冷凍機，然后拆除原有冷機的相應兩臺冷凍水泵和兩臺冷卻水泵，更換為新的變頻水泵。從最終的改造成效來看，改造順利完成，促使系統工程恢復較為理想的運行狀態，并且由于新設備、系統的安裝建設，不僅在制冷/供熱方面得到了保障，還節省了經濟成本，系統在持續運作過程中呈現出穩定可靠的狀態。

4.2 系統綜合效益

由于系統設備發生改變，在高溫季節的供冷效果明顯改善，大幅提升了系統綜合效率。變頻式離心式冷水機組、變頻冷凍及冷卻泵，配合冷凍機房群控系統，高效的設備加上根據實際需求負荷的相對精準的輸出調節，改造后每年可節約運行費用250萬元以上。

5 結束語

本文基于大廈建筑溴化鋰機組技改工程進行研究，針對改造過程中的難點問題進行說明，并對具體改造的技術措施進行深入探討，最終通過科學合理的規劃設計、施工管理等，順利完成改造。與此同時，對吊裝工藝要點、變頻離心式冷水機組的優勢、運行調試過程中的重點加以總結概括，最終大廈建筑溴化鋰機組技改實現預期目標，對于同類型工程具有借鑒性。