合肥移動(dòng)通信樞紐樓空調(diào)系統(tǒng)的兩個(gè)問題

尹貞勤 （煤炭工業(yè)合肥設(shè)計(jì)研究院，安徽 合肥 230041）

1 工程概況及其問題描述

由中國移動(dòng)安徽分公司投資建設(shè)的合肥移動(dòng)通信樞紐樓工程，（以下簡稱樞紐樓），建筑面積27990m2，地下1層，地上20層，建筑高度為88m，施工圖設(shè)計(jì)由北京某設(shè)計(jì)院完成。樞紐樓空調(diào)含舒適性空調(diào)系統(tǒng)及通訊設(shè)備房的工藝性空調(diào)兩部分。舒適性空調(diào)的冷熱源為空氣源熱泵冷熱水機(jī)組，冷熱水循環(huán)泵布置于地下一層的設(shè)備房內(nèi)；通訊設(shè)備房的工藝性空調(diào)為全年供冷，冷源為水冷型螺桿式冷水機(jī)組，冷水機(jī)組及冷水循環(huán)泵、冷卻水循環(huán)泵均布置在地下一層的設(shè)備房內(nèi)，冷卻塔布置在附房二層屋面。

空調(diào)系統(tǒng)安裝完成后，在調(diào)試和試運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)以下兩個(gè)問題：

問題1：舒適性空調(diào)循環(huán)水泵在試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生滑移，最大位移量達(dá)6cm；

問題2：工藝性空調(diào)系統(tǒng)的制冷機(jī)組在冬季出現(xiàn)停機(jī)或無法啟動(dòng)；

施工單位及設(shè)計(jì)單位的有關(guān)專業(yè)技術(shù)人員針對(duì)出現(xiàn)的問題，采取了一些整改措施，歷時(shí)數(shù)月均未能解決，導(dǎo)致工程無法驗(yàn)收。2005年底，業(yè)主單位組織召開專家論證會(huì)，筆者等3人到現(xiàn)場察看、調(diào)閱暖通空調(diào)專業(yè)施工圖，并詳細(xì)詢問施工單位安裝過程情況，對(duì)照設(shè)備參數(shù)，對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)算和分析。最終查出造成問題的原因，并提出相應(yīng)的解決辦法，使空調(diào)系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。

2 問題1的成因

循環(huán)水泵滑移現(xiàn)象剛發(fā)現(xiàn)時(shí)，業(yè)主單位和施工單位、設(shè)計(jì)單位均認(rèn)為是循環(huán)水泵產(chǎn)品質(zhì)量存在問題，懷疑水泵滑移是由于水泵動(dòng)平衡不合格造成。但是，經(jīng)過計(jì)算發(fā)現(xiàn)水泵滑移是由于空調(diào)水系統(tǒng)壓力在局部造成循環(huán)水泵受力不平衡而引起的。

圖1 臥式離心水泵隔振安裝示意圖

圖2 水泵內(nèi)腔水平方向受力分布

空調(diào)水系統(tǒng)定壓膨脹水箱20層屋面水箱間，膨脹水箱正常液面與循環(huán)水泵入口（系統(tǒng)定壓點(diǎn)）高差約為94.5m。則循環(huán)水泵入口處靜壓值為：

式中:Pj——循環(huán)水泵入口處靜壓（Pa）

ρ——水的密度（kg/m3）

g——重力加速度（m/s2）

H——膨脹水箱的液面與循環(huán)水泵入口高差(m)按式（1）計(jì)算:

臥式離心水泵隔振安裝示意圖見圖1，水泵內(nèi)腔水平方向受力分析見圖2。

由靜壓對(duì)水泵產(chǎn)生的軸向推力為：

式中：Fj——由靜壓對(duì)水泵產(chǎn)生的軸向推力（N）

Pj——循環(huán)水泵入口處靜壓（Pa）

S——水泵內(nèi)腔在鉛垂面的投影面積（m2）

由于水泵內(nèi)腔前后兩面有部分內(nèi)表面受力互相抵消，計(jì)算軸向推力的面積簡化為入口橫斷面積，則：

圖3 原設(shè)計(jì)冷卻水流程

圖4 改造后冷卻水流程

式中：D——水泵入口直徑（m）

本項(xiàng)目的水泵入口直徑為200mm，由（3）式計(jì)算S=0.0314 m2；

按式（2）計(jì)算得：

Fj=926100×0.0314=29079.5N

可見所受到的水平推力很大。

由于基礎(chǔ)對(duì)泵及減振臺(tái)座的支撐力，是隨著水泵及減振臺(tái)座對(duì)基礎(chǔ)的壓力而變化的，豎向受力始終平衡。

水泵及減振臺(tái)座整體在水平推力作用下即產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)趨勢，由此水泵及減振臺(tái)座整體與基礎(chǔ)之間就產(chǎn)生一個(gè)反向的摩擦力。

由以上分析可知，水泵的軸向推力主要取決于Fj。當(dāng)建筑物不高時(shí)，泵體所受水平推力也就較小，此時(shí)水泵及減振臺(tái)座所受的靜摩擦力與推力相平衡，水泵可以正常工作。當(dāng)建筑物較高時(shí)，靜摩擦力會(huì)小于水平推力，則發(fā)生滑移。

3 解決問題1的措施

針對(duì)該工程的循環(huán)水泵滑移問題，我們提出的解決辦法：在每臺(tái)水泵減振臺(tái)座周邊增設(shè)槽鋼限制水泵的減振臺(tái)座水平方向運(yùn)動(dòng)，防止減振臺(tái)座傾覆和側(cè)向滑移，從而保障水泵能夠穩(wěn)定運(yùn)行。

4 問題2的成因

移動(dòng)通訊設(shè)備發(fā)熱量較大，有些機(jī)房須全年送冷風(fēng)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行冷卻。受氣溫影響冬季制冷機(jī)制冷時(shí)的冷卻水進(jìn)水溫度就會(huì)很低，而水冷螺桿式制冷機(jī)要求冷卻水進(jìn)水溫度不能低于最低溫度t，冷卻水進(jìn)水溫度低于t 時(shí)，制冷劑冷凝壓力降低，高、低壓壓差過小導(dǎo)致回油不暢，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀壓縮機(jī)，所以制冷機(jī)會(huì)自動(dòng)保護(hù)（停機(jī)）。各制造廠水冷螺桿式冷水機(jī)組冷卻水進(jìn)水溫度最低值t 稍有差異，但一般都要求高于12.8℃，見表1。

主要制造商水冷螺桿式冷水機(jī)組冷卻水進(jìn)水溫度最低值t 表1

暖通空調(diào)專業(yè)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)，如項(xiàng)目中冷水機(jī)組須常年制冷，則需要了解機(jī)組冷卻水最低進(jìn)水溫度，采取有效的保障措施（誠然，也有些建筑在冬季采用冷卻塔直接供冷的，然而在某些季節(jié)段由冷卻塔直接供冷水滿足不了工藝要求，須根據(jù)工藝要求及工程所在地的氣候條件仔細(xì)研究方案，作出合理的選擇，本文不再展開討論）。原設(shè)計(jì)冷卻水系統(tǒng)如圖3所示。

標(biāo)準(zhǔn)工況下，水冷螺桿式冷水機(jī)組冷凝器進(jìn)出水溫度為32/37℃，進(jìn)入冬季當(dāng)室外空氣溫度較低，同時(shí)制冷機(jī)排熱量不太大時(shí)，即使冷卻塔風(fēng)機(jī)不運(yùn)行，僅自然通風(fēng)冷卻塔出水溫度會(huì)隨之降低，直至低于12.8℃，導(dǎo)致冷水機(jī)組自動(dòng)保護(hù)、停機(jī)，影響工藝系統(tǒng)正常運(yùn)行。

5 解決問題2的措施

針對(duì)本工程我們提出在冷凝器出水管路上增設(shè)三通調(diào)節(jié)閥、旁通管路，如圖4所示。隨著室外氣溫下降，冷卻塔風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行，冷凝器進(jìn)水溫度低于T 時(shí)(T=t+2℃)，三通調(diào)節(jié)閥增加旁通流量，同時(shí)減小進(jìn)冷卻塔水量，使旁通管路熱水與冷卻塔出水混合后溫度不低于T，從而保障冷水機(jī)組能夠正常運(yùn)行。

如在冬季啟動(dòng)機(jī)組時(shí)，管路中水溫低于T，控制三通調(diào)節(jié)閥，使水流全部從旁通管路不進(jìn)冷卻塔，當(dāng)冷凝器進(jìn)水溫度高于32℃時(shí)，再減少旁通流量，增加冷卻塔進(jìn)水量。

陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)(第二版)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社出版，2008.