地铁某站办公室空调效果差故障的分析与处理

2010-08-03梁成儒马炎坤

制冷 2010年1期

梁成儒,马炎坤

(1.广州市地下铁道总公司,广东广州510370;2.广东轻工职业技术学院,广东广州510300)

1 前言

广州地铁一号线地铁站的空调系统是采用全空气集中式空调系统,分为大系统和小系统两个独立的分系统,车站A、B端各设置独立的小系统组合式空调机组向站厅及站台的多个设备及管理用房供冷。每台机组送风量10000m3/h,制冷量200kW。在某站,B端空调小系统的送风管、送风口、回风管、排风管等所组成的风系统如图1所示。

车站房间的设计温度为27～29℃。该站某办公室位于车站B端,原设计有风管供冷和排风系统,在往年的空调季节里,房间温度一直在29℃以上,室温偏高,不能有效降温,空调效果差。

2 调查与测量

经技术人员和检修人员多次到现场揭开天花、在管道上开孔测量,发现该办公室房间的送风口处风向竟然是反向的,室内负压偏大。也就是说空调送风口不是向室内送冷风,反而是向外抽风,风速在2m/s以上。

在发现送风口处风向反向后,最初以为这是空调机组送风机反向转动引起的,是送风机电动机三相接线错相所导致的。但经过更深入的检查后发现:B端空调机组的送风机并没有反转;在同一条送风管路上靠近组合式空调机组出口端的环控室温度却低于26℃,且明显有冷风送入;送风系统末端的站台设备房送风口的送风方向正常。

调查还发现有一种特殊情况:当密封性较好的消防气体保护的站台设备房房门被打开时,全部送风管口送风正常。显而易见,在同一条送风管路上的各送风口,同时出现了送风、排风两种流向或个别时间全送风的奇怪现象。

图1 地铁某站B端空调风系统示意图

由于单凭感觉无法了解空调送风的真实走向,采用风速仪重新核查了整个B端送风系统各个送风口的风速大小以及方向。同时,在某办公室的送风支管与送风主管相接的根部开了一个检修口,用来调查空调送风在该主管弯头与支管的交汇点上的实际走向。检查的结果如下:

(1)站厅环控室送风口处风速为0.2m/s;某办公室送风口处风速为-2m/s(以向外吹风速方向为正方向);站台设备房主要送风口处风速为4m/s,其送风主管弯头与支管的交汇点的风速为5～6m/s,风向是向送风口。

(2)站厅环控室及某办公室排风口处风速为2～3m/s,站台设备房的排风口处的风速达到8m/s,而排风口面积为送风口的两倍。

(3)检测时,发现B端空调机组的铭牌送风量为10000m3/h;而站台设备房的排风量很大,单是消防气体保护的站台设备房排风量就高达15000m3/h;加上站厅环控室和某办公室的独立排风量2000m3/h,站厅设备房回风机的回风量为3000m3/h,可见整个 B端的回、排风量达 20000 m3/h,远远大于送风量。

3 现象分析

(1)站厅环控室的送风口很接近空调机组的出口,其内侧风压为正压,环控室送风风速低(0.2m/s),表明了B端空调机组实际的送风正压并不如预计的大。造成这种现象的可能性可以通过伯努利方程来分析。

列出图1中1断面和2断面间的伯努利方程:

式中:

ρ—空气密度,kg/m3;

g—重力加速度,m/s2;

z1—图1中1断面中心的相对高度,m;

z2—图1中2断面中心的相对高度,m;

p1—图1中1断面处空气静压力,Pa;

p2—图1中2断面处空气静压力,Pa;

v1—图1中1断面处空气流速,Pa;

v2—图1中2断面处空气流速,Pa;

P—B端小系统组合式空调机组送风机全压,Pa;

pw—1断面至2断面间空气的流动压力损失,Pa。

1)从公式1可看出,造成空调机组出口处的送风正压p2低,在其它条件不变的情况下,是由于机组进风压力p1低引起的。这种情况可能是由于在新风机或者回风机不工作正常引起的。

2)从公式1可看出,当B端小系统组合式空调机组送风机全压P很小或等于零,而其它条件不变时,也会造成空调机组出口处的送风正压p2低。这种情况可能是由于空调机组送风机电机出现故障停转引起的。

3)从公式1可看出,当1断面至2断面间空气的流动压力损失pw较大,而其它条件不变时,也会造成空调机组出口处的送风正压p2低。这种情况可能是由于空调机组的空气过滤网或表冷器堵塞严重,流动阻力较大引起的。

经多次现场检查后,排除了前面两种可能性。而检修人员在日常的检修维护中都按照规定每周定期对空气过滤网以及表冷器进行冲洗,但冲洗效果是否良好尚未检查确定。

(2)在同一条送风管路上的各送风口,同时出现了送风、排风两种流向的现象是由于风系统的回、排风量大于送风量和B端空调机组送风正压过低引起的。从质量守恒的角度看,在稳定流动的前提下,在单位时间内,流入一个系统物质的量必定等于流出系统物质的量。取图1风系统中虚线框的区域作为研究对象。流入研究对象的送风量小于流出研究对象的回风量与排风量之和,为使研究对象进入和排出的空气量达平衡,因此有些送风口变成抽风状态。

什么情况下送风口会形成抽风状态?当某个送风口处的内外压差变为外面气压大于风口内气流全压时,该送风口就从送风状态变为抽风状态。因此我们有必要进行压力分布的分析。当B端空调机组送风正压过低,而送风主管末端空间又形成了较大负压的时候,送风主管和支管内的压力重新分布。

通过风管压力分布分析可知:空调机组送风机出口处主送风管内的正压为最大,以后沿主送风管正压逐渐降低。对于本例而言,送风管风压先是呈正压逐渐降低,再变为负压,至送风管末端由于排风量大而呈很大负压。站厅设备房和站台设备房两房间由于排风量大,致使此两房间内的负压大,则它们的送风口内侧压力大于外侧压力,此两房间送风口是向外吹风的。环控室的送风口由于靠近空调机组其内侧为正压,大于环控室房间的微负压,故向外吹风。而某办公室的送风口由于离空调机组出口远些,又靠近排风量大的站厅设备房的送风口,其内侧压力负压较大,且大于房间的微负压,此时该送风口不是送风而是变成抽风了。

(3)当密封性较好的消防气体保护站台设备房打开房门时,大量室外空气涌入,提升了室内气压,送风管末端的气压也升高。此时,整个B端送风管内的压力又重新分布,各送风口内侧压力均变成了正压,大于各房间内的气压。所以此时同一条送风管道上所有送风口送风转为正常状态。由于内外侧压差的减小,消防气体保护的站台设备房送风口处风速急剧降低,此时测量得风速为2m/s。

综合上述分析,造成车站某办公室不能有效降温和送风流向不稳定的原因是:送风管最末端负压过大和空调机组送风正压不足造成该办公室送风口倒抽风。当送风口倒抽风时,该办公室吸入外界温度较高的空气,使之在空调季节室温偏高。

4 处理措施

针对上面分析得到的故障原因,我们采取了如下处理措施:

(1)针对空调机组送风正压不足的处理

车站B端空调机组的送风正压偏低主要是因为表冷器堵塞。由于吊顶式空调机组的结构以及安装位置的限制,检修人员在日常的清洗中,对表冷器无法全面冲洗甚至无法清洗,使表冷器某个区域的灰垢日积月累,最终堵塞了表冷器的部分过风面积。有鉴于此,我们采取的措施是:在B端空调机组进风口前0.5m的风管处,开一个宽60cm,长120cm的活动检修口,让检修人员能够有足够的操作空间定期对表冷器进行冲洗,彻底解决表冷器迎风面的堵塞问题,增大送风量。

(2)针对送风系统末端负压过大的处理

针对排风量过大,我们采取的整改措施是:在确保能满足事故排烟情况下,用防火铝泊胶带合理修正站台设备房排风口有效面积,在暂时未更换排风机 (设计选型时排风量过大)的情况下减小排风阀开度。这样既可维持消防监控联动又尽量降低站台设备房的排风负压。

在实施了上述的处理措施后,某办公室的送风口风向终于正常,风速也达到2m/s以上,房间空调温度也控制在27℃左右。