大厦建筑溴化锂机组技改研究

王晓东

上海井宿机电设备工程有限公司 上海 200063

现如今建筑工程的施工建设形式趋于多样化，在大厦建筑的实用功能方面也提出了新的要求，既要求建筑具有丰富的功能性，同时还应具有节能减排的作用。针对既有建筑而言，如能在固有项目的基础上实现优化改造，有利于实现建筑工程的绿色节能需要，提升运行应用过程中的经济性。

1 改造工程难点问题

1.1 老旧设备及管道拆除

在进行溴化锂机组技术改造工作时，首要的任务即拆除老旧设备及管道。然而结合实际情况可知，项目存在着施工场地较为狭小、设备较大、管道复杂的问题，为拆除工作带来了一定困难，同时拆除过程中的运输问题是亟待解决的另一难题。与此同时，拆除过程中若缺乏有效规划，只是单纯按照设计进行随意拆除有可能引发事故。因此，在改造过程中，需要结合现场实际情况进行具体分析，确保拆除施工的可靠性。

1.2 机组吊装

此项目改造是将地下一层2台溴化锂机组更改为2台1000冷吨的变频离心式冷水机组，提升运行效率，从而节省运行费用，促使建筑工程具有更为理想的运行经济性，同时还需更换与之对应的冷冻水泵及冷却水泵。在更换阶段需要进行原有机组的吊运转移，然后将新机组吊装，而由于场地空间十分有限的现实情况，吊装阶段很可能致使机组碰触到墙壁、其他机械设备等情况，无法确保机组的完整性，具有较高的吊运安全风险[1]。

2 溴化锂机组与高压变频离心式冷水机组对比分析

根据原有溴化锂机组的运行情况来看，经过长达17年的连续运行，原有空调系统溴化锂机组效率衰减，能耗较高且常发故障，而且在夏季极端高温天气时，冷冻机提供的制冷量明显不足，因此只能关闭部分新风系统，从而影响了室内环境质量和空气品质。为了改变此现状，提升空调系统的运行效率，决定进行立项改造施工。溴化锂机组是以热能为动力，制冷效率相对较低，同时存在后期维修成本相对较高、寿命较短等问题。相较于溴化锂机组，高压变频离心式冷水机组首先在运行效率上有了大幅提升；其次，该机组具有自动变频调整功能，能够根据大厦负荷需求的实际情况，选择适宜的运行能力输出，可起到节约能源的作用，有利于减少企业在制冷运行成本方面的投入；最后，在后期运行维护方面，该设备具有较高的运行稳定性，即使偶发故障问题也较易查找原因并实施维修，对于节省运维成本具有积极意义。

3 溴化锂机组技术改造

3.1 吊装工艺

在溴化锂机组拆除工艺中，2台旧溴化锂机组由于体积大、机组本体沉重且受施工吊装场地局限，必须解体分件进出吊装，最大件不得超过5吨、长度小于5m；地下二层机房大门宽1.95m，大门向东拆除3.05m宽的墙体，保证旧设备运出以及新设备进入的空间位置，故总体拆除5m。

冷水机组设备从地下一层吊装至地下二层的吊装工艺如下所述：（1）在地下一层至地下二层楼梯处，楼顶二根400*600混凝土大梁上设置固定4只5吨吊耳，每只吊耳使用6只φ18mm膨胀螺栓固定在大梁两侧面，再把2只5T手拉葫芦挂好，第一步准备工作完成。（2）吊装阶段分为两个部分，旧机组为第一部分，在启动吊装前，安装公司首先要把旧机组上方及周边的接头、管道割除分解，使其符合吊装条件；新的机组运过来后，吊装盘移为第二部分，首先在大厦地库前端有一块比较宽的路段，选择在此处进行卸车、盘移，吊运方式如图1所示。

图1 机组吊运

（3）切割、分解完毕后，起重工依据复合条件，开始吊装盘移。盘移到地下一层堆放点，堆放时需做到堆放整齐，不能超出堆放点。（4）第一台旧机组按件分批盘移到地下层，然后再把第二台旧机组按照同样的顺序分批盘移到堆放点。（5）待2台旧机组全部盘移结束后，将机组整理清除干净，为新机组进入做好准备工作。（6）新机组卸完车后开始盘移，由地下车库入口处下去。（7）设备盘移至地库收费处时，存在一个最低处，地面到横梁2.3m。（8）设备过收费处时，要小心缓慢通过，收费处有一台阶，约0.25m。（9）过了收费处进入地下一层，该层管道较多，最低处为2.3m，所以在盘移的过程中需保证稳妥，切勿碰到通风管道。（10）进新机组时应2台机组型号是否一致，倘若型号存在差异则需要先进里面一台，在打有吊装点的地方配合拼装，拼装完成后，将其盘移到指定地点就位。（11）第一台新的拼装结束后，可依照第一台的顺序再将第二台拼装就位。

3.2 变频离心式冷水机组

3.2.1 冷源负荷

变频离心机组主要为夏季供冷使用，根据大厦使用要求，供冷水温设定为6/13℃。冷源以变频离心冷水机组为主，机组位于地下二层机房内，单台制冷量约为3492kw。冷热源系统为独立系统，在高层区域，每个房间亦按照24h供热/供冷计算，该区域的制冷除了变频离心式机组外，还包括风冷冷水机组，总制冷量约为444.2kw。夏季供冷水温度在7/12℃，空调工作压力为0.6MPa，运行时可根据实际需求实现自动化调节。

3.2.2 机组变频节能分析

变频离心式冷水机组是一种速度可变化型的压缩机，单机离心压缩运行的原理主要是依靠三相异步电机驱动，具体以增速齿轮带动叶轮的高速旋转，叶轮在高速运行状态下产生离心力，提升制冷剂气体的运行速度，之后再通过扩压室实现动能向压力的转换，促使制冷剂从低压状态到高压。离心压缩机采用的叶轮是一种可调节的导流叶片，该结构形式具有控制简单、投资少的特点，此方法降低了机组的喘振点，扩大了机组运行范围。通过控制电源的频率，自动调节电机转速，根据相似定律的速度和流量成正比且与功率的三次方成正比，当负荷从大到小变化时，减小转速，流量减小；而功率成三次方减小，按照离心机效率COP=制冷量/功率计算，可见在此调节过程中，机组的能效反而会提升，同时配以调节入口导流叶片开度，实现压缩机制冷量调节，从而提高机组效率[2]。

3.3 新老系统融合

3.3.1 水泵流量及扬程

由于工程为改造项目，涉及到新老系统交替，需要确保新老系统的融合，使得整个系统安全可靠运行。此工程中的B1层冷冻机房内原有6台冷冻机组，负责低区冷源，其中包括2台1000冷吨蒸汽双效吸收式冷冻机组、2台500冷吨离心式冷水机组、2台100冷吨螺杆式冷水机组。6台冷水机组的冷冻水供水总管集中接至分水器，再分3根DN350的供水支管接至低区用户。低区用户的冷冻水回水支管集中接至集水器，再分别回至冷水机组，低区的空调热源采用锅炉提供的蒸汽。

为了使新老系统更好地融合，在设备及管道拆除时，设备尽可能拆除至不大于新设备的单件最大尺寸，管道部分尽可能拆除掉上面的阀件，这样可以保证单件物品的重量，便于后续搬运。设备订货时，提前和设备厂家确认设备尺寸以及需要入场的散件，同时根据设备摆放、安装位置，合理计划各设备的到场先后时间，并要求厂家严格执行，避免发生先到货设备影响后面设备的搬入。对于水泵更换而言，新更换的水泵扬程与原水泵扬程一致，水流量均小于等于原水泵流量，故改造对原系统并无影响[3]。

3.3.2 管道压损变化

两台1000RT的溴化锂机组更换为1000RT的高压变频离心机组，由于设计冷量无变化，只是由蒸汽驱动溴化锂机组改为高压电驱动电制冷离心机，对原系统没有造成影响。由于管道的局部调整以及冷机的蒸发器及冷凝器改变，此部分压头损失会较之原系统发生改变，但变化量最多为几十kPa。进行调试时，结合前期测试数据（包括水压及水流量），先让水泵降频启动（40HZ），根据监测的水流量及水压，再逐渐调高水泵频率，确保管道压力不超过原系统压力。另外，在拆除、接驳管道时，较容易发生意外，造成对原有系统的压力影响，为此给予了加强管理，严禁私自接电、接水等作业形式。

3.3.3 冷机冷量

此次改造工程原有的500冷吨及100冷吨的冷水机组、与之对应的冷冻/冷却水泵以及所有冷却塔均保留不变。考虑到设备匹配与整栋大厦未来发展的需要，将2台溴化锂机组改为2台1000冷吨的变频离心式冷水机组，同时更换与之对应的冷冻水泵及冷却水泵。改造完成后系统运行过程中的正常冷量情况如表1所示。

表1 低区6台冷冻机组的日常运行状况

3.4 系统运行调试

3.4.1 空调水系统

空调水系统管路较长且复杂，对系统内清洁度要求高，因此在管道安装完成后必须进行冲洗。本工程空调水系统的冲洗采用闭式循环冲洗，冲洗前做旁通，关闭大楼主管道立管及空调机组所有阀门。对系统进行灌水，排空系统内空气，开启水泵进行冲洗，第一次循环1h后把水排掉，拆洗主管道过滤器，后续冲洗可1-2h排水一次，反复多次，直至水质洁净为止。水质洁净后关闭旁通阀，开启空调机组的进水阀，灌水排气后继续进行冲洗，直至水质洁净，冲洗时应保证管道内流速大于1.5m/s。

3.4.2 主要设备调试

对系统中主要设备开展调试工作，主要涉及：机组运行、启动电流测试；整机噪音水平测试；机组电器安全测试（绝缘、启动、过载等）；机组控制与监视功能测试等。在初步调试作业完成以后，进行冷水机组的48小时连续运行测试，完成后对冷水机组各项性能、振动与噪声指标、机械性能、安全性能、电气性能进行分析。测试结果表明，相关参数达到标准要求[4]。水泵调试包括水泵流量测试；水泵进出口压力测试；水泵电器安全测试（绝缘、启动、过载等）；水泵噪声值测量等。在初步调试、测试完成且不存在问题后，给予48小时连续运行观察，对水泵性能、振动与噪声指标、机械性能、电气性能进行分析，最终判定为达标。

4 改造效果与综合效益分析

4.1 系统改造成效

系统改造过程中主要对原有两台溴化锂空调制冷机组拆除，并更换为变频离心式冷冻机，然后拆除原有冷机的相应两台冷冻水泵和两台冷却水泵，更换为新的变频水泵。从最终的改造成效来看，改造顺利完成，促使系统工程恢复较为理想的运行状态，并且由于新设备、系统的安装建设，不仅在制冷/供热方面得到了保障，还节省了经济成本，系统在持续运作过程中呈现出稳定可靠的状态。

4.2 系统综合效益

由于系统设备发生改变，在高温季节的供冷效果明显改善，大幅提升了系统综合效率。变频式离心式冷水机组、变频冷冻及冷却泵，配合冷冻机房群控系统，高效的设备加上根据实际需求负荷的相对精准的输出调节，改造后每年可节约运行费用250万元以上。

5 结束语

本文基于大厦建筑溴化锂机组技改工程进行研究，针对改造过程中的难点问题进行说明，并对具体改造的技术措施进行深入探讨，最终通过科学合理的规划设计、施工管理等，顺利完成改造。与此同时，对吊装工艺要点、变频离心式冷水机组的优势、运行调试过程中的重点加以总结概括，最终大厦建筑溴化锂机组技改实现预期目标，对于同类型工程具有借鉴性。