摘要:随着城市化进展,各类高层建筑拔地而起,暖通空调作为现代建筑不可缺少的重要设施,其合理选型及施工安装直接关系到建筑工程品质及舒适度。近年,多联机空调系统因具备控制灵活、计量便利、无需专用机房等特征,在现代综合体建筑中的应用越来越广泛,但其对安装要求十分严格,如遇空间受限,外机排列紧促而出现外机散热不良,将直接影响系统产冷(热)量。本文以具体项目为例,针对在建筑施工中,因多联机空调外机的散热不良导致系统停机而采取组织气流、诱导风向、加大通风量等改善换热的方式进行举例分析,可供借鉴。
关键词:建筑施工;机组散热;组织气流;诱导风向;增加风量
引言
高层建筑塔楼区域的功能多为办公或住宅,建设方为考虑后期租赁的灵活性和计量的便利性,在很多高层建筑施工项目中会采用多联机系统进行供冷(热)。更为经济的是多联机空调系统无需建设专用机房,节省了建筑造价。但正是因为无专用机房,多联机外机全部安装于室外,系统对设备的安装就有了严格要求。为充分利用设备优势,避免局限性,建筑施工人员将致力于改善设备安装局限性而不断探究。
1.项目概况
本文所举例项目为高层建筑施工安装工程,地址位于深圳市福田区福华路荣超城市春天花园5栋办公楼3-18层,5楼及以下为裙楼,以上为塔楼,3-18层建筑面积1.73万平方米,安装工程涉及给排水、供电、消防、空调通风、综合布线等安装工程,其中空调工程设备采用“约克”多联式空调系统,末端负荷指标为185W/m2,室内外机的组合配比为1.05,外机共73台,全部安装于裙楼楼顶,基于建筑美观考虑,在外机安装位置制作了铝合金方通格栅顶棚作为装饰。
2.多联机空调外机安装布局及实际运行状况
73套多联机外机设备呈矩阵排列,裙楼顶女儿墙高度1.2米,设备前后间距为0.9-1.4米,中间三列布局相对紧促,左右间隔约0.2米。该布局小于机组YORK(约克)-多联式空调-安装、操作和维护手册散热空间间隔2米的要求。但此种方式已经满布裙楼平台,再无拓展空间。
机组额定工况下,室外机进风温度为35℃时,出风温度约为45-47℃。2018年7月底,项目安装完成,正值盛夏,由于设备布置过于紧促、散热不良,进风温度在40℃以上、出风温度在60℃以上,室外机冷凝温度升高,功耗明显增加,同时制冷量降低,影响了空调效果。设备运行环境温度远超出“约克”室外机运行环境温度-5℃——48℃的区间范围,外机频繁高温保护停机,无法正常稳定投入使用。
3.解决措施
鉴于该情况,安装项目组就如何解决外机通风散热问题进行了反复商讨,根据设备特征及现场安装环境,我们最终拟定出三套促进设备散热的方案,分三个步骤投入实施,具体如下:
3.1步骤一:拆除格栅顶棚,优化气流组织
“约克”商用多联机外机采用侧面进风,顶部出风的散热方式,当热高温热气流从机组顶部排出时,上升过程中碰撞到格栅顶棚,被反射回流至地面,在机组进风侧被重新吸入设备,导致吸风温度升高。故,我们首先拆除原有格栅顶棚,使从机组顶部排出的高温热气能顺畅地向顶部空间飘散,减少气流反射。
在完成格栅顶棚的拆除后,次日9:00——17:00,项目组对现场多点温度进行采样实测,记录如表1所示。现场平均温较未采取措施时下调约2-4℃。但依旧超过48℃以下的正常区间范围,外机运行不稳定,依然出现高温保护跳机。
3.2.步骤二:制作导热风管,将高温排气导出,远离进风区
鉴于上述改善力度有限,项目组继续实施了步骤二,在每台设备顶端加工导风管,诱导出风风向,避免气流回流。结合机组尺寸、考虑风管安装牢固性及抗风压能力,项目组定制了尺寸为1700*760*2000的矩形铁皮导风管,利用热压差原理,将高温排气收集后引流至相对高处,加速了吸风侧通风,同时改变了原有出风口气流方向,阻止了气流回流,避免了排风短路。
另外,导风管的制作除符合机组安装尺寸外,更应结合天面设备的抗风压等安全性能,风管固定确保牢固可靠,除了用铆钉连接在每台外机外壳上之外,在每组风管外壁均采用角铁加固,加固角铁与原格栅顶棚主梁组成织状网格。
通过为每台设备加装导风管后,外机散热情况得到明显改善,进排风温差接近10℃,换热器能效提升明显,设备可正常稳定运行。环境温度已满足“约克”室外机运行环境温度-5℃——48℃的区间范围。
3.3.步骤三:配置加压风机,加速气流流动
项目组在完成步骤二之后,继续监测发现,设备布置相对紧促的中间三道进风走廊温度高出其他位置3-5℃,设备进出风温差在6℃左右,设备能效有待进一步改善。继而进一步采取了加压风机送风方案:针对相对高温的三道进风走廊,在走廊尽头靠近女儿墙位置安装了3套低噪音柜式离心式轴流风机进行加压送风,促进气流流动,增加通风量,加速换热。
加压风机选型依据除考虑外机设备风扇风量和及同时使用系数外,还应结合投资及运行的经济性,屋面承重,安装空间及环境噪音等因素。经综合评估,选用风量为60000m3/h、全压440Pa的轴流风机进行加压。
通过上述三个步骤的实施,系统最终正常稳定投入运行。设备运行环境温度全部低于40℃、换热温差高于8℃。三套改善措施均在原有外机安装空间内完成,未占用建筑其他区域,尽管对建筑整体外观造成一定影响,但满足了使用需求,提升了设备性能。另外,步骤三的加压风机运行有少量运行成本的增加,但由此改善了设备换热效率,提升了主机能效,整体节能。通过统计,分三个步骤落实完成了共三套方案后,总投入为人民币20.5万元,分析说明如下:
4.总结
综上,多联机空调外机的安装应满足进风通畅不干扰,排风顺畅不回流的要求。其散热的好与坏是系统运行正常与否的关键,要在建筑设计阶段就开始进行室外机散热的考虑。室外机摆放安装位置,应按散热条件,静压要求,气流方向、维修方便等因素考虑,确保不存在室外机的散热问题,否则,整个系统将会受影响。一般选择对外空旷且空气对流情况好的地方,另外还要考虑室外无静压热气流上升所造成的气流分布问题。只有做好这些才能保证室外机的产冷量(热量)。
参考文献:
[1]YORK(约克)-多联式空调-安装、操作和维护手册