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办公大楼空调系统问题的分析与解决方案——以某金融大厦空调系统改造工程为例

发表时间：2021/7/1 来源：《建筑科技》2021年6月下作者：陈程

[导读] 本文作者结合自己多年的实践工作经验，以某金融大厦空调系统改造工程为例，针对实际运行过程中遇到的问题进行分析，提出了有效的整改解决方案，并针对每个问题逐个分析其产生的根源、每个独立问题之间的相互影响以及有效避免其产生的途径。

中远海远资产经营管理有限公司陈程

摘要：本文作者结合自己多年的实践工作经验，以某金融大厦空调系统改造工程为例，针对实际运行过程中遇到的问题进行分析，提出了有效的整改解决方案，并针对每个问题逐个分析其产生的根源、每个独立问题之间的相互影响以及有效避免其产生的途径。
关键词：办公大楼；空调系统；改造工程；解决方案
        引言
        目前高端的多层与高层办公楼的空调系统大都采用VAV空调系统方式。中国在90年代开始引入VAV空调系统，虽然已有多年的发展史，但在设计、安装、调试及后期改造运营过程中存在着不少问题值得我们注意。本文将结合某金融大厦空调系统改造工程的空调系统以及在实际使用中遇到的问题进行分析，并提出了整改解决方案。
        1工程概况
        本项目建筑面积16.4万平方米，主楼5-35层为办公用楼层，办公层内办公区、会议室及领导办公室的空调形式是空调机组加变风量装置(VAV)，采用吊顶回风，另外在靠外侧玻璃幕墙处设置了由吊式循环风机，以及落地安装的窗幕风机组成的循环系统，以改善窗际热环境。新风系统则是在设备层设置新风处理机组，通过风道送至各层的空调机组。本次改造主要针对办公楼层内用户提出温度不均匀、独立会议室及经理室体感较闷、舒适度、噪音大差等问题进行分析并改造。
        2某金融大厦空调系统的实际问题
        根据本大厦客户反映办公区内温度不均匀、独立会议室及经理室体感较闷、舒适度差等问题，对整个空调系统进行彻底的排查，最后基本排除了空调水系统的问题，而问题主要集中在空调风系统及其控制系统上，具体如下:
        2.1会议室和外区独立经理室空调效果不佳、闷热的问题
        1）VAV空调系统中，末端装置VAVBOX的布置应遵循区域性的原则，一个VAVBOX无法同时服务于两个独立的封闭空间，而该项目在进行精装设计的时候，未考虑VAV空调系统的这一特性，在设置会议室和经理室等独立的封闭空间时，未单独设置VAVBOX（末端装置）、温控器及控制系统，而是选择两个独立封闭区域共用一台VAVBOX的方式，从而导致会议室及经理室内的空调系统处于失控状态，无法根据房间所需的负荷自动调节送风量，不仅造成会议室及经理室空调效果不佳，同时还影响到另一个共用区域的空调效果。
        2）会议室内的循环风机由于噪音问题而未能正常使用，使得会议室内的污浊空气不能正常排出，影响影响会议室的舒适度。
        2.2风机噪音问题
        2.2.1窗幕风机
        设计为了改善窗际热环境，在外窗的周边设置窗幕风机，但用户反映由于噪音的困扰，该循环系统基本处于闲置状态，从而使得外区的空调舒适度较差。风机设备的安装不当是产生噪音主要原因，有以下几个方面：
        1）固定窗幕风机用的螺母未设防松动措施，导致年久松动，而使设备震动产生噪音。
        2）落地安装的窗幕风机未设必要的减震措施，与型钢支架直接接触，从而加剧了因设备运行震动引起的噪声。
        2.2.2排风机
        会议室的空间小、人员密度大，设计单独设置了机械排风系统，将会议室污浊的空气排至吊顶内，通过吊顶回风方式，回到空气处理机组，排风设备吊装于吊顶内，但现场设备在运行时噪音达到66dB(A)严重高于办公区噪音要求，主要有两个原因：
        1）设备在设计选型时压头偏大，风管内及出风口处的风速过高，而引起的风噪。
        2）设计未考虑吊顶内的其他专业机电管线的干扰，出风口处设有电线管、桥架、喷淋等其他专业的管线，造成排风的不畅而引起的二次风噪。
        3）其他机电专业的管线与风机设备共用吊架，造成设备运行时产生金属碰撞声。
        2.3办公层区域AHU/VAV系统内区、外区风量无法控制的问题
        1）在VAV空调系统中，虽然减少了空调水管的施工，减少了漏水的风险，但风管制作加工的工作量会大大增加，不仅对吊顶内机电管线综合布置提出了更高的要求，同时也增加了漏风的风险。通风系统的漏风是通风与空调工程中一大质量通病，在该项目中也同样发现了空调风系统漏风的情况。当然风管漏风主要是施工原因，如风管拼接缝不严密、法兰之间的垫料由于老化影响其密封性、通丝内加固处的密封措施不到位等。
        2）金属软管的使用是为了解决硬管至风口的“最后一公里”的问题，优点就是方便快捷，特别适用于安装条件复杂，无法安装金属风管的情况下使用，当然在规范GB50243-2016中也明确指出对金属软管使用的要求，但该项目现场对软管使用是处于失控状态，如安装长度过长、软管不设支吊架，将软管直接搁在其他专业的机电管线或吊顶上等情况，造成软管弯头过多、凹瘪等现象，无形中增加了局部阻力，使末端风口风量偏小。
        3）VAVBOX主要由箱体、风量传感器、风阀及驱动器、控制器组成，在现场排查时发现控制器与箱体上标注的参数不匹配，且参数也未重新修正，导致计算风量与实际风量产生严重偏差。产生此类问题可能是VAVBOX的箱体先行安装，控制器后装，而在安装控制器时，未对施工人员做好技术交底的工作，现场质量巡查及验收工作也不到位。而在最后调试阶段估计也是草草了事，并未发现这个问题，这也是造成送风不均的重要因素之一。
        4）现场空调送、回风口的布置与二次精装修图纸存在一定差距，部分送、回风口的安装位置过近，会导致局部气流短路、送风不均等情况，部分靠近循环风机的回风口在循环风机设备运行时，还有微风吹出，严重影响空气质量。
       2.4办公层区域AHU/VAV系统内区、外区温度无法控制的问题
       1）变风量空调系统一直以节能、舒适等特点著称，但如果由于其设备或检测元件的老化故障未能得到及时的保养修复导致上传的数据错误，比如在现场排查的过程中，发现有些温控器不能正常工作、风量读数字有误等等类似情况，就会使得控制逻辑的混乱，那得到的效果就会适得其反。所以在运营过程中应该及时的维修保养，才能保障整个系统的正常工作。
        2）标准层办公区呈U字形状，左右基本对称，以右边区域为例，有a、b两套VAV空调系统送风区域分别对应A、B两个区域。具体详见下图（图1），现场踏勘发现A、B区交界区处设有挡烟垂壁，形式为暗装升降式，平时藏于吊顶内，且吊顶内机电管线密集，几乎隔断了吊顶空间，使得吊顶区域形成两个完全独立的空间。由于本系统回风主要靠吊顶回风，系统b服务区域内的吊顶回风几乎无法回到对应机组，而系统a服务的区域内设有两个回风口，导致送、回风关系混乱。易导致供冷时，a空调系统的回风温度高于A区的环境温度，这时a空调系统的机组将继续低温送风；而b空调系统的回风温度低于B区的环境温度，b空调系统的机组继而提高送风温度。从而使得A、B区的送风温度不能按该区域的实际需求进行调整。

        图1 办公标准层（右侧）
        3针对存在问题提出的解决方案
        3.1会议室和外区独立经理室空调系统解决方案
        1）会议室及独立经理室需从一次风侧接风管至该房间，并单独设置VAVBOX末端及温度控制器，使得送风量可以根据本室实际温度需求来调节。
        2）将会议室的排风风机及窗幕风机降噪处理，让这些风机设备能正常运行，使得会议室和外区经理室的空调系统的能在设计工况下运行。
        3.2风机噪音问题的解决方案
        1）本项目中会议室排风机的设计排风量为920CMH,管径500mm*200mm，风速为2.556m3/h，计算得出比摩阻Rm=0.311Pa/m，10米长风管的沿程阻力只有3.11Pa，加上弯头（4.13Pa）、风阀（1.18Pa）、三通支管（3.8Pa）、风口（4.1Pa）和防虫网（5.9Pa）等局部阻力。所以该系统的总阻力约22.2Pa，而会议室实际采用了静压为295Pa的管道式风机，所选用的风机静压远高于该系统最不利环路的阻力，造成风速过高，运行噪音大，对其解决方案是选用静压为50Pa的低噪音管道式离心风机来代替现有的风机，并在风机进风侧设置风量调节阀，以便进行风量的调节。
       2）针对部分排风系统的出风口处，有机电管线或梁的阻挡，引起二次风噪声，采取措施为将出风口合理的移位，避开这些障碍物或将障碍物移位，减少对出风口的影响。
        3）由于设备安装的不合理而造成噪音的问题，需加装减震措施，如落地安装的窗幕风机加设橡胶垫并设放松螺母或弹簧垫片；吊装风机加装减震弹簧吊架（详见下图2所示），并将固定在风机吊杆上的电线管，需拆除移位，单独设置支吊架。

        图2 装减震弹簧垫片示意图
        3.3 办公层区域AHU/VAV系统风量控制的解决方案
        1）风管连接处法兰与法兰之间打密封胶处理，增强其密封性。
        2）如吊顶内条件允许，尽量采用铁皮风管来替代金属软管，减少金属软管的使用率。必要时给金属软管设置托架，减小绕度，改善气流组织。
        3）办公区域的VAVBOX箱的参数和VAV控制器的参数不匹配，导致在VAV控制器内部计算的风量数据有严重偏差，整体风量失调，解决方案如下：
完成风系统的封堵及软管整改工作后，对VAVBOX控制器的参数与图纸进行逐一核对，并进行修正，具体检测的方法可以通过以下流程图（见如下图3所示），确保每台VAVBOX的最大风量及最小风量符合设计要求。

        图3 VAVBOX风量检查流程图
        4）对所有的送、回风口的布置重新按二次精装进行调整，并确保送风均匀，回风有效。对靠近循环风机的回风口进行封闭或移位的处理。
        3.4 办公层区域AHU/VAV系统温度控制的解决方案
        1）VAV温度控制的问题经现场检查及上位机检查发现，多数办公区域的VAV房间温度都不是很准确，有些数值是假值被人为给设定，最终导致了VAV控制器对于温度的控制失调。通过检查现场每台VAV的温控模块位置是否合理，检查每个温控模块是否正常工作，VAV程序内部的温度控制逻辑是否正常，解决VAV温度控制问题，具体流程如下图4所示：

图4 VAV温度控制器检查流程图
（2）对办公层区域内的送回风重新进行规划以上面（图1）为例，在区域B新增一路回风管，以便改善区域B吊顶内的回风效果，另外在区域A吊顶内新增隔断，将区域A分割成A1区和A2区。改造后吊顶区域被分为3个独立区域（详见图3）。让办公区内的污浊空气可以快速、合理的回到空调处理机组内进行二次处理。

图3 办公标准层（右侧）改造后

4结束语
总之，本文通过结合实际工程案例中遇到的问题进行了全面分析，在其项目改造过程中由于受到施工条件的局限，导致很多细节做得不够严谨，对办公楼空调系统改造工程来说非常不利。因此，办公大楼空调系统应从设计、施工（调试）、运营（包括后期的装修改造）都要严格把控，只要一个环节出了问题，就会造成系统性故障，不仅影响空气调节的效果，甚至会造成空调系统控制上的各种问题。随着人们对于VAV空调系统了解的逐步加深，各方面误区的逐渐消除，相信VAV空调系统的应用场景会越来越丰富。
参考文献：
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