随着人们对居住环境要求的普遍提高,中央空调系统的普及率日趋增加。中央空调系统的运行效果主要反映在所控区域的温湿度控制水平以及管路设备与楼宇装饰装修的协同效率,中央空调系统的施工质量直接决定其运行效果[1-2]。中国地质大学(武汉)新校区的建设历程中,多方调研高校中央空调系统优秀建设案例,在基础设施配套建设中投入巨大精力,项目整体建设效果颇佳。1项目概况中国地质大学(武汉)新校区位于武汉市东湖国家自主创新示范区未来科技城东部,规划总用地面积47.14 万m2,规划总建筑面积约57.34 万m2。中国地质大学武汉新校区规划如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.01.020.F001图1中国地质大学武汉新校区规划2中央空调系统施工技术要点中国地质大学(武汉)新校区配置离心式冷水机组中央空调系统的6栋试验教学楼包括教学服务中心、计算机学院、地矿国家重点实验室、生环国家重点实验室、公共教学楼一、公共教学楼二。总建筑面积94 173 m2,地上建筑面积72 371 m2,地下建筑面积21 802 m2,地上6层、地下1层,总建筑高度为27.3~31.65 m。末端空调采用风机盘管与新风机组结合的空气调节模式,配置空调末端设备约2 500台。6栋试验教学楼中央空调系统作为新校区一期建设的重点专项项目,需要建设管理单位充分发挥专业优势,从项目招标、合同、材料进场、安装、验收等各个环节严格把控工程质量,综合运用技术手段及管理措施,有效确保中央空调系统高效、节能运行。校区设置一个总建筑面积1 570 m2的冷冻站(冷冻机房+燃气锅炉机房),作为6栋试验教学楼的能源供给核心。冷冻站内设置4台4 000 kW冷量的离心式冷水机组、4台910 t/h的方形逆流冷却塔和3台2 800 kW制热量的燃气锅炉,配套相应数量的冷(暖)水泵、冷却水泵、闭式膨胀水罐、电子式水处理器、电磁流量计、压力表、温度计、温控阀门等设备,通过校区热力管网及冷暖循环水泵分别将空调冷热水(夏季供回水6 ℃/12 ℃,冬季热水60 ℃/50 ℃)送至6栋试验教学楼的热力入口。本项目由建设管理单位通过公开招标方式择优评选高标准、大品牌的空调设备供货商。在保证空调设备质量的前提下,结合新校区项目管理实际,对中央空调系统施工中的管道工程施工重难点进行论述。2.1管道试水及排气管道试水和排气工序主要影响空调运行期间冷凝水的排放以及设备换热效果。在管道施工过程中,空调冷凝水管道的坡度极易被忽略且极易产生质量缺陷。为了确保冷凝水顺利排放,冷凝水管不得上翻,坡度不应小于1%,水平干管始端设置扫除口,末端设置存水弯。实际施工时,装饰单位为保证造型效果,针对局部受限于建筑梁底标高且装饰造型较为复杂的区域,在搭建吊顶龙骨时可能会擅自抬高已施工完成的冷凝水管高度,导致空调运行发生冷凝水倒流现象[3-4]。以本案例中计算机学院三层走廊为例,系统调试时,发现某处吊顶始终有冷凝水滴落现象,初步判断滴水原因为管道保温未粘好或阀门连接有缺陷,经过多次整改,问题仍未得到解决。经仔细核查,发现滴水区域处冷凝水管道被局部抬高,坡度不满足设计要求,冷凝水无法正常排出,调整管道坡度后,滴水现象消失。空调供回水管道频繁上下翻弯、排气阀位置设置不合理均可能造成管内存气,严重影响设备换热效果。以本案例中生环国家重点实验室为例,位于同楼层的3个朝向、面积、冷负荷均相同的相邻房间,夏季同时开启风机盘管,设置相同的室内温度、风速、风量,门窗紧闭开启相同时间,3个房间的室内温差最高达5 ℃。排除设备故障因素后,对制冷效果较差房间的末端设备及管道进行排气,排气完成后,设备换热效果满足设定要求。2.2管道保温与防冻管道保温的主要目的是防止结露、减少冷热介质传输过程中的热量损失、降低运行能耗。空调冷热水管采用难燃B1级闭孔橡塑,根据管径标准敷设不同厚度的保温绝热层,空调冷凝水管采用15 mm复合橡塑材料保温,空调风管采用外覆铝箔30 mm离心玻璃棉板保温。存在保温材料厚度不够、管道保温有缝隙、保温接缝处未与管道粘贴严密等质量缺陷时,夏季运行可能产生管道结露,破坏装饰吊顶并产生安全隐患。空调管道冬季防冻的主要目的为避免管道内水汽遇冷冻结,使管道或设备内部产生裂痕或变形,破坏其受力性能。管路及空调设备试压工作无法避免严寒天气时,应将试压工作布置在室内,关紧门窗防止冷风渗入,试压合格后及时放空存水。以本案例中公共教学楼二为例,施工单位计划于10月初对空调水管道进行试压,试压合格后,施工单位应及时清空管内存水,但因疏忽大意导致管内积水未完全排空。同年12月初,风机盘管安装完毕,此时局部房间外窗尚未安装完毕,突发温度骤降导致靠外墙侧房间30多台风机盘管出现不同程度的铜管冻裂现象,项目整体进度受到不利影响。2.3管道连接与压损管道的连接方式应根据材质、系统压力、尺寸、连接位置等进行合理选择,适当增设导流装置,减少流量损失,降低运行噪音,保证流体通畅,提高运行效率。管路的压损数值直接影响中央空调系统的节能指标,严重时可能影响系统正常运转,针对无法避免的阻力节点,应尽量选用高效率的优质产品,确保产品自身的压力降处于较低水平。针对可以优化的阻力节点,通过完善设计方案、加强施工质量过程管控,有效改善系统运行阻力。管道保温施工前,应对空调冷凝水管道进行充水试验,以水管不渗漏为合格;对空调冷热水管道以1.5倍工作压力进行水压试验并稳压10 min,水管不渗漏且压降不大于0.02 MPa为合格。对空调风管进行漏风量试验和漏光试验,保证管道严密性施工质量。系统运行阻力主要源自空调设备内部、管路摩擦、局部阻力(变径、翻弯、转弯)、调节阀门、过滤装置等,运行阻力通过循环水泵进行加压补偿。管道内存有异物、过滤器未清洗、焊渣残留、设备排布不合理、设备选型不当时,可能出现冷水机组因水流、水压严重不足而无法正常运转的现象。本案例冷冻站系统调试期间,冷水主机频繁报警停机,机组报警屏显示冷凝器压力过高。排除过滤器需清洗、管道内存异物及焊渣残留、埋地管道渗漏等因素后,发现系统回水管道上设置了一台螺旋空气杂质分离器,安装在冷却塔冷却水回水管路垂直向下转角处(冷却塔出水管路和冷却泵进水口的垂直高度达9 m)。水流在一定的压力下高速旋转切向进入螺旋空气杂质分离器后,产生强烈水锤现象,上部回水流入冷却水泵的通道受阻,导致冷水主机频繁报警。调整螺旋空气杂质分离器的位置后,系统恢复正常运行。2.4管道消声与隔振管道的消声与隔振主要为了防止系统运行时产生噪音及震动,影响楼宇办公环境,频繁的振动会影响设备的使用寿命,对相邻水路、桥架产生安全隐患。在中央空调系统管道施工时,对主干风管加装固定支架,对主干水管区域的梁体加装固定弹簧减振吊架。管道穿越机房墙壁时,使用水泥堵塞,还需使用非燃弹性材料嵌密,防止漏声。穿过楼板和墙壁时,应加套管,套管和水管之间应使用阻燃密实材料填充严密,送回风管路上应设置消声静压箱、消声器或消声弯管。3空调管路施工完善策略3.1加强现场沟通及交叉配合功能复杂的公共建筑施工中,存在施工总承包、消防分包、装饰分包、甲供材供货商、弱电分包等多家施工单位同时施工、多个施工工序交叉作业的现象。弱电工程进行走廊桥架穿线时,可能因不当操作破坏管道保温层;总承包单位吊装空调设备时,可能存在技术交底不完善或暴力操作导致吊装设备出现裂痕;土建单位砌筑机房墙体前,未充分校核机房门洞尺寸可能导致设备进场后无法落位机房内;空调设备未开启保护模式下,消防单位进行电气调试或不恰当的频繁启动电源可能引起设备损坏。项目管理人员应统筹协调多个施工单位在同一施工节点的施工工序,强化施工质量责任制、相互约束,高效协调沟通,确保机电工程交叉作业高标准有序推进。3.2细化图纸会审及技术交底结合施工组织方案详细审查施工图纸,重点核查装饰、土建、安装工程之间的位置、排布及管线标高,确保施工工序可操作性。详细核对土建工程中涉及暖通专项的预留预埋孔洞尺寸,特别是地下室区域及人防混凝土区域的孔洞预留需求,提前预判设计失误或可能存在的现场问题。进行暖通专项工程施工时,针对不同的暖通设备以及不同的施工环境,采用针对性的施工质量保证措施。管理人员应熟悉施工作业标准、施工人员应精通安装操作规程,阶段性开展技术交底及整体方案培训,拓宽暖通设备施工技术人员专业知识储备,提高多工种之间的协同配合效率。3.3注重施工工序技术控制及检验暖通工程涉及的设备、管道、电气接线等大多为隐蔽工程,应在每个施工环节做好工序的自检、互检。暖通工程施工时,应精准判断施工进程与施工图纸的一致性、施工方案的规范性、施工分部分项工程的可延续性,做好各环节的施工重难点管控。安装空调水管时,应为安装设备接驳软管预留空间;管道穿墙或构筑物时,应充分考虑建筑封堵以及工程变形问题;空调设备试运转时,除观察系统运行效果外,还需检查减震器与基础之间的位移情况;在不影响装饰风格的前提下,尽量在设备及阀门附近多设检修口。3.4基于BIM建模优化施工现场管理BIM技术的核心是建立虚拟的建筑工程三维模型。设计阶段,借助BIM技术对建筑物进行可视化建模,提前发现碰撞点,充分优化施工组织,保证施工方案的可操作性。在工程项目实施前,利用BIM三维模型,对项目管理人员和施工人员进行可视化技术交底,可以直观、精确地呈现建筑物的设计方案及预计完工效果,对局部影响标高或图纸上存在的错、碰、漏、缺等冲突点提前谋策,调整方案。工程项目实施过程中,在BIM模型中录入建筑工程已使用的材料、设备的品牌、型号、参数,供应商等信息,实现过程管理电子化、质量控制可追溯化,便于实现全寿命周期的工程项目质量、工期、费用高标准管理目标。4结语研究从中央空调系统的安装施工入手,对中国地质大学(武汉)新校区6栋试验教学楼中央空调建设过程中出现的关键技术要点进行整理、研究,提出施工质量完善策略,旨在提升建筑行业内对中央空调系统施工技术和施工环节的重视程度,保证建筑物室内空气环境,提升室内居住舒适度,使空调冷热源系统建设更加节能高效,建筑物运行更加低碳、绿色、环保。随着建筑结构形式新颖多样,公共建筑中中央空调系统的功能发挥度对建筑的品质及运营效果影响重大。本案例中教学试验楼中央空调系统建设完成后,中国地质大学(武汉)同步在新校区其他楼宇设置多联机中央空调、地源热泵中央空调系统。其中,在体育馆项目中首次尝试利用BIM技术进行项目安装技术管控,在错综复杂的机电管线排布下,确保体育馆整体装饰装修效果。
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