合肥移动通信枢纽楼空调系统的两个问题

尹贞勤 （煤炭工业合肥设计研究院，安徽 合肥 230041）

1 工程概况及其问题描述

由中国移动安徽分公司投资建设的合肥移动通信枢纽楼工程，（以下简称枢纽楼），建筑面积27990m2，地下1层，地上20层，建筑高度为88m，施工图设计由北京某设计院完成。枢纽楼空调含舒适性空调系统及通讯设备房的工艺性空调两部分。舒适性空调的冷热源为空气源热泵冷热水机组，冷热水循环泵布置于地下一层的设备房内；通讯设备房的工艺性空调为全年供冷，冷源为水冷型螺杆式冷水机组，冷水机组及冷水循环泵、冷却水循环泵均布置在地下一层的设备房内，冷却塔布置在附房二层屋面。

空调系统安装完成后，在调试和试运转过程中出现以下两个问题：

问题1：舒适性空调循环水泵在试运转时发生滑移，最大位移量达6cm；

问题2：工艺性空调系统的制冷机组在冬季出现停机或无法启动；

施工单位及设计单位的有关专业技术人员针对出现的问题，采取了一些整改措施，历时数月均未能解决，导致工程无法验收。2005年底，业主单位组织召开专家论证会，笔者等3人到现场察看、调阅暖通空调专业施工图，并详细询问施工单位安装过程情况，对照设备参数，对有关数据进行复算和分析。最终查出造成问题的原因，并提出相应的解决办法，使空调系统能够正常运行。

2 问题1的成因

循环水泵滑移现象刚发现时，业主单位和施工单位、设计单位均认为是循环水泵产品质量存在问题，怀疑水泵滑移是由于水泵动平衡不合格造成。但是，经过计算发现水泵滑移是由于空调水系统压力在局部造成循环水泵受力不平衡而引起的。

图1 卧式离心水泵隔振安装示意图

图2 水泵内腔水平方向受力分布

空调水系统定压膨胀水箱20层屋面水箱间，膨胀水箱正常液面与循环水泵入口（系统定压点）高差约为94.5m。则循环水泵入口处静压值为：

式中:Pj——循环水泵入口处静压（Pa）

ρ——水的密度（kg/m3）

g——重力加速度（m/s2）

H——膨胀水箱的液面与循环水泵入口高差(m)按式（1）计算:

卧式离心水泵隔振安装示意图见图1，水泵内腔水平方向受力分析见图2。

由静压对水泵产生的轴向推力为：

式中：Fj——由静压对水泵产生的轴向推力（N）

Pj——循环水泵入口处静压（Pa）

S——水泵内腔在铅垂面的投影面积（m2）

由于水泵内腔前后两面有部分内表面受力互相抵消，计算轴向推力的面积简化为入口横断面积，则：

图3 原设计冷却水流程

图4 改造后冷却水流程

式中：D——水泵入口直径（m）

本项目的水泵入口直径为200mm，由（3）式计算S=0.0314 m2；

按式（2）计算得：

Fj=926100×0.0314=29079.5N

可见所受到的水平推力很大。

由于基础对泵及减振台座的支撑力，是随着水泵及减振台座对基础的压力而变化的，竖向受力始终平衡。

水泵及减振台座整体在水平推力作用下即产生运动趋势，由此水泵及减振台座整体与基础之间就产生一个反向的摩擦力。

由以上分析可知，水泵的轴向推力主要取决于Fj。当建筑物不高时，泵体所受水平推力也就较小，此时水泵及减振台座所受的静摩擦力与推力相平衡，水泵可以正常工作。当建筑物较高时，静摩擦力会小于水平推力，则发生滑移。

3 解决问题1的措施

针对该工程的循环水泵滑移问题，我们提出的解决办法：在每台水泵减振台座周边增设槽钢限制水泵的减振台座水平方向运动，防止减振台座倾覆和侧向滑移，从而保障水泵能够稳定运行。

4 问题2的成因

移动通讯设备发热量较大，有些机房须全年送冷风，对设备进行冷却。受气温影响冬季制冷机制冷时的冷却水进水温度就会很低，而水冷螺杆式制冷机要求冷却水进水温度不能低于最低温度t，冷却水进水温度低于t 时，制冷剂冷凝压力降低，高、低压压差过小导致回油不畅，严重时会烧毁压缩机，所以制冷机会自动保护（停机）。各制造厂水冷螺杆式冷水机组冷却水进水温度最低值t 稍有差异，但一般都要求高于12.8℃，见表1。

主要制造商水冷螺杆式冷水机组冷却水进水温度最低值t 表1

暖通空调专业设计人员在进行工程设计时，如项目中冷水机组须常年制冷，则需要了解机组冷却水最低进水温度，采取有效的保障措施（诚然，也有些建筑在冬季采用冷却塔直接供冷的，然而在某些季节段由冷却塔直接供冷水满足不了工艺要求，须根据工艺要求及工程所在地的气候条件仔细研究方案，作出合理的选择，本文不再展开讨论）。原设计冷却水系统如图3所示。

标准工况下，水冷螺杆式冷水机组冷凝器进出水温度为32/37℃，进入冬季当室外空气温度较低，同时制冷机排热量不太大时，即使冷却塔风机不运行，仅自然通风冷却塔出水温度会随之降低，直至低于12.8℃，导致冷水机组自动保护、停机，影响工艺系统正常运行。

5 解决问题2的措施

针对本工程我们提出在冷凝器出水管路上增设三通调节阀、旁通管路，如图4所示。随着室外气温下降，冷却塔风机停止运行，冷凝器进水温度低于T 时(T=t+2℃)，三通调节阀增加旁通流量，同时减小进冷却塔水量，使旁通管路热水与冷却塔出水混合后温度不低于T，从而保障冷水机组能够正常运行。

如在冬季启动机组时，管路中水温低于T，控制三通调节阀，使水流全部从旁通管路不进冷却塔，当冷凝器进水温度高于32℃时，再减少旁通流量，增加冷却塔进水量。

陆耀庆.实用供热空调设计手册(第二版)[M].北京：中国建筑工业出版社出版，2008.