空調系統調適在重點(diǎn)工程中應用
—杭州G20峰會(huì )工程實(shí)踐
摘要：
在杭州G20峰會(huì )場(chǎng)館（杭州國際博覽中心）空調系統的改造工程中，基于最終效果的系統調適貫穿了設計、施工和運行階段。調適顧問(wèn)與各方建立了良好的溝通渠道和方式，通過(guò)定期的調適例會(huì )，調適團隊對每個(gè)系統、專(zhuān)業(yè)的進(jìn)度有了準確把握，調適計劃得以及時(shí)更新、實(shí)施，技術(shù)難題得到及時(shí)解決，保證了工程的質(zhì)量、進(jìn)度和最終效果。通過(guò)本案例看出系統調適技術(shù)可以為工程項目的全過(guò)程保駕護航，尤其對大型重點(diǎn)工程項目更體現出了其重要性和必要性。
關(guān)鍵詞：調適；水力平衡；舒適度；模擬；驗證
Application of Air Conditioning System Commissioning Technology
in Key Projects
----- G20 Summit Venues in
Hangzhou
Niu
Li-min Song Ye-hui Yang Chun
Zhang Shi-dong Liao Yan
（China
Academy of Building Research,Beijing,10013）
Abstract：In the air conditioning system renovation project of Hangzhou G20
summit venue，the system adjustment
based on the final effect runs through the design, construction and operation
phases. The adjustment consultant has established the good communication
channel and the way with all sides. Through regular meetings，the commissioning team has an accurate grasp about the progress of
each system and specialty. The commissioning plan is updated and implemented in
time，technical problems are
solved in time. Finally， the quality
and progress of the project are guaranteed. Through this case, we can see that
the system commissioning can escort the whole process of the project，especially for key projects, it is more important and necessary.
Keywords：commissioning；hydraulic balance；comfort degree；simulation；verification
1 前言
建筑調適，源于歐美發(fā)達國家，屬于北美建筑行業(yè)成熟的管理和技術(shù)體系。ASHRAE指南1-1996中將建筑調適定義為：“一種使得建筑各個(gè)系統在方案設計、圖紙設計、安裝、單機試運轉、性能測試、運行和維護的整個(gè)過(guò)程中確保能夠實(shí)現設計意圖和滿(mǎn)足業(yè)主的使用要求的工作程序和方法?！?sup> [1] 我國新編《建筑節能基本術(shù)語(yǔ)標準》中給出了對建筑“用能系統調適”的定義，即：通過(guò)在設計、施工、驗收和運行維護階段的全過(guò)程監督和管理，保證建筑能夠按照設計和用戶(hù)要求，實(shí)現安全、高效的運行和控制的工作程序和方法。在相應的條文解釋中指出了此處的“調適”主要包含兩個(gè)含義，首先是
“調試”，指建筑用能設備或系統安裝完畢，在投入正式運行前進(jìn)行的測試與調節工作。其次是 “調適”，指建筑用能系統的優(yōu)化，與用能需求相匹配，使之實(shí)現高效運行的過(guò)程[2]。
在建筑用能系統中，中央空調系統是非常重要的組成部分。杭州國際博覽中心G20峰會(huì )會(huì )場(chǎng)為改造項目，考慮到建設工期、實(shí)施條件及厲行節約等因素，場(chǎng)館的空調冷源均采用原有冷源系統，部分空調機組也是在原有設備進(jìn)行功能提升，由于功能的改變必然會(huì )影響負荷需求、平衡需求的變化，因此系統調適在其中起到非常關(guān)鍵的作用，調適工作貫穿了改造設計、施工和運行階段。
2 調適項目概況
2016年杭州峰會(huì )是中國首次舉辦G20峰會(huì )，國際會(huì )議有其特殊政治屬性，設計團隊匠心打造“氣宇軒昂”的建筑風(fēng)格征服了世界，場(chǎng)館從整體到細節融合了中國形象和氣質(zhì)。那么對于承載“構建創(chuàng )新、活力、聯(lián)動(dòng)、包容的世界經(jīng)濟”主體會(huì )議場(chǎng)所室內環(huán)境必然是高標準的要求，空氣品質(zhì)、溫度場(chǎng)、濕度場(chǎng)、風(fēng)速場(chǎng)、噪聲等必須嚴格滿(mǎn)足設計的要求，任和細節都力求完美。該項目午宴廳、主會(huì )議廳等主要功能區域均為高大空間，空調系統布置既要考慮不影響室內裝飾風(fēng)格，有要求氣流組織合理，以滿(mǎn)足室內溫度場(chǎng)、風(fēng)速場(chǎng)、溫度梯度等要求，同時(shí)對施工和調適也提出較高的要求。
該項目調適范圍主要為重點(diǎn)功能區域，包括主會(huì )議廳、午宴廳、新聞發(fā)布廳、迎賓廳及前廳、多功能廳、南連廊、各國領(lǐng)導人休息廳。調適從設計、施工到運行階段開(kāi)展全過(guò)程調試技術(shù)咨詢(xún)服務(wù)。
（1）設計階段：
在方案設計基礎上，應用模擬軟件對現有設計進(jìn)行模擬校核，并提出優(yōu)化咨詢(xún)方案建議，同時(shí)對優(yōu)化變更設計方案進(jìn)行驗證模擬分析，最終協(xié)助甲方實(shí)現最優(yōu)化建筑通風(fēng)空調室內環(huán)境方案確定。
（2）施工及運營(yíng)階段：
1）編制空調及自控系統調試技術(shù)要求；2）組建調試團隊，明確調試內容、流程、方法和對調試結果的驗收標準等；3）組織、推進(jìn)調試、測試工作；4）負責編寫(xiě)調試、測試用程序和技術(shù)表格；5）協(xié)助解決調試過(guò)程中技術(shù)問(wèn)題；6）審核調試總包及各分包提供的技術(shù)和成果資料；7）對各個(gè)階段調試結果進(jìn)行檢查和驗證；8）提供平衡調試技術(shù)指導和最終調試結果確認；9）提供聯(lián)合調試技術(shù)指導；10）組織開(kāi)展綜合效果調試；11）會(huì )議期間運行保障。
3 調適過(guò)程及作用
3.1協(xié)助實(shí)現重點(diǎn)區域最優(yōu)化設計
通過(guò)對城市客廳、主會(huì )議廳、接待大廳等重點(diǎn)區域室內氣流組織效果及熱環(huán)境模擬、室內自然通風(fēng)被動(dòng)制冷效果模擬、室內自然通風(fēng)被動(dòng)制冷效果模擬，分析人員活動(dòng)區內熱濕環(huán)境、風(fēng)速場(chǎng)、室內PMV-PPD指標等是否滿(mǎn)足設計要求，并提供改善優(yōu)化建議，最終實(shí)現各區域空調通風(fēng)系統在不影響美觀(guān)的前提下達到設計要求。
主會(huì )議廳經(jīng)過(guò)兩輪模擬優(yōu)化后最終設計方案模擬結果：室內平均PMV值為0.18，平均PPD值為5.82，滿(mǎn)足ISO7730中A級標準（PPD值小于6%，PMV值-0.2~+0.2）。室內溫度分布較均勻，圓桌周邊風(fēng)速小于0.15m/s滿(mǎn)足設計要求。圓桌周邊空氣溫度分布較均勻，平均溫度22.2℃，完全滿(mǎn)足設計要求。
3.2促進(jìn)設計、施工、設備及各專(zhuān)業(yè)之間的協(xié)調,確保工程進(jìn)度和質(zhì)量
項目調適團隊與設計、施工、監理、設備供應商等相關(guān)管理部門(mén)建立了良好的溝通渠道和方式，通過(guò)定期的調適例會(huì )，各相關(guān)單位對每個(gè)系統、專(zhuān)業(yè)的進(jìn)度有了準確把握，調適計劃得以及時(shí)更新、實(shí)施，各方面的問(wèn)題及時(shí)解決，且各階段工作成果得到及時(shí)檢查和確認，避免施工過(guò)程各方獲得信息不對等，出現“踢皮球”現象，提高了團隊的工作效率。如空調系統調適過(guò)程中最容易出現和自控系統脫節的現象，很多工程項目空調系統已經(jīng)投入使用，自控系統調試不到位、甚至未完全安裝，導致自控系統成擺設。該項目中調適團隊在自控系統安裝、點(diǎn)對點(diǎn)調試及與空調系統聯(lián)合調適各環(huán)節都實(shí)施檢查、跟蹤和調試指導，確保自控系統正常使用。
3.3施工過(guò)程中的缺陷和問(wèn)題及時(shí)得到整改
鑒于項目工期緊，分包多，導致總包對施工質(zhì)量把控有限，調適團隊按計劃在各關(guān)鍵環(huán)節進(jìn)行檢查和測試，確保各個(gè)系統的問(wèn)題及時(shí)發(fā)現和整改，該項目在調適過(guò)程中發(fā)現的典型問(wèn)題如風(fēng)管漏風(fēng)，風(fēng)管保溫，風(fēng)管被擠壓導致無(wú)風(fēng)量以及自控元件缺失或安裝不到位等，這些問(wèn)題發(fā)現后經(jīng)全面排查和整改，都得到了徹底的解決，保障了室內空調效果。
|
圖1風(fēng)管漏風(fēng)
|
圖2 風(fēng)管外保溫結露
|
3.4技術(shù)難題得到及時(shí)解決
1、午宴廳室內溫濕度效果不滿(mǎn)足要求
由于是改造工程，改造區域使用面積拓展和功能改變，冷源系統總體負荷的增加30%以上，系統實(shí)測水流量只有現狀設計流量70%，各區域負荷的變化要求冷源水系統重新進(jìn)行水平衡調試。
調適團隊對現狀問(wèn)題進(jìn)行分析診斷，組織原設計單位、改造設計單位、總包、建設單位對該問(wèn)題進(jìn)行討論，商量確定解決措施和方案，采取的措施包括：1）調整、確認午宴廳支路各機組平衡閥設置正確；2對午宴廳所屬冷源系統水系統進(jìn)行進(jìn)一步調試，考慮到會(huì )議區域的重要保障功能，逐個(gè)區域確認是否為G20峰會(huì )使用區域，對非使用區域空調機組的水閥采取強制關(guān)小或關(guān)斷，以改善會(huì )議使用區域的水系統流量不足的問(wèn)題，若午宴廳流量仍不滿(mǎn)足要求，考慮直接從其他冷源系統引入一個(gè)支路并入午宴廳支路。3）對午宴廳綜合效果進(jìn)行模擬測試，確保效果滿(mǎn)足要求，在以上工作的基礎上，典型工況下對午宴廳空調效果進(jìn)行模擬測試，以確保室內效果滿(mǎn)足要求。
經(jīng)采取以上措施再調試后，午宴廳流量支路的流量有了很大程度的改善，基本滿(mǎn)足設計要求，實(shí)測流量與設計比值由45%提高到90%，滿(mǎn)足規范對平衡調試的要求。調整后在典型工況對系統送風(fēng)溫度和室內溫度場(chǎng)進(jìn)行測試，午宴廳的送風(fēng)溫度可達到15℃，工作區域室內平均溫度（1.2米高度）為20.4℃。說(shuō)明在確保流量和供水溫度的條件下，午宴廳空調設備制冷能力滿(mǎn)足負荷需求。
圖3 午宴廳支路水系統調試前后對比
2、會(huì )議區域冷源系統供冷能力提升
1）冷源品質(zhì)問(wèn)題解決
在進(jìn)行各區域冷源綜合效果調試階段，發(fā)現會(huì )議區域冰蓄冷系統聯(lián)合供冷模式供水溫度最低只能達到6.9℃，達不到設計溫度5.5℃的要求，通過(guò)現場(chǎng)逐步排查、測試診斷發(fā)現，板式換熱器一次側實(shí)測阻力達19米，一次側臟堵嚴重，清洗處理后，一次側阻力降為5米，二次側出水溫度可達5.3℃。在此強調空調系統儀表的準確性非常重要，是指導運行的參考依據，而在實(shí)際項目中現場(chǎng)儀表尤其是壓力表失準的現象十分普遍，在此次診斷過(guò)程中發(fā)現，壓力表示數偏差誤導了運行團隊，運行人員一再強調壓力正常，給診斷設置了障礙，導致在對冷源系統做了全面的“體檢”才找到“病根”所在。
2）局部改造補充，提高保障性
雖然會(huì )議區域的冷源品質(zhì)問(wèn)題得到了解決，午宴廳支路通過(guò)調試流量也達到了設計要求，考慮到國際會(huì )議高保障性及會(huì )議期間可能的需求增加、調整，以及開(kāi)會(huì )期間極端天氣的可能性帶來(lái)的風(fēng)險，經(jīng)調適團隊商議，確定從會(huì )展中心冷源系統引入一個(gè)支路并入會(huì )議冷源系統支路備用，提升了會(huì )議區域冷源系統供冷能力，為午宴廳良好的供冷效果提供強有力的保障。
3、主會(huì )議廳風(fēng)口結露
主會(huì )議廳送風(fēng)口設置環(huán)形吊頂內，雖然設計考慮了高溫高濕的氣候條件，采用防結露送風(fēng)口，但在調試和實(shí)際運行過(guò)程中，四個(gè)方向通往主會(huì )議廳大門(mén)很難保持長(cháng)時(shí)間關(guān)閉，因此主會(huì )議廳通過(guò)走廊與室外間接相通，無(wú)組織進(jìn)風(fēng)量大，導致主會(huì )議廳室內濕度難于達到設計要求，由于濕度偏大，室內露點(diǎn)溫度提高，送風(fēng)溫度低于露點(diǎn)溫度，造成中間環(huán)形排列的部分金屬風(fēng)口結露，滴落在圓桌桌面上。為了解決該問(wèn)題，調試團隊組織設計、運行和總包單位，對主會(huì )議廳空調系統運行模式進(jìn)行調試，增加控制系統檢測點(diǎn)擊控制參數。確定會(huì )議前不同時(shí)段、會(huì )議期間系統的運行頻率、控制參數、條件限定等，確保會(huì )議期間的舒適度、噪聲等滿(mǎn)足設計要求，即使在開(kāi)會(huì )期間設置大面積花壇，濕負荷增加的情況下，也未發(fā)生結露問(wèn)題。
3.5 空調系統效果全面驗收測試
主會(huì )議廳、午宴廳、新聞發(fā)布廳等各主要功能區域空調及控制系統經(jīng)調試后，設備性能均滿(mǎn)足設計和規范要求，控制功能正常。在典型工況下對室內溫度、風(fēng)速、新風(fēng)量、室內空氣分布特性指標、噪聲主要參數進(jìn)行監測，均滿(mǎn)足設計和使用要求，舒適度較高。主會(huì )議廳典型位置室內溫度溫度穩定，區域溫差小，66個(gè)點(diǎn)中有61個(gè)點(diǎn)的有效溫差值在-1.7℃和1.1℃之間，室內空氣分布特性指標ADPI值為92%，舒適度較高。
4 結論
重點(diǎn)工程項目有其政治、歷史等特殊屬性，建成后多成為城市標志性建筑，如國家大劇院、奧運場(chǎng)館、雁棲湖國際會(huì )議中心等，無(wú)論從外觀(guān)到內在都有著(zhù)高標準需求。功能特殊、機電系統復雜且高度集成，自控系統越來(lái)越重要，需要各專(zhuān)業(yè)之間全程密切配合，系統與系統之間才能達到完美融合。單一設備和系統的調試滿(mǎn)足不了功能需求，從最終的效果考慮，應該多專(zhuān)業(yè)聯(lián)合調適。
另外，我國工程建設管理體系側重于建筑安裝質(zhì)量是否符合監管，設備、系統性能缺乏保障，尤其新技術(shù)的應用、特殊要求區域的性能和效果缺乏保障。且各專(zhuān)業(yè)在施工、調試過(guò)程中缺乏高效的溝通，專(zhuān)業(yè)交叉責任不明確、不能預知過(guò)程的沖突及問(wèn)題，導致問(wèn)題暴露晚、錯過(guò)解決時(shí)間和條件等現象。
綜上，重點(diǎn)工程項目尤其需要引入調適管理和技術(shù)體系，著(zhù)眼于最終的效果和功能，對各個(gè)過(guò)程進(jìn)行監管和控制，對質(zhì)量和性能進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現跨系統、跨平臺的協(xié)調與協(xié)同，以共同實(shí)現重點(diǎn)工程項目高標準需求。
參考文獻：
[1]逄秀峰. 建筑設備與系統調適[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2015:1~9.
[2]GB/T 51140-2015，建筑節能基本術(shù)語(yǔ)標準[S].北京：中國標準出版社，2015.