序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了1篇的商業(yè)綜合體供水設(shè)備評(píng)估案例樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。

0引言

商業(yè)綜合體建筑往往具有建筑體量超大、建筑功能多樣、建筑設(shè)備復(fù)雜的特征[1];自2000年以來,我國商業(yè)綜合體建筑發(fā)展迅速,保持著25%左右的年增長率[2];近年來隨著人們消費(fèi)習(xí)慣的變化,商業(yè)建筑出現(xiàn)了業(yè)態(tài)調(diào)整、招商改造的需求,在此過程中伴隨的設(shè)備利舊和資產(chǎn)處置,是企業(yè)主普遍面臨的課題。本文結(jié)合北京市某商業(yè)綜合體工程的案例,從工程設(shè)計(jì)角度介紹供水設(shè)備評(píng)估的情況。

1工程概況

該商業(yè)綜合體工程位于北京市,分為東、西兩個(gè)區(qū):西區(qū)總建筑面積6.45萬m2,地下2層,地上5層,地下室為汽車庫和設(shè)備用房,地上首層為商鋪,2、3層為超市,4、5層為冰場(chǎng)及餐飲配套;東區(qū)為商業(yè)及辦公業(yè)態(tài),總建筑面積15.39萬m2,地下3層,地上13層。地下1層為商鋪、餐飲及物業(yè)管理用房,地下2、3層為汽車庫和設(shè)備用房,地上首層至六層為商業(yè)及餐飲,7至13層為辦公樓、影院。該工程給水系統(tǒng)根據(jù)區(qū)域和業(yè)態(tài)劃分,給水系統(tǒng)如圖1所示。2019年8月至2020年12月,該工程商業(yè)區(qū)域進(jìn)行了改造,為配合商業(yè)改造以及機(jī)電系統(tǒng)的改造,對(duì)建筑主要供水設(shè)備的性能進(jìn)行評(píng)估,主要目的包含以下兩方面:①結(jié)合項(xiàng)目機(jī)電系統(tǒng)改造情況,對(duì)于改造后是否繼續(xù)使用現(xiàn)有設(shè)備作出預(yù)判;②測(cè)試設(shè)備性能,考察設(shè)備的老化情況,對(duì)于設(shè)備是否繼續(xù)在本項(xiàng)目或該業(yè)主集團(tuán)內(nèi)的其他項(xiàng)目上使用作出建議。評(píng)估內(nèi)容包括該工程為商業(yè)區(qū)域服務(wù)的給水系統(tǒng)、中水系統(tǒng)變頻供水機(jī)組,配置見表1。

2評(píng)估方法

2.1評(píng)估技術(shù)路線

本次評(píng)估采用基于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的技術(shù)路線,具體如圖2所示。

2.2現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估內(nèi)容

對(duì)供水設(shè)備的性能進(jìn)行評(píng)估,需通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工作,考察以下內(nèi)容:①水泵外觀檢查,有無異常變形、銹蝕;②水泵揚(yáng)程和流量,額定性能達(dá)標(biāo)度;③水泵輸入功率和設(shè)備效率。

2.3水泵測(cè)試步驟

評(píng)估工作期間,商業(yè)建筑處于正常營業(yè)狀態(tài),為盡可能獲取設(shè)備實(shí)際運(yùn)行信息,采取設(shè)備“在線”測(cè)試的方法,根據(jù)以下步驟對(duì)于變頻供水機(jī)組做現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行測(cè)試:①檢查水泵設(shè)備外觀、儀表設(shè)置情況。②國內(nèi)已有工程技術(shù)人員對(duì)變頻水泵測(cè)試作了研究,人為控制水泵工頻運(yùn)行,獲取測(cè)試工況參數(shù)是常見方法[3-4]。本文采用變頻供水設(shè)備在線測(cè)試,在適當(dāng)時(shí)機(jī)人為設(shè)置供水設(shè)備水泵逐臺(tái)工頻運(yùn)行,測(cè)試流量、揚(yáng)程、運(yùn)行電流;③在有條件時(shí)人為設(shè)置管網(wǎng)中大用戶(例如冷卻塔補(bǔ)水管)控制閥全開進(jìn)行測(cè)試,或選取用水高峰時(shí)段進(jìn)行測(cè)試。④恢復(fù)供水設(shè)備至正常(自動(dòng)變頻)工作狀態(tài),觀察記錄網(wǎng)管壓力變化和水泵自動(dòng)啟?？刂魄闆r。水泵測(cè)試過程直接利用設(shè)備管道上安裝的壓力表,配合超聲波流量計(jì)、鉗形電流表等儀器,在不破壞系統(tǒng)完整性的情況下進(jìn)行。

2.4水泵性能計(jì)算方法

評(píng)估工作通過性能偏離度、輸入功率百分率兩個(gè)指標(biāo)評(píng)估水泵的實(shí)際性能。水泵性能偏離度,指測(cè)試取得的工況點(diǎn)偏離特性曲線的度量。在既有建筑工程中運(yùn)轉(zhuǎn)多年的水泵,性能偏離多為向下偏離,偏離原因主要為運(yùn)行工況與設(shè)計(jì)工況不一致,或水泵長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致老化效率下降等[5]。本文將水泵性能偏離度定義為:測(cè)試工況點(diǎn)較水泵特性曲線上與測(cè)試工況點(diǎn)符合切削率的A點(diǎn),輸入功率百分率,指測(cè)試取得的工況點(diǎn)的電機(jī)輸入功率與其額定功率的比值。

3現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估過程

本工程所有生活給水、中水加壓設(shè)備均采用成套變頻供水設(shè)備,均為成套集成設(shè)備,含CR系列立式多級(jí)離心泵與電機(jī)、CU351控制模塊,及穩(wěn)壓隔膜罐。各套設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估的技術(shù)手段相似,本文僅對(duì)其中具有代表性的兩套設(shè)備的評(píng)估過程進(jìn)行討論。

3.1西區(qū)超市生活給水變頻機(jī)組評(píng)估

超市生活給水泵變頻機(jī)組,配3臺(tái)水泵(2用1備),水泵銘牌參數(shù):CR20-7型,Q=21m3/h,H=81.7m,N=7.50kW。性能測(cè)試期間人工打開其供水管網(wǎng)上的DN65冷卻塔補(bǔ)水管,將水泵逐臺(tái)人工設(shè)定為50Hz工頻運(yùn)行。讀取測(cè)試運(yùn)行時(shí)的電流、流量、水泵進(jìn)出口壓力,測(cè)試取得數(shù)據(jù)如表2所示。生活給水變頻供水機(jī)組無銹蝕、機(jī)體變形和液體滲漏的情況,水泵進(jìn)出水管保溫完善、儀表正常,兩組變頻供水機(jī)組在運(yùn)行過程中無異常噪聲。

3.2東區(qū)商業(yè)中水供水變頻機(jī)組評(píng)估

東區(qū)商業(yè)中水泵變頻機(jī)組,配2臺(tái)水泵(1用1備),水泵銘牌參數(shù):CR20-6型,Q=21m3/h,H=70.4m,N=7.50kW。性能測(cè)試期間觀察該套設(shè)備的運(yùn)行工況,發(fā)現(xiàn)其在自動(dòng)變頻運(yùn)行的條件下,出現(xiàn)了2臺(tái)水泵同時(shí)滿轉(zhuǎn)速工作的情況,并有短時(shí)間仍不能達(dá)到預(yù)設(shè)管網(wǎng)壓力,預(yù)設(shè)管網(wǎng)控制壓力為0.80MPa,但此時(shí)刻2臺(tái)水泵均投入運(yùn)轉(zhuǎn),設(shè)備出口壓力僅為0.64MPa。鑒于以上情況,水泵的性能測(cè)試可利用管網(wǎng)高峰運(yùn)行時(shí)段的工況,避免水泵工頻運(yùn)轉(zhuǎn)造成管網(wǎng)壓力驟然升高的風(fēng)險(xiǎn)。測(cè)試仍采取將水泵逐臺(tái)人工設(shè)定為50Hz工頻運(yùn)行。讀取測(cè)試運(yùn)行時(shí)的電流、流量、水泵進(jìn)出口壓力,測(cè)試取得數(shù)據(jù)如表3所示。針對(duì)東區(qū)商業(yè)中水管網(wǎng)高峰運(yùn)行時(shí)段,供水設(shè)備不能滿足供水需求的工況,記錄了該工況下工作泵和備用泵同時(shí)開啟時(shí)的運(yùn)行數(shù)據(jù):設(shè)備入口壓力為0.014MPa出口壓力為0.76MPa,出水流量為16.7m3/h,運(yùn)行電流為14.9A,計(jì)算功率7.7kW。

4分析與評(píng)估建議

在本次評(píng)估內(nèi)容包含的5套供水設(shè)備當(dāng)中,有三套設(shè)備評(píng)估結(jié)果理想,在上一節(jié)描述的兩套設(shè)備存在問題,將問題分析與建議分別敘述見下文。

4.1設(shè)備性能有較大程度衰減

超市生活給水變頻設(shè)備采用GrundfosCR20-7型水泵,將測(cè)試工況點(diǎn)繪制在其特性曲線中,如圖4所示。由圖4可知,3臺(tái)水泵工況均位于特性曲線以下,分別偏離約-15.1%,-13.4%,-4.0%。實(shí)際功率分別為額定功率的89.1%、88.3%和86.9%,設(shè)備運(yùn)行狀況一般。在測(cè)試過程中發(fā)現(xiàn),該套機(jī)組的控制邏輯未能將3臺(tái)水泵設(shè)定為“輪換工作”,3號(hào)泵長期作為備用泵,故3臺(tái)水泵的性能衰減程度有較大差異。本次評(píng)估建議業(yè)主更換該設(shè)備,在超市用水量沒有變化的前提下可選用同型號(hào)水泵,并優(yōu)化機(jī)組的控制邏輯。東區(qū)商業(yè)中水變頻設(shè)備采用GrundfosCR20-6型水泵,將測(cè)試工況點(diǎn)繪制在其特性曲線中,如圖5所示。即便在水泵滿轉(zhuǎn)速測(cè)試時(shí),管網(wǎng)壓力下滑。計(jì)算電功率僅為額定功率的57.3%和40.0%。測(cè)試時(shí)兩臺(tái)水泵的流量與揚(yáng)程工況點(diǎn),均在特性曲線下方,分別偏離約-4.7%,-22.7%。設(shè)備運(yùn)行狀況不理想。

4.2設(shè)備不滿足供水需求

東區(qū)商業(yè)中水變頻設(shè)備,配2臺(tái)水泵,原設(shè)計(jì)為1用1備,水泵額定揚(yáng)程為70m,但現(xiàn)場(chǎng)預(yù)設(shè)控制水壓為0.80MPa,在測(cè)試過程中發(fā)現(xiàn),出現(xiàn)有備用泵啟動(dòng)并聯(lián)工作的情況,且此時(shí)管網(wǎng)壓力仍下滑,設(shè)備入口壓力為0.015MPa,出口壓力為0.64~0.81MPa,2臺(tái)水泵同時(shí)滿轉(zhuǎn)速工作時(shí)的計(jì)算電功率僅為額定功率的54.0%。根據(jù)以上測(cè)試結(jié)果,確認(rèn)了該設(shè)備與系統(tǒng)用水量不匹配,經(jīng)過與商管公司了解,商業(yè)招租后有大量餐飲商鋪內(nèi)部增加了衛(wèi)生間,造成用水需求增大。商管人員試圖通過提高供水機(jī)組預(yù)設(shè)控制壓力,以達(dá)到增加水泵工作時(shí)間的方式保障供水,但此舉導(dǎo)致水泵長期偏離高效段運(yùn)行,性能衰減嚴(yán)重。本次評(píng)估建議業(yè)主更換該設(shè)備,根據(jù)商業(yè)改造后的管網(wǎng)重新做設(shè)備選型計(jì)算。

4.3設(shè)備效率低

東區(qū)商業(yè)中水變頻設(shè)備的性能衰減,同時(shí)表現(xiàn)在水泵效率降低。東區(qū)商業(yè)給水變頻設(shè)備與其同時(shí)服役,并服務(wù)于同一場(chǎng)所,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試取得的水泵運(yùn)行數(shù)據(jù),分別計(jì)算了兩套機(jī)組各臺(tái)水泵效率,并將其與節(jié)能評(píng)價(jià)值作比較,如表4所示。

5結(jié)語

本次對(duì)商業(yè)綜合體供水設(shè)備的評(píng)估工作,采用性能偏離度、輸入功率百分率兩個(gè)指標(biāo)評(píng)估水泵的實(shí)際性能,其中性能偏離度反映了水泵做功的衰減量,作為主要指標(biāo),而輸入功率百分率由于隨水泵所處工況變化不規(guī)律,加之供應(yīng)商在額定功率上留有余量,故作為參考指標(biāo)。本次參加測(cè)試的5套供水設(shè)備運(yùn)行年限為7~11年,已有2套出現(xiàn)不同程度性能衰減,為保證大型商業(yè)綜合體供水安全,建議使用方應(yīng)定期進(jìn)行設(shè)備檢測(cè)。設(shè)計(jì)選用變頻供水機(jī)組時(shí),宜采用一對(duì)一全變頻機(jī)組,并設(shè)置1套機(jī)組各臺(tái)水泵輪換運(yùn)行,以保證各泵運(yùn)行效率、時(shí)間相對(duì)均衡,總體延緩設(shè)備性能衰減進(jìn)程。本次評(píng)估工作是在商業(yè)處于正常營業(yè)狀態(tài)時(shí)開展的,采取設(shè)備“在線”的測(cè)試方法不可避免受到實(shí)際運(yùn)行工況的制約,取得的測(cè)試數(shù)據(jù)不足以全面反映水泵性能,但評(píng)估過程仍能夠定性地發(fā)現(xiàn)問題,為指導(dǎo)該工程改造設(shè)計(jì),以及業(yè)主做資產(chǎn)處置提供了有效參考。

作者:王昊 喬沐陽  宋維 單位:國家建筑工程技術(shù)研究中心 中國建筑科學(xué)研究院有限公司