大温差大型水蓄冷系统施工技术及监理控制要点.docx

大温差大型水蓄冷系统施工技术及监理控制要点翁洁琼（上海市工程建设咨询监理有限公司， 上海200433）摘 要：阐述了水蓄冷空调系统的现实意义以及蓄冷罐的施工工艺对蓄冷系统的重要性。结合上海虹桥国际机场能源中心的工程实例，介绍了该项目中水蓄 冷系统的系统流程。对该项目中蓄冷罐罐体的制作、罐内布水系统的安装 以及蓄冷系统的调试，作了比较详尽的论述，并对调试数据进行了必要的 分析。关键词：水蓄冷；蓄冷罐；施工技术；监理控制中图分类号：tu712文献标识码：b文章编号：1007-4104(2012)05-0081-03统设计。蓄冷罐的体积为 2 个 22 000 m3，蓄冷罐直径 33 m，蓄水有效高度 27 m，为国内目前最大的单体蓄冷罐。笔者以 该项目为实例,对该项目中蓄冷罐罐体的制作、罐内布水系 统的安装、蓄冷系统的调试作一个比较详尽的论述，对调试 数据进行必要的分析，并且阐述了施工过程中监理的控制要 点。0 引 言随着经济的发展，中央空调的需求量越来越大，空调系统的能耗已经占到建筑能耗的 40%50%，使得城市用电日 趋紧张，用电峰谷日趋增大。空调蓄冷系统因为能够转移电 力高峰用电量，平衡电网峰谷差，因此近些年得到快速的发 展和广泛的应用。水 蓄 冷 是 目 前 市 场 上 最 常 用 的 蓄 冷 形 式 之 一 。 水 蓄 冷的基本原理是由于水的密度与其温度密切相关，水温在04 的范围内,水的密度随温度增加而增加；而在大于4 的范围内,温度升高密度减小。因此在自然分层型水蓄冷 罐中，46 的冷水聚集在蓄冷罐的下部，1018 的 热水自然地聚集在蓄冷罐的上部,从而实现冷热的自然分层。 水蓄冷技术的关键问题是设计合适的水蓄冷罐的结构,防止所 蓄冷水与回流热水的混合。因此,在自然分层型水蓄冷系统 中，罐体的施工和罐内布水系统的施工显得尤为重要。目前 国内对水蓄冷系统的设计研究已经很多，然而却很少有人对 水蓄冷系统的施工技术作详尽的论述和分析。上海虹桥国际机场扩建工程能源中心工程采用水蓄冷系1 工程概况上海虹桥机场能源中心工程为目前亚洲已建的最大规模的能源中心，总建筑面积 10 214 m2。服务对象的建筑面积共47.3 万 m2，包括虹桥机场 2 号航站楼、北侧预留走廊和南、 北两个酒店。能源中心为设在距能源中心南侧约 300 m 的 2 号航站楼提供空调冷源。空调冷源的提供采用电制冷机组和 水蓄冷相结合的供冷方案。1.1 设备配置(1)离心式冷水机组：8 台。制冷量 6 800 kw，水量720 m3/h，进水温度 5、出水温度 13。 (2)冷水一次泵：8 台，扬程 20 m，流量 790 m3/h。81project management2012年第5期(总第155期)(3)冷水二次泵：8 台，扬程 45 m，流量 1 500 m3/h(4)蓄冷罐循环泵：5 台，扬程 18 m，流量 1 500 m3/h。 (5)蓄冷水罐：2 个。设计容积 22 000 m3，直径 33.0 m，充水高度 26.2 m。1.2 运行策略及系统流程水蓄冷系统(见图 1)通过操作阀门的动作和控制制冷机 组、水泵的启停,使该水蓄冷系统可实现：主机单独供冷、蓄 冷水罐单独供冷、主机供冷+蓄冷水罐蓄冷、主机+蓄冷水罐 联合供冷和蓄冷水罐蓄冷等 5 种运行模式。表 1 是系统的不 同运行工况对应的阀门和设备不运行状态。图 1 水蓄冷系统流程图表 1阀门及设备运行状态(2)在罐底板组焊过程中，为减少罐底凸起变形，罐底板的焊接应采取正确的焊接顺序。 (3)在罐壁板组装前，先按预制质量标准进行复验；必要时重新找圆，但应防止锤痕。罐壁板环焊缝的焊接，应在上 下节壁板的纵焊缝焊完后进行；罐壁板的纵向对接焊缝是保 证罐壁板焊接质量的关键。(4)罐体的充水沉降试验，充水水位高度应等于设计的 最高水位。试验时，应逐节、逐条地对焊缝进行检查，无异 常和渗漏等为合格。试水中，如发现罐底漏水，应立即将水 放掉，找出泄漏部位进行修理；放水管口应远离基础，以防 地基基础浸水。试水中罐壁的少量渗漏等现象修复后，可用 煤油试验进行复查；对于大量渗漏及显著变形现象，修复后 应重新进行充水试漏。试水时，壁温不应低于 5，每小时 上升水位不宜超过 400 mm，且应随水位的升高，速度逐渐减 慢。2.2 水蓄冷系统的施工水蓄冷系统安装的内容包括中心立柱、边立柱、布水桁 架、下布水桁架、上布水桁架、总/分水管、布水板、md 型 布水单元等的安装。以下是具体的施工工序。(1)工地施工前，首先在灌顶边缘开一个 1 500 mm1 500 mm 的施工吊运孔，并在罐顶开孔前将所开孔位置 的周边进行加固；加固采用 8 m m 1 0 0 m m 钢板焊接在 罐顶板上进行，加固板沿开孔位置一周精心设置。(2)在罐底布水系列及中心立柱施工前，在罐底板上将布 水支架、中心立柱、边立柱的位置画出定位线。2 施工步骤和监理控制要点2.1 蓄冷罐罐体的制作罐体制作材料采用 832 的 16mnr、q345、q235-b 钢 板；制作内容包括：罐的本体制造、附件安装、充水试验、 罐体保温、装饰。罐体采用液压顶升倒装施工工艺进行制造(如图 2 所 示)。施工工序为：施工准备基础验收材料检验顶板、 底板下料预制底板除锈、防腐底板铺设、焊接壁板下 料、滚弧壁板抛丸、内外壁刷底漆第一圈壁板围板、焊 接安装临时中心架顶板组对焊接顶板喷砂刷底漆液 压提升装置安装第二圈壁板围板、焊接整体提升第三 圈壁板围板、焊接最后一圈壁板围板、焊接t角缝 焊接收缩缝焊接开孔、接管、附件安装。底板项圈壁板底圈壁板组装罐顶图 2 液压顶升倒装施工原理图在蓄冷罐罐体制作过程中，监理工程师须注意以下内容。(1)预制时，严格按规范要求进行验收。82运行工况v3v4v5v7v8v9v10v11冷水机组冷水一次泵蓄冷循环泵冷水二次泵a关关开关关关开关/调节运行运行停运行b调节关关开关开开关/调节停停运行运行c关调节开开开关开调节运行运行运行运行d调节关开开关开开关/调节运行运行运行运行e关调节开开开关关关/调节运行运行运行停注：主机单独供冷时，阀v1和v2动作相反，其他运行工况全开。阀v11既为关闭阀又可为冷水二次泵的旁通阀实用技术交流project management(3)由于现场环境及施工难度，因此中心立柱和边立柱只能分段进行安装。其安装顺序如下：安装临时吊杆时，吊 杆吊装第一节中心立柱及边立柱；安装中心立柱及边立柱顶 部的连系桁架；拆除临时吊杆安装中心立柱及边立柱提升支 架；利用提升支架提升中心立柱及边立柱，提升时要注意协 调动作保证构件平衡向上；待提升到一定高度时，增加临时 连杆，保持构件的整体性；待中心立柱提升到所需高度后， 按图纸要求与罐底板固定和焊接。(4)安装下布水系列：首先安装布水环管，然后安装布水 支架及分水管；安装完毕后由架子工设整体脚手架，脚手架 高度为标高 25 m。(5)安装上布水桁架及布水支架、布水环管、均流板。均 流板安装完毕后，由架子工将脚手架降到标高 22 m 处暂停， 再安装分流管；布水系列安装完成后，进行上布水管防腐保 温(安装上布水均流板时，在与罐顶吊运孔相对应位置同样留 出吊运洞，以便于下布水均流板的吊运，并在洞周边做好防 护栏杆及其他防护措施)。等一切工作完成后，由架子工拆除 整体脚手架。由于在整体脚手架拆除过程中，上布水均流板 对罐体的上下已形成隔断，因此利用这段时间安装上布水附 壁板。(6)中心立柱的防腐保温必须根据脚手架的下降速度而进 行。(7)等到脚手架完全拆除并清理后，再安装下布水均流 板。蓄冷罐完全依赖与冷热水的不同密度的自然分层，自然 分成的临界面(即斜温层)越薄蓄能效率就越高。然而斜温层 的厚度主要由布水器性能来决定，所以布水器的制作与安装 质量是决定蓄冷(热)技术性能的关键因素。布水器由生产厂或预制厂生产。安装前，监理工程师 须对总管、干支管、布水管管径和长度，尤其对布水管、布 水口孔径、孔口断面夹角和孔距等进行核查。布水器出水口 孔径、出水口中心轴线与垂直线的夹角等误差应符合图纸要 求。2.3 罐体的调试及分析待蓄冷罐体制作完毕、水蓄冷系统安装完成后，经过管 道冲洗、试压合格和罐体清洁后，由循环水泵将冷冻水泵入 蓄冷水罐内进行蓄冷调试。蓄冷装置是水蓄冷系统中的主要设备。监理工程师须注 意调试的重点是保证蓄冷装置的蓄冷能力满足设计要求，做 好调试记录。在调试过程中，对蓄冷罐的斜温层厚度、罐体冷损、进出水温差、放冷率、三重精细布水器系数等相关参数，进行 了测试和记录。其测试结果如下。(1)斜温层厚度：本项目的水蓄冷罐中斜温层厚度最大在1 m1.5 m，占蓄水深度的 7 %，符合设计要求。 (2)罐体冷损：在蓄冷完成后放置 3 d，最大温升 0.2，24 h 的冷损不到 1 %，整体保温效果非常好。 (3)大温差：项目冷水温度 5，回水温度 13，温差8，符合设计要求。 (4)放冷率：蓄冷水罐从蓄冷完成到放冷结束，在给定条件运行时，充放冷的效率可达到 93%。 (5)三重精细布水器系数：布水系统水流的费朗特数(fr)0.7，雷诺数(re)900，目前蓄冷罐进出水流量为1 500 m3/h，蓄冷罐内水流为层流，符合设计要求。 上述测试参数均达到设计要求。经一个运行季节的考验后，水蓄冷系统运行正常良好。3 结 语水蓄冷技术实现了电力的移峰填谷，优化了资源配置，社会经济效益显著，现在已经广泛应用在空调制冷等工程 中。但是目前还缺少相应的国家专项施工验收规范，大部分 施工单位都在摸索中施工。上海虹桥国际机场扩建工程作为 典型的大型公共建筑项目，其采用的水蓄冷系统施工也具有 代表意义。该项目已于 2009 年圆满完成了施工并交付使用。 实践证明，以上所述的施工技术在工程中的应用是成功的， 并为以后的大型水蓄冷的施工提供了可靠的依据。参考文献： 1.于航，崔军，渡边俊行.大温差水蓄冷空调系统的