序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們?yōu)槟x了1篇的商業(yè)綜合體供水設備評估案例樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。

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、建筑設備復雜的特征[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習慣的變化,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備利舊和資產(chǎn)處置,是企業(yè)主普遍面臨的課題。本文結合北京市某商業(yè)綜合體工程的案例,從工程設計角度介紹供水設備評估的情況。

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備用房,地上首層為商鋪,2、3層為超市,4、5層為冰場及餐飲配套;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)域進行了改造,為配合商業(yè)改造以及機電系統(tǒng)的改造,對建筑主要供水設備的性能進行評估,主要目的包含以下兩方面:①結合項目機電系統(tǒng)改造情況,對于改造后是否繼續(xù)使用現(xiàn)有設備作出預判;②測試設備性能,考察設備的老化情況,對于設備是否繼續(xù)在本項目或該業(yè)主集團內(nèi)的其他項目上使用作出建議。評估內(nèi)容包括該工程為商業(yè)區(qū)域服務的給水系統(tǒng)、中水系統(tǒng)變頻供水機組,配置見表1。

2評估方法

2.1評估技術路線

本次評估采用基于現(xiàn)場測試的技術路線,具體如圖2所示。

2.2現(xiàn)場評估內(nèi)容

對供水設備的性能進行評估,需通過現(xiàn)場測試工作,考察以下內(nèi)容:①水泵外觀檢查,有無異常變形、銹蝕;②水泵揚程和流量,額定性能達標度;③水泵輸入功率和設備效率。

2.3水泵測試步驟

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

2.4水泵性能計算方法

評估工作通過性能偏離度、輸入功率百分率兩個指標評估水泵的實際性能。水泵性能偏離度,指測試取得的工況點偏離特性曲線的度量。在既有建筑工程中運轉(zhuǎn)多年的水泵,性能偏離多為向下偏離,偏離原因主要為運行工況與設計工況不一致,或水泵長時間運轉(zhuǎn)導致老化效率下降等[5]。本文將水泵性能偏離度定義為:測試工況點較水泵特性曲線上與測試工況點符合切削率的A點,輸入功率百分率,指測試取得的工況點的電機輸入功率與其額定功率的比值。

3現(xiàn)場評估過程

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

3.1西區(qū)超市生活給水變頻機組評估

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

3.2東區(qū)商業(yè)中水供水變頻機組評估

東區(qū)商業(yè)中水泵變頻機組,配2臺水泵(1用1備),水泵銘牌參數(shù):CR20-6型,Q=21m3/h,H=70.4m,N=7.50kW。性能測試期間觀察該套設備的運行工況,發(fā)現(xiàn)其在自動變頻運行的條件下,出現(xiàn)了2臺水泵同時滿轉(zhuǎn)速工作的情況,并有短時間仍不能達到預設管網(wǎng)壓力,預設管網(wǎng)控制壓力為0.80MPa,但此時刻2臺水泵均投入運轉(zhuǎn),設備出口壓力僅為0.64MPa。鑒于以上情況,水泵的性能測試可利用管網(wǎng)高峰運行時段的工況,避免水泵工頻運轉(zhuǎn)造成管網(wǎng)壓力驟然升高的風險。測試仍采取將水泵逐臺人工設定為50Hz工頻運行。讀取測試運行時的電流、流量、水泵進出口壓力,測試取得數(shù)據(jù)如表3所示。針對東區(qū)商業(yè)中水管網(wǎng)高峰運行時段,供水設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開啟時的運行數(shù)據(jù):設備入口壓力為0.014MPa出口壓力為0.76MPa,出水流量為16.7m3/h,運行電流為14.9A,計算功率7.7kW。

4分析與評估建議

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

4.1設備性能有較大程度衰減

超市生活給水變頻設備采用GrundfosCR20-7型水泵,將測試工況點繪制在其特性曲線中,如圖4所示。由圖4可知,3臺水泵工況均位于特性曲線以下,分別偏離約-15.1%,-13.4%,-4.0%。實際功率分別為額定功率的89.1%、88.3%和86.9%,設備運行狀況一般。在測試過程中發(fā)現(xiàn),該套機組的控制邏輯未能將3臺水泵設定為“輪換工作”,3號泵長期作為備用泵,故3臺水泵的性能衰減程度有較大差異。本次評估建議業(yè)主更換該設備,在超市用水量沒有變化的前提下可選用同型號水泵,并優(yōu)化機組的控制邏輯。東區(qū)商業(yè)中水變頻設備采用GrundfosCR20-6型水泵,將測試工況點繪制在其特性曲線中,如圖5所示。即便在水泵滿轉(zhuǎn)速測試時,管網(wǎng)壓力下滑。計算電功率僅為額定功率的57.3%和40.0%。測試時兩臺水泵的流量與揚程工況點,均在特性曲線下方,分別偏離約-4.7%,-22.7%。設備運行狀況不理想。

4.2設備不滿足供水需求

東區(qū)商業(yè)中水變頻設備,配2臺水泵,原設計為1用1備,水泵額定揚程為70m,但現(xiàn)場預設控制水壓為0.80MPa,在測試過程中發(fā)現(xiàn),出現(xiàn)有備用泵啟動并聯(lián)工作的情況,且此時管網(wǎng)壓力仍下滑,設備入口壓力為0.015MPa,出口壓力為0.64~0.81MPa,2臺水泵同時滿轉(zhuǎn)速工作時的計算電功率僅為額定功率的54.0%。根據(jù)以上測試結果,確認了該設備與系統(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組預設控制壓力,以達到增加水泵工作時間的方式保障供水,但此舉導致水泵長期偏離高效段運行,性能衰減嚴重。本次評估建議業(yè)主更換該設備,根據(jù)商業(yè)改造后的管網(wǎng)重新做設備選型計算。

4.3設備效率低

東區(qū)商業(yè)中水變頻設備的性能衰減,同時表現(xiàn)在水泵效率降低。東區(qū)商業(yè)給水變頻設備與其同時服役,并服務于同一場所,根據(jù)現(xiàn)場測試取得的水泵運行數(shù)據(jù),分別計算了兩套機組各臺水泵效率,并將其與節(jié)能評價值作比較,如表4所示。

5結語

本次對商業(yè)綜合體供水設備的評估工作,采用性能偏離度、輸入功率百分率兩個指標評估水泵的實際性能,其中性能偏離度反映了水泵做功的衰減量,作為主要指標,而輸入功率百分率由于隨水泵所處工況變化不規(guī)律,加之供應商在額定功率上留有余量,故作為參考指標。本次參加測試的5套供水設備運行年限為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,建議使用方應定期進行設備檢測。設計選用變頻供水機組時,宜采用一對一全變頻機組,并設置1套機組各臺水泵輪換運行,以保證各泵運行效率、時間相對均衡,總體延緩設備性能衰減進程。本次評估工作是在商業(yè)處于正常營業(yè)狀態(tài)時開展的,采取設備“在線”的測試方法不可避免受到實際運行工況的制約,取得的測試數(shù)據(jù)不足以全面反映水泵性能,但評估過程仍能夠定性地發(fā)現(xiàn)問題,為指導該工程改造設計,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:國家建筑工程技術研究中心 中國建筑科學研究院有限公司