刘世昊，罗伟涛

（上海核工程研究设计院，上海200233）

某核电厂热检修厂房暖通系统调试研究与分析

刘世昊，罗伟涛

（上海核工程研究设计院，上海200233）

介绍了某核电厂热检修厂房的空调与通风系统及其控制方案；通过对该厂房空调与通风系统的调试，发现部分房间排风量不足，冬季室温达不到设计温度等问题，并对引起这些问题的原因进行了分析；根据分析，总结了热检修厂房空调通风系统设计、调试、运行维护等需要注意的问题，强调了系统调试对保证热检修厂空调通风系统正常运行的重要性。

热检修厂房；空调通风；调试

0 引言

通风空调系统调试是工程施工重要组成部分，是对系统设计以及施工质量进行复查的过程。但有许多工程不太重视调试过程，通风空调系统未进行调试就投入运行。通过某核电厂热检修车间通风空调系统调试，研究分析调试问题发生的原因，总结调试经验，加强设计人员的技术储备。

1 项目简介

1.1 工程概况

热检修厂房的功能是对经过清洗去污后的设备、部件进行维修和检修，对一些特殊检修设备进行操作模拟等。热检修厂房为地下，地上各一层建筑，分无放射性工作区（办公室等）和放射性工作区（检修区）。通风空调系统除保证厂房温度要求外，还保证厂房内放射性工作区相对于无放射性工作区为负压，且整个厂房相对于室外大气为轻微负压。热检修厂房空调通风系统的风量根据各功能区和房间负荷计算的总风量和换气次数计算的风量，两者取大值来决定。送风量约为排风量80%。

1.2 空调通风系统

厂房通风系统按楼层划分，为了保证厂房内不被重复污染，采用全直流通风形式。

送风系统采用三台送风空气处理机组。其中一台为地下层服务，容量为1×100%，系统风量为32300m3/h；另外两台为地上层服务，容量为2×50%，每台机组的系统风量为27200m3/h。

厂房排风先经过排风过滤机组过滤后，再经排风机排至厂房烟囱。排风过滤机组包括预过滤器和高效粒子空气过滤器。选用三套排风过滤机组和排风机，其中一套为地下层服务，容量为1×100%，系统风量为40500m3/h；另外两套为地上层服务，容量为2×50%，每台机组的系统风量为34000m3/h。

办公区域和配电间设置独立的分体空调，满足各季节房间温度要求。另外办公区域设置独立新风机组，满足办公室人员舒适度要求。

1.3 空调冷热源

热检修厂房通风空调系统的总冷负荷为: 1272kW；通风空调系统的总热负荷为:1170kW。冷热源均来自风冷式热泵机组。选择2台50%容量的风冷热泵机组，安装在0.00m室外，夏季提供7℃的冷冻水；冬季提供45℃的热水。冷冻水系统设计为带开式膨胀水箱的闭式系统，选择3台定流量循环水泵，2用1备，满足冷冻机流量和系统压降，并设置压差控制阀，适应用户需求变化以维持水系统的流量控制。

2 设备单机试运转及调试

空调系统的主要设备和附属设备必须进行各设备单机试运转，并应达到施工验收规范[1]的规定或产品的技术标准。所有设备在调试前应确保接入与机组铭牌匹配的电源（包括电压、相位、频率等）。

2.1 通风机单体调试

通风机单体调试过程中需确认叶轮旋转方向是否正确；叶轮旋转是否平稳；风机振动和噪声是否满足相关规范[2][3]的要求；电机运行功率应符合设备技术文件的规定；在额定转速下连续运转2h后，滑动轴承外壳最高温度不得超过70℃，滚动轴承不得超过75℃。

2.2 水泵单体调试

确认水泵叶轮旋转方向正确，无异常振动和声响，紧固连接部位无松动，其电机运行功率值符合设备技术文件的规定。水泵连续运转2h后，滑动轴承外壳最高温度不得超过70℃；滚动轴承不得超过75℃。

2.3 空气处理机组单体调试

根据总装配图检查各功能段是否符合装配图安装要求，检查紧固件锁紧状态，各连接部件不得有过松或过紧现象；空气处理机组噪声应满足G B 14294-2008的要求；机组振动速度应不大于4m m/s，且垂直方向的振幅不应大于15。

2.4 空气过滤机组单体调试

2.4.1 气密性试验

机组气密性试验有压力恒定和压力降两种试验方法。压力恒定法对压缩空气系统稳定性要求很高，考虑现场调试的条件，通常采用压力降试验方法。

将机组进出风口用配对盲板法兰封堵，其他所有外部接口全部密封。按照图1试验示意图，完成压缩空气试验管路与机组的连接。将压缩空气注入机组箱体内，加压至5000Pa，维持机组内温度变化在±0.25℃范围内至少10m in。停止加压，记录初始大气压值，观察5分钟后，记录终止压力值、终止温度和终止大气压。按公式1计算平均泄漏率Qave，不应超过额定风量的0.05%。

式中Pf—试验边界内的最终压力，Pa；

Pi—试验边界内的初始压力，Pa；

Qavg—平均泄漏率，L/s（空气密度为1.201kg/m3）；

R—0.286kJ/kg·K；

Tf—试验结束时的绝对温度，K；

Ti—试验开始时的绝对温度，K；

V—试验边界内的体积，m3；

Δt—时间差，m in。

2.4.2 气流分布均匀性试验

启动过滤机组配套的系统风机，观察系统总管流量仪表的示数，调节总管风量调节阀，使流量仪表示数稳定在设计值±10%内。稳定运行后，在H EPA过滤器迎风面，用热球风速计逐点测量每个过滤器中心位置的断面风速。测点距离每个过滤器表面约15cm。计算过滤器断面平均风速。当所有测点风速与平均风速的偏差不大于±20%时，证明H EPA过滤器断面气流分布是均匀的。

2.4.3 气溶胶混合均匀性试验

气流分布均匀性试验完成后，才能进行气溶胶混合均匀性试验。

启动过滤机组配套的系统风机，观察系统总管流量仪表的示数，调节总管风量调节阀，使流量仪表示数稳定在设计值±10%内。稳定运行后，在H EPA过滤器迎风面对准每个过滤器中心位置，布置一个气溶胶浓度测点，测点距离过滤器表面15cm。在机组预过滤器前的预留试验孔，通过气溶胶发生装置注入试验用气溶胶。5m in后，读取各测点的读数，计算平均浓度。当各测点浓度与平均浓度的偏差小于±20%时，证明采用该注入孔进行H EPA过滤器段效率试验是可接受的。

2.4.4 HEPA过滤器段效率试验

气溶胶混合均匀性试验完成后，才能进行H EPA过滤器段效率试验。

启动过滤机组配套的系统风机，观察系统总管流量仪表的示数，调节总管风量调节阀，使流量仪表示数稳定在设计值±10%内。稳定运行后，在H EPA过滤器段迎风面中心位置布置上游气溶胶浓度取样点，取样点距离过滤器表面15cm。在H EPA过滤器下游风管上布置下游气溶胶浓度取样点。通过经混合均匀性验证的气溶胶注入孔，注入试验用气溶胶，经过5m in后，每隔1m in同时读取一次上游取样点和下游取样点的浓度读数，共读取5组数据，计算上游浓度平均值和下游浓度平均值。下游和上游气溶胶浓度的比率代表H EPA过滤器段的就地泄漏率。

3 风系统调试

3.1 风量测定

总风量测定的测点应选择在气流均匀的直管段上，按气流方向，宜在局部阻力之后大于或等于5倍矩形风管长边尺寸（圆形风管直径）及局部阻力之前大于或等于2倍矩形风管长边尺寸（圆形风管直径）直管段上。当测量截面的气流不均匀时，应增加测量截面上的测点数量。用毕托管测量每一测点的风速，取平均值后计算出总风量。

系统总风量调试结果与设计风量的偏差不应大于10%[4]。

3.2 风量平衡试验

根据管网系统的运行特性，一般以公式2表示:

式中ΔP—管路系统的压力，Pa；

K—管路的阻力特性系数，Pa·s2/m6；

L—管道内流量，m3/s。

由于系统的总流量是恒定的，这就会造成远离主管路的支管或者风口的流量减小，需要对每一支路的阀门进行调节，到达各风口风量的设计要求。

按工程实际情况，绘制系统单线透视图（图2为地下层送风系统单线图），应标明风管尺寸，测点截面位置，风口位置，设计风量，截面面积等。

各送排风系统风口风量的测定采用通风罩进行测量，通风罩可直接读取风口的风量。由于排风口空气流动规律与送风口完全不同，送风射流以一定的角度向外扩散，而排风气流则从四面八方流向回风口。所以在使用通风罩进行排风口风量测定时，需将通风罩帆布包住整个排风口外框，以避免测量值小于风口实际风量。

采用基准风口调整法对送、排风口进行平衡调整；先用通风罩将全部风口的风量初测一遍，并将各个风口实测风量与设计风量的比值记录下来，找出各支管中比值最小的风口作为各自的基准风口；对各支管的风口进行调整，使各比值近似相等；调节各支管的风量调节阀，使相邻支管的基准风口的实测风量与设计风量比值近似相等；最后调整总送风量达到设计值，再实测一遍风口风量，即为风口实际风量。

风系统的风量调整好以后，应将所有风阀固定并在调节阀手柄上用油漆作出标记[5]。

通风系统经过平衡调整，各风口的风量与设计风量的允许偏差不应大于15%[4]。

3.3 负压测定

图2 地下层送风系统单线图

有别于其他工业厂房，热检修厂房功能是定期维修核电厂带放射性设备，为了防止放射性外漏，需要将厂房设计成相对于室外微负压，而厂房内还需保证放射性区域相对于无放射性区域保持负压。

各房间压力测定要求在所有门窗关闭的情况下进行，测管口设在室内没有气流影响的任何地方均可，使用微差压计测量各房间之间以及厂房与室外的压差。

4 水系统调试

4.1 风冷热泵、水泵与电动两通阀联动试验

为了确保风冷热泵机组正常运行，空调水系统的正确开机顺序为:电动两通阀打开，启动水泵，然后再启动热泵机组。关闭顺序为:热泵机组关闭时，关闭水泵，然后再关闭电动两通阀。

4.2 压差旁通阀控制整定值设定

根据压差旁通压差调节阀全开和全关状态下供、回水压差值，取中间值（0.13M Pa）作为压差控制整定值。

5 调试问题分析

5.1 排风量不足问题

（1）问题描述:在厂房地上层排风系统风量平衡调试过程中，发现厂房1-7轴区域检修二区大厅以及同一排风支路上阀门维修检验房间的排风量没有达到设计流量。

（2）原因分析:地上层排风管分两个支路经汇合后进入竖井向下进入地下层的排风机房。其中一个排风支路负责1-7轴检修二区大厅以及阀门维修检验房间；另一排风支路负责8-12轴检修一区大厅。由于8-12轴排风管长度及风速都小于1-7轴排风管，根据风管内沿程阻力损失和局部阻力损失计算公式（式3和式4）[6]可知，风管压力损失与风管内风速的二次方成正比，所以8-12轴风管总阻力大于1-7轴风管总阻力。

式中Rm—单位长度摩擦压力损失，Pa/m；

v—风管内空气的平均流速，m/s；

ρ—空气密度，kg/m3；

λ—摩擦阻力系数；

Rs—风管水力半径，m。

式中Z—局部压力损失，Pa/m；

ξ—风管部件局部阻力系数。另一方面，7-8轴为厂房变形缝，变形缝处由于厂房两侧标高不一致使得风管长宽比过大，导致1-7轴风管总阻力产生不利影响，且经现场勘察发现变形缝中软连接长度过长排风负压引起软接收缩堵塞排风主管截面，如图3所示。

调试过程中调小8-12轴支路风量调节阀并没有达到增大1-7轴风管排风量的效果，并且会出现一台排风机喘振现象，说明排风机吸风不足。

图3 7-8轴厂房变形缝处风管布置

（3）问题解决:现场切短变形缝处过长的软连接；经核算排风系统最不利环路为阀门维修检验房间支路，为了减小系统阻力增大阀门维修检验房间的排风管支管截面积，并取消了该支路上的风量调节阀。经过上述改造后，系统排风量达到了设计值。

5.2 冬季室温不满足设计要求

（1）问题描述:冬季调试过程中，检修大厅的温度不满足设计要求。

（2）原因分析:1）由于调试期间正值一年中最寒冷季节，室外极端最低温接近-10℃，而冬季空调室外计算干球温度为-8℃；2）厂房气密门与维护结构之间缝隙较大，而气密门还未正式投入运行，由于厂房设计为相对于室外微负压，室外未经处理的空气会通过缝隙渗入厂房内。

基于上述两个原因导致热负荷增加以及大量的冷风侵入，现场实测检修大厅温度为15℃达不到18℃的设计要求。

（3）问题解决:采用保温材料对气密门与围护结构缝隙进行临时封堵，减少室外冷风渗入，在空调系统运行一段时间后房间温度达到设计要求。

5.3 部分送风口风量难以调节

（1）问题描述:地上层仪表控制间送风口实测风量比设计风量大一倍，且难以调小。

（2）原因分析:图4为仪表控制间管路布置设计图纸，送风总管分两个支路，一个支路为仪表控制间的送风管尺寸为250×200，另一支路为阀门维修检验房间的送风管尺寸为500×200。送风总管（三通上游）和阀门维修检验房间送风总管设有风量调节阀，而仪表控制间送风管未设风量调节阀。仪表控制间送风管阻力明显小于另一支路，导致送风都流向仪表控制间，而该房间送风支路未设有风量调节阀无法调小送风量，导致风量平衡调试困难。

图4 仪表控制间风管布置图（修改前）

（3）问题解决:在仪表控制间送风支管上增设风量调节阀，如图5所示，修改后可以调小仪表控制间送风量，各支路风量达到设计要求。

图5 仪表控制间风管布置图（修改后）

6 结语

核电厂热检修厂房通风系统不同于一般舒适性空调系统，鉴于厂房与室外负压要求，送、排风的风量平衡调试需严格把控保证负压要求；厂房排风经过滤后排放，相比一般舒适性空调系统调试增加了过滤机组的现场试验。调试中存在的问题也需要在设计阶段注意，施工设计必须详细计算系统管路阻力；非最不利环路末端需设置风量调节阀。设计人员在系统调试过程中的所积累的经验有利于提高设计水平，预防设计问题影响系统正常运行。一个设计及安装优良的系统如果有没经过调试也是无法达到设计与使用要求的。

[1]GB50243-2002，通风与空调工程施工质量验收规范[S].

[2]JB/T8698-1998，通风机振动检测及其限制[S].

[3]GB/T2888-2008，风机和罗茨风机噪声测量方法[S].

[4]GB50243-2002，通风与空调工程施工质量验收规范[S].

[5]肖健松，弓经远，林先凡.通风与空调工程系统调试技术要点[J].暖通空调，2006，36（4）：113-115.

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

Research and Analysis of HVAC System Commissioning in Maintenance Hot Workshop

LIU Shi-hao，LUO Wei-tao
（Shanghai Nuclear Engineering Research and Design Institute，Shanghai 200233，China）

Presents the H V AC system and its controllogic used in the M aintenance H ot W orkshop.Com m ission the H VA C system，findsthatthe exhaustairflow rate in som e room sisinsufficient，the tem perature inside cannotm eetthe design requirem ent.Analyse the causes.A ccording to the analysis,sum m arizes the factorsw hich should m ainly be considered when design,com m issioning，operating,m aintaining the system.Em phasize the im portance ofsystem com m issioning on the norm al operation ofH V A C system in M aintenance H otW orkshop.

m aintenance hot workshop；air conditioning and ventilation；com m issioning

TU 831,TM 623.8

B

2095-3429（2017）02-0050-05

2017-02-23

修回日期:2017-03-22

刘世昊（1986-），男，上海人，硕士，工程师，从事核电厂暖通动力系统设计工作；

罗伟涛（1982-），男，上海人，硕士，工程师，从事核电厂暖通动力系统设计工作。

D O I:10.3969/J.ISSN.2095-3429.2017.02.012