广东省建筑工程监理有限公司广东广州510013
摘要:在建筑工程中，当前大多数建筑机电设备存在着诸多问题，对其进行改造可提高其利用率,从而提高工程的社会效益与经济效益，因此对建筑机电设备改造具有重要的意义。
本文结合具体工程实例，对建筑保留机电设备及机电管线的深化布置改造进行了分析探讨，为建筑综合机电改造技术的发展和提高提供借鉴。
关键词:建筑；机电工程；改造技术
随着我国经济的迅速发展以及施工技艺的不断完善,我国机电设备有了质的发展。目前,机电设备在建筑工程以及一些发电等设施中已经被普遍用到,且施工技术与管理秩序也越来越规范。由于建造标准和年代不同，绝大多数的建筑普遍存在着机电设备老化、运行能耗高、使用功能差等问题，对其进行综合性能提升与改造将成为建筑业可持续发展的一项重要举措，同时对我国推进新型城镇化建设、促进建筑业转型升级具有重要意义。本文就建筑机电设备及综合管线布置的改造进行了探讨。
1工程概况
某酒店工程，由一层地下室、五层裙楼和二十四层塔楼组成，总高度92.4m。该大酒店原是一家四星级酒店，1993年开业，原有客房418间，为纯酒店业态，为满足发展需要，酒店业主方对酒店进行大修，其中有机电设备和系统管线改造。酒店改造后的功能为酒店式公寓及酒店配套的办公使用房。该市安装工程集团有限公司为该改造项目的施工总承包单位。
1.1改造内容
(1)项目实施前，按业主方要求，1台冷水机组、3台锅炉、所有消防泵及生活给水泵、1台柴油发电机组需保留。同时业主要求消防报警系统、有线电视系统、广播系统、监控系统部分原已安装设备需保留，因此该工程在移交过程中，如何做好对保留设备及系统的完好性验证、设备数量的清点、设备拆除及保管等；作就显得至关重要。
(2)项目实施过程中，经现场检测，发现原有机电设备和系统管线老化严重，已经无法满足今后的使用，故仅对1台冷水机组、3台锅炉本体、所有给水泵和消防泵及1台柴油发电机组进行保留，其余设备及管线全部拆除更换。
1.2改造项目的难点分析
(1)保留设备的检测、验收与改造是重点，需确保今后的功能性与节能性。
(2)在不破坏建筑结构的情况下，深化管路的综合布置难度大。
(3)由于建筑使用年代比较久远，大部分机电存档资料已经遗失，给分析研究工作带来难度。
(4)大楼整体改造，体量大，施工周期短。
2建筑机电设备改造实施方法
2.1保留设备的范围
根据甲方的要求，该项目改造过程中需保留的设备主要有:1台冷水机组、3台锅炉本体、所有给水泵和消防泵及1台柴油发电机组进行保留。
2.1.1保留设备的现状
由于甲方企业转制停业大修，这些设备从2013年6月开始停止使用。经现场查看，由于这些设备使用年代久远，所有设备都陈旧锈蚀，大部分设备铭牌丢失，技术文件失落，设备运行噪声大，有明显振动。
2.1.2保留设备改造的要点
(1)请具备资质的第三方对保留设备进行检测，分析这些老设备今后继续使用的可能性，同时将检测情况和分析报告递交甲方进行决策。
(2)对于可继续使用的设备，请原设备厂家对其进行检测及性能评估，同时将评估报告递交设计院作系统性的评判。
(3)对确定保留的设备由原设备厂家对其进行改造。
(4)对保留设备进行功能性的调试检测，检验其是否满足使用功能的要求。
2.2保留设备的检测与改造
2.2.1水泵的检测与改造
本工程主要对4台地下室消防水泵和6台供水的水泵进行检测和改造。水泵现状信息情况见表1。
表1水泵现状信息情况
编号系统流量扬程功率数量品牌及型号是否变频区域(m3/h)(m)(kW)(台)YNP1地下室供水泵缺失缺失302水泵铭牌丢失NP2地下室供水泵缺失缺失902水泵铭牌丢失NP3地下室供水泵缺失缺失18.52水泵铭牌丢失NP4地下室消防喷淋泵缺失缺失752KELLY&LEWIS,AK1717C/100*65-315NP5地下室消火栓泵缺失缺失902水泵铭牌锈蚀N
2.2.1.1现行水泵运行问题
(1)水泵设备陈旧(运行超过20年)，噪音大，有明显的振动，运行效率低，能耗高，维修成本高，备品和备件不易采购。
(2)水泵由于使用年限较长，水泵及电机的铭牌丢失，导致数据无法核实。
(3)水泵管路系统铺设复杂，增加水力损失，也增加了水泵实际运行功耗。
(4)水泵的进出口没有显示和检测压力的压力表，无法检测压力，只能通过理论估算来求实。
(5)消防泵振动和噪音很大，怀疑水泵内部的部件有问题。
2.2.1.2水泵检测
(1)测试目的
采用专业检测设备对水泵实际工况，如流量、扬程、输入功率等进行检测，参考水泵实际工作参数重新选择更适用的水泵，并通过比较新旧水泵效率及输入功率，得出改造后是否节能。
(2)水泵检测内容和方法见表2。
表2水泵检测内容和方法
(3)水泵各项参数检测结果见表3。
表3水泵各项参数检测结果
编号实际流量(m3/h)实际电流(A)实际电压(V)实测功率因子(cos)电机输入功率(kW)pi42604000.8535P21651794000.85106P321254000.8514.7P4631204000.8570P5531204000.8571
注:以上数据均为工频状态下的测量数据。
(4)水泵检测分析结果见表4。
表4水泵检测分析结果
编号电机铭牌功率(kW)实测电流(A)实测电压(V)实际流量(m3/h)扬程(m)实测电机输入功率(kW)功率因子(cos)单位流貴功耗泵系统效率(%)P1306040042125350.850.8340.87P2901794001651251060,850.6453.02P318.525400217514.70.850.7029.19P47512040063125700.851.1130.65P59012040053125710.851.3425.43
由以上数据分析表可以看出:
1)水泵工作状态偏离标准工况；
2)水泵均在较低效率点运行，运行效率极低；
3)由于效率低下，水泵均存在运行成本偏高的问题，长期运行将造成极大的能源浪费和经济损失。
2.2.1.3水泵的改造方案分析
不改变现有的非受控定频运行模式，根据实测参数更换水泵，选择在实际运行工况条件下效率更高的水泵，从而达到降低轴功率、节约能源的目的。为此，我们建议甲方更换现有所有水泵，根据实际情况选择格兰富的CR系列泵。表5为各系统泵的选型参数。
表5各系统泵的选型参数
供水/消防系统供水泵P1供水泵P2供水泵P3消防泵P4消防泵P5型号CR45-6CR150-6CR15-8CR90-6-2CR64-6-2工频流貴(m3/h)42165216353工频扬程(m)12512575125125测试工况点频率(Hz)5050505050配用电机功率(kW)22757.54530电机额定转速(rpm)29002900290029002900测试工况点水力效率(％)76.678.47174.376.8节能计算电机功率(kW)20.9782.366.6939.1129.5水泵数量(台)22222
2.2.1.4供水泵和消防泵改造方案与原有系统的比较，见表6和表7。
表6供水泵改造方案与原有系统的比较
项目供水泵P1供水泵P2供水泵P3原供水泵改造方案原供水泵改造方案原供水泵改造方案水泵型号铭牌丢失CR45-6铭牌丢失CR150-6铭牌丢失CR15-8流量(m3/h)42421651652121扬程(m)1251251251257575额定功率(kW)3022907518.57.5工况电机功率(kW)3520.9710682.3614.76.69水泵效率(％)40.8768.2253.0268.2429.1964.15节能率(％)40.0922.3054.49
表7消防泵改造方案与原有系统的比较
项目消防泵P4消防泵P5原消防泵改造方案原消防泵改造方案水泵型号AKI717C/100*65-315CR90-6-2铭牌丢失CR64-6-2流量(m3/h)63635353扬程(m)125125125125额定功率(kW)75459030工况电机功率(kW)7039.117129.5水泵效率(％)30.6554.8725.4361.19节能率(％)44.1358.45
2.2.1.5结论
经测试发现，现有系统的循环泵流量或扬程均与水泵的额定设计值有较大偏差，说明水泵的额定流量扬程与系统实际工况不符，造成水泵运行效率低下，偏离高效工作区，能耗较高，存在浪费现象。
在项目实施过程中，我们根据实际检测结果告知甲方，建议使用更适合现有系统运行且高效节能的水泵来替代原水泵系统，以纠正原系统水泵运转时效率低下的问题。新选用的各水泵系统的循环泵额定功率均比原有系统低，且运行效率及节能率均有明显提高。此方案最终得到了甲方的认同和采纳。
2.2.2锅炉的检测与改造
2.2.2.1现有锅炉实际情况本酒店原有三台燃油锅炉，锅炉型号为CB600-250-150,制造单位为美国CB公司，其规格型号和性能见表8。
表8原有三台燃油锅炉的规格型号和性能
因企业转制停业大修，于2013年8月8日向质量技术监督局递交了停用上述三台锅炉的停用报告。
2.2.2.2锅炉的检测
锅炉于2012年9月12日由该市特种设备监督检验技术研究院进行过检测，分别对锅炉内部、锅炉外部、锅炉水处理及水压试压进行了测试检验。检测结果发现编号为L84513的锅炉水压试验不合格，同时经设计核算，启用另两台锅炉的出力能够满足改造后项目的空调生活用热要求，故编号为L84513的锅炉作报废处理。
2.2.2.3锅炉的改造
(1)油改气的政策要求
为加快推进本市锅炉节能减排，改善城市大气环境质量，优化本市能源结构，该市在2012年5月15日制定了《燃煤(重油)锅炉清洁能源替代工作方案》。以实施控制使用高污染燃料的环保政策为主，综合采用严格执法、加强监管、资金补贴等措施，促进燃煤(重油)锅炉实施清洁能源替代。
(2)改造内容
目前本工程酒店所使用的CB锅炉是1996年CB系列标准型(NOx低于300mg/m3),故烟气中氮氧化物排放浓度设计值已经不能满足国家标准规定的(200mg/m3以下)。同时燃料为重油，不符合节能环保等政策的要求，故须对燃烧器进行更换，选择更换美国Cleaver-Brooks公司高效能低氮氧化物燃烧器。
(3)技术要求
1)新更换的CB低NOx放燃烧器正常运行状态下，在3%氧气含量时，NOx排放浓度要在100mg/m3左右，约5%氧气含量时，NOx排放浓度要在120mg/m3以下。
2)燃烧器改造后，不能影响锅炉燃烧效率，在改造前后需要厂商进行效率测试对比。
3)燃烧器改造后，其他排放指标包括S0x、CO、V0C、烟尘等参数需要符合目前国家标准及当地地方标准。
4)所有更换的部件、材料必须为美国Cleaver-BrookS公司原厂或CB认可的第三方材料。
(4)改造方案分析
1)在改造后锅炉的出力会有所降低(约15%左右)，配合使用变频器后，鼓风电机升频到60Hz运行，相对于鼓风机风量增加，锅炉蒸发量将维持原4T/H左右。
2)锅炉30ppm排放配置，燃气时NOx排放的最佳状态会在50ppm左右(约100mg/m3)可满足环评的要求，达到理想的排放数据。
3建筑机电管线的综合布局
本项目的深化设计是在原建筑结构的基础上进行的综合机电管线的布局。对于这幢酒店老建筑，建筑空间狭小，楼层高度低，管井空间狭窄，机房空间局促。在不破坏建筑结构的情况下，如何使各系统的使用功能达到最佳，整体排布更美观是本工程机电深化设计的重点，也是难点。
3.1机电管线综合布局的主要目标
消除管线碰撞、提高净空高度、优化机电系统、降低施工难度、便于维护检修、布局合理美观。
3.2本项目的机电管线综合布局
(1)机电管线综合布局的内容及重点区域。
本工程参与管线综合布置的专业包含给排水、消防、电气、通风空调、弱电等涉及机电安装的所有专业，具体管线有:风管、空调水管、给排水管、消防水管、喷淋水管、桥架、线槽等。
综合布置的重点是区域在标准层、公共走廊及各种管线竖井、机房和核心筒管线布置。
现以本项目的冷冻机房和消防泵房为例来说明改造过程中的综合管线布置的情况。
(2)原有机房管线布置的主要问题。
1)未对机房内设备的总体布局进行统筹规划，设备摆放位置不合理，导致机房内没有合理的行走通道，给后期调试、设备检修及后期物业带来不便。
2)机房内管线种类繁多，未对各类管线进行合理的走向布置，造成各专业机电管线交错、功能不完善，结构不合理，视觉不美观，操作不方便等等弊端。
3)没有充分考虑机房周边环境，对机房的噪声及振动传播没有充分认识，按常规思路施工,往往导致对周边环境造成较大影响，后期整改困难大。
由此可见，机房管线施工不能仅停留在某个专业的层面，还需要充分了解建筑的特点和管理方的需求，多专业结合，多角度入手。
3.3机房综合管线布置的改造要点
3.3.1水泵房的改造要点
(1)将原消防水泵统一放置到生活水泵房间，原消防泵房仅放置总管和阀门。
(2)泵房内行走路线必须简洁
实用，并能够保证所有设备和阀门在操作时都能顺利到达并具有操作空间。
(3)泵房内应重点考虑配电柜的位置，避免在以后的调试过程中漏水对电柜造成影响。
(4)对所有设备的接管配管进行初步尺寸计算，尤其是口径较大的配件，避免设备就位后无法配管。
3.3.2冷冻机房的改造要点
(1)由于冷冻机房是以管道为主，因此管道自身走向必须先行优化，设计院给出的图纸中有些管线的走向并不科学，部分管线太过靠墙导致维修通道空间不足，需要调整。管线深化的原则遵循:支线让主线，支管让总管，支线和支管尽量利用同一标高。
(2)管线层次做到清晰，各专业管线层次为:最高层安装喷淋管，喷淋管下面安装风管，风管下面是管道，电气桥架与管道处于同一标高。按照这个划分层的原则，风管仅考虑自身避让问题，电气桥架位于底层，并尽量沿墙敷设。
(3)管道支架的设置是该机房布置的另一个重点，以吊式龙门架为主辅助落地支架的方案，落地支架的支腿沿柱子或墙面安装固定，使落地支架的柱腿不占用机房行走空间，同时也有利于固定落地支架，水平支架则采用网状布置这一理念，布置处一个平面支架网，主要管线全部安装在支架网上，次要管线则利用这一支架网再做立式龙门架进行安装。
4结语
综上所述，建筑机电设备及综合管线布置的改造，可使之发挥最大的价值，焕发出新的生命力，是当前建筑业可持续发展的一项重要举措。对建筑机电系统的改造需要在确保各系统功能性实现的基础上，综合考虑技术、经济、安全、适宜等因素优化改造方案，各项技术的集成、实施要达到经济投入与节能效果的最佳平衡点。本文通过对酒店综合机电改造项目的实施过程，主要进行了建筑设备改造及机电管线的综合深化布置关键技术的改造研究，为我国建筑综合机电改造的顺利开展和推广提供良好的基础。
参考文献：
[1]张文东.建筑机电设备安装中管线综合平衡技术要点[J].科技研究.2014
[2]李学忠.建筑机电设备安装中综合管线平衡技术[J].装饰装修天地.2015
[3]王铭铭.既有建筑的改造和扩建设计研究[J].北京建筑大学.2016