中央吸尘系统在苏州中心工程中的设计应用

■ 刘 伟 LIU Wei

1 概述

苏州中心广场项目位于苏州工业园区金鸡湖西侧（图1），毗邻东方之门，属于苏州市域CBD核心位置，集办公、商业、酒店和高端公寓为一体，总建筑面积约182万m2，是目前国内最大的整体开发城市综合体。其中，层高为47层的8#楼和层高为56层的9#楼是两栋超高层70年产权高级公寓，户内精装标准高、室内设施豪华，除配有全套家具、水冷VRV空调、水地暖系统、全热交换送排风系统及智能家居系统外，还特别引进了中央吸尘系统，提升公寓品质。

2 中央吸尘系统的构建和应用

苏州中心以打造绿色生态、智慧、高效、多功能复合的城市综合体为理念，力求最大限度地有效利用能源，创造以人为本的城市环境，率先打造成江苏乃至全国领先的建筑节能和绿色建筑示范区。为此，在8#、9#楼两栋公寓中采用高效、自动化控制的中央真空吸尘系统，从而进一步提升了建筑物的节能、节地和环保等级。本文将以8#楼公寓为对象，介绍中央吸尘系统的构建和应用情况。

2.1 系统简介

系统采用6套吸尘主机，以2套为1组并联组合，分别分布在4层、18层及33层设备层，共设吸尘口573个。吸尘管道分为干管和支管，材料为PVC-U，管道外径分别为110mm和50mm，额定真空度为400mbar，最大共用人数为12人 ，每个吸尘口设计风量应不小于105m3/h，吸尘口为墙式吸口。其系统布置示意图见图2。

2.2 系统的主要设备及关键技术

（1）中央吸尘主机：按照该项目吸尘系统的服务区域和同时使用人数，配置相应的中央吸尘主机。系统主机配置满足互为备用的原则，即每套中央吸尘主机涡轮泵数量不少于2台，要求每台中央吸尘主机最大负荷工作时的同时使用人数不超过12人 ，每个吸尘口设计风量应不小于105m3/h。

（2）电机：具有保护措施，保护内容包括过流、过压、过载、温度保护。

（3）电气控制柜：电气系统配置主电源开关、启动、停止按钮和相应的工作状态指示。

（4）吸尘控制：系统控制为无人值守的程序全自动控制，具有按照系统使用状态自动调节的能力。

图1 苏州中心效果图

图2 中央吸尘系统布置示意图

（5）主机启动：吸尘主机启动方式为电信号启动方式，电压为24V安全电压，即用户将吸尘软管金属端旋入吸尘插座，吸尘插座内的两个触点随即闭合，主机启动。

（6）自清洗系统：为防止分离器过滤系统长期使用导致过滤效率降低，吸尘系统自带自清洗系统，能自动定期对分离器过滤系统进行清洗，提高系统的过滤效率，延长过滤系统的使用寿命。

（7）尾气处理：吸尘主机的尾气排放管道选用能适应排气温度较高环境下长期工作的专用管道，涡轮泵排气口配置专用的止回阀防止气流倒流。中央吸尘主机技术参数要求见表1。

（8）涡轮泵的连续运行寿命不低于80 000h，运行稳定、对负载冲击小，运转噪音低、振动小。

（9）中央控制箱：是系统的控制核心，具备吸尘主机设备手自动、设备启停、运行状态、频率反馈、故障报警、压力保护、热保护等功能；同时，系统还提供管道自动冲洗运行状态干接点，并预留BA系统接入点。

（10）吸尘分离器设计为两段的尘埃过滤器。其中，第一段过滤器能有效处理60μm以上的灰尘及小物块，并迫使灰尘进入过滤器的相反方向，其强度足以抵抗坚硬颗粒的偶然冲击；第二段过滤器，要求过滤5μm以上的灰尘，具备99.5%以上的过滤效率。

（11）管网压力调节阀：对于同一时间有不同人数进行吸尘清扫的情况，必须通过压力调节阀保证各吸尘口流量和负压平衡一致。压力调节阀必须可调，能根据系统同时使用的人数和管网设定的压力自动调节。

（12）管网冲洗阀：为了防止主干管由于流速变化而降低运送能力导致管道堵塞，主干管末端相应位置必须安装冲洗阀，并能由中央吸尘主机电控箱统一控制其开启冲洗时间间隔和长短。冲洗阀采用电控气动型，并按图纸所示位置安装。

（13）吸尘口应美观、安装牢固，其材质为工程塑料或性能相似的其他材料。吸尘口内的触点可采用耐锈蚀的触点或微动开关，要求在触点具有2万次以上的接触寿命且不能发生磨损或接触不良等影响（允许使用触点保护剂）。

（14）吸尘工具：包括吸尘软管，吸尘手柄和吸尘刷头，软管固定架等。吸尘软管规格为12.5m，其一端是金属端头，用于插入吸尘插座，闭合主机启动信号线；另一端用于插入专用吸尘手柄或专用吸尘刷头。吸尘手柄上配有专门的调节开关，能根据不同地面材质调节吸尘刷头流量和负压。吸尘刷头包括带垫两用刷头、圆形旋转刷头、三角吸嘴、缝隙吸嘴等，能对各种场合进行清洁工作。

2.3 系统工作原理

将吸尘软管插入“自动吸尘口（LINK）”，系统检测到低电压后便启动涡轮泵；同时，检测管道内真空压力，启动相应机组。系统会根据接入吸尘口数量及区域，将涡轮机调整到相应数量。此时，灰尘随着气流被输送到收集容器内。容器采用重力螺旋分离原理分离，并设有二次过滤装置和2个灰尘收集桶。灰尘进行分离后，自动落进灰尘收集桶；气体则通过过滤器、单向阀及减震降噪装置净化后，通过排风管道排入建筑排风井。

多个吸尘口同时作业时，系统会根据压力的强弱变化，自动调节机组运行。在待机工作状态下，涡轮机组处于停止工作状态，只有吸尘口有工作请求信号时，才会重新启动。在涡轮机的入口安装有压力变送器及压力开关，压力变送器随时将管道工作压力传输至控制系统，使系统根据工作压力选择最有效的工作状态。压力开关用于系统的报警及安全联锁，当压力超过设定限度时，系统将发出报警信号，同时采取紧急措施，避免系统超压造成超负荷工作。同时，涡轮机本身还带有安全阀，以便在特殊状态下对涡轮机进行保护。

中央吸尘的监控系统（图3）为无人值守的全自动控制，主控部件可以是内嵌式微型计算机或可编程控制器。主机工作状态和系统的各控制动作等工作逻辑可通过软件程序设定。每个机房设备的中央吸尘机组系统配置1台变频器和若干接触器，采用PID比例微积分算法控制，据此实现中央吸尘管道系统涡轮泵恒压控制。整个系统采用模块化、结构化设计，采用逐级汇接的结构，系统由现场监控管理中心、监控单元和监控模块组成。上位计算机基于WINDOWS操作系统的监控组态程序，操作人员可以根据软件画面流程动态操作，监控系统的状态参数。同时，上位计算机还具备TCP/IP网络通讯，将系统的信息传至各用户端[1]。

3 系统运行及效果

3.1 系统运行

3.1.1 真空吸尘模式

将吸尘软管插入吸尘口3s后，系统检测到低电压信号，真空吸尘设备自动启动。本工程中的吸尘主机最多 可支持12个用户同时使用。当最后一个用户将最后一根吸尘软管从吸尘插座拔出时，系统将进入空载模式。在真空吸尘模式下，对多个涡轮泵并联的真空吸尘系统配1个压力开关，以便持续监控真空压力的起伏。如果检测到真空压力较低并持续15s或以上，那么系统将发送信号，启动第二台涡轮泵，以保持其压力；相反，若检测到真空压力较高并持续15s或以上，那么系统会发送信号，停止第一台涡轮泵运行。

3.1.2 冲洗模式

管道一旦被堵塞，气流会发生较大变化，真空度会严重下降。通过冲洗可以保持管网清洁与畅通，不会因大量或大块的垃圾吸入而堵塞，主要有标准冲洗和预设时间冲洗两种选择模式。

3.1.2.1 标准冲洗模式

对于多个涡轮泵并联的真空吸尘系统，在空载模式启动60s后启动。标准冲洗模式通过启动第2台涡轮泵而启动。

3.1.2.2 预设时间冲洗模式

预设时间有15min、30min、60min 3个选择。在该模式下，系统将基于时间累计方法，跟踪检测真空除尘器的使用时间。对于多个涡轮机并联的真空吸尘系统，如果预设时间选择为15min，那么只有当真空除尘设备被使用了至少15min之后，冲洗模式才会启动。同样的原理也适用于另外两种选择。

3.1.3 清洗模式

图3 中央吸尘监控系统图

在吸尘操作中，所有颗粒一般直接吸向过滤器。在分离器处，大部分的大灰尘颗粒将直接通过气旋运动下行至分离器箱，而另一些灰尘颗粒则可能黏附于过滤器表面。由于过滤器表面的灰尘颗粒越来越多，系统气流将变差，这将降低吸尘性能。

清洗顺序包括3个完整的循环，每次对过滤器清洗0.3s。当涡轮泵停止120s或以上时，清洗顺序开始。系统将发送信号，开启1号清洗阀0.3s，且在2号清洗阀开启之前，将有30s的间歇；当2号清洗阀结束，3号清洗阀开启前，将有另一次30s的间歇。在完成清洗顺序之前，该循环将再重复2次，但如果系统检测到某一用户在清洗顺序过程中，将吸尘软管插入吸尘插座，那么清洗顺序将中止。一旦清洗循环完成，系统将进入备用模式（电源接通）。

3.2 系统报警显示及故障处理

在主机界面中，按下系统报警显示按钮，将显示报警的状态，当出现系统高压报警、消防报警、急停报警时，在任何一个画面的左上角将呈现“故障”字样，且在该画面上的指示灯可以显示出具体的报警点。当报警信号消失时，在中文画面下按下复位按钮，画面左上角的“故障”消失。常见故障的原因分析及处理见表2。

3.3 系统运行的效果

3.3.1 有利于节能

中央吸尘机组配备有变频控制柜，在工作阶段无负载时，电机能以单机组低速运行，随着系统负载的增加，自动调节机组的速度，乃至将所有机组投入。和普通型中央吸尘机组相比，变频式中央吸尘机组节能效果显著，还提高了工作泵的使用寿命。

表2 常见故障的原因分析及处理

3.3.2 实现远程监控

通过系统的控制和通信网络，实现了在计算机终端对系统运行状态的远程实时监控，提高了系统故障处理的及时性，降低了维护管理成本。

3.3.3 实现高效计费

本计费系统根据用户对管理的需求，对各开关量采集器实现集中监控。系统记录各个开关量的闭合或断开的时间量，自动生成每个用户的账单报表。

3.3.4 提高吸尘舒适性

在设计中充分考虑了系统的稳定性，通过压力调节来抑制压力波动，改善了吸尘插座末端吸力舒适性，也延长了系统使用寿命。

3.3.5 环境噪音降低

采用专业消声设备对吸尘尾气进行处理，极大地降低了系统对室内或室外环境的噪音影响，使居住环境更安静。

3.3.6 提高设备运行的安全性

在设备运行过程中，系统程序内植入了安全检查要求，以跟踪检测设备的真空压力。超高压报警功能可防止中央真空除尘设备到达极高真空压力而导致的涡轮泵损坏。

4 结语

本项目中，针对苏州中心精装修公寓高品质的居住环境要求，中央吸尘系统的设计充分考虑了节能、低噪声、智能控制等要求，满足了高效、舒适的用户体验；同时，系统主机应用软件界面具备多个功能模块，如系统报警显示、运行模式选择等，便于维护人员的操作和检修。

目前，中央吸尘系统在国内的应用还很少，随着国家对绿色、节能、环保的倡导及人们对高端生活的不断追求，中央吸尘系统的静音运行、高效清洁等优势愈发明显，值得在高档住宅、体育场馆、机场航站楼等民用建筑中大力推广和应用。