深圳機場候機樓空調系統變水溫運行分析

林秀軍 趙波峰

1艾奕康建筑設計（深圳）有限公司2筑博設計股份有限公司

深圳機場候機樓空調系統變水溫運行分析

林秀軍1趙波峰2

1艾奕康建筑設計（深圳）有限公司2筑博設計股份有限公司

試驗研究了變水溫空調系統的節能效果。對具體工程實例的理論計算結果表明，在保證人們舒適性要求的前提下，適當提高冷凍水出水溫度對于冷水機組的節能運行有利。

變水溫 空調系統 節能分析

0 引言

深圳候機樓空調系統主要是由中央空調系統、輔助分體空調和VRV空調系統組成。中央空調系統主要由中央制冷站和末端空氣處理單元組成。由中央制冷站提供7～12℃的冷水進入候機樓，在末端空氣處理單元完成水-空氣的換熱過程。中央制冷站位于A、B候機樓之間的連廊一樓。整個制冷站占地1000多m2，由7臺1000冷噸的離心式冷水機組、9臺冷凍水泵、9臺冷卻水泵和8組冷卻塔組成。7臺主機之間采用并聯運行，互為備用。A、B號候機樓中央空調水系統是由兩個相對獨立的水系統組成，兩套系統可分開獨立運行，也可合并運行。

減少空調設備能耗的調節方法有變風量（VAV）調節方法、變水量調節方法和變水溫調節方法[1，2]3種。本文主要研究變水溫調節方法，通過對改變中央空調系統冷凍水溫設定進行了節能分析。

1 實際測試工況參數

由于候機樓空調機組是并聯運行，為避免多臺機同時運行時的誤差，故選擇2013年3月30日16：00的實際數據，單臺運行時的主機，將出水溫度先后設定7℃和8.2℃（另又增加在同等氣候條件下當機組設定溫度為6℃的時候的數據分析），依次記錄下相關數據，并結合lgp-i圖計算得出結論。

參考實際數據2013年3月30日16：00的氣象參數：室外干球溫度25.0℃；濕球溫度22.0℃；空氣相對濕度77.5%。

分別設定冷水出水溫度為6.0℃、7.0℃、8.2℃，主機參數見表1。

表1 不同冷凍水出水溫度下主機參數

2 理論計算與分析

為簡化計算，按理想模型計算，計算結果會和實際結果有出入，但是轉化為相應比例后，應該和實際情況是有可比性的。圖1是R134a的lgp-i圖。

圖1 R134的lgp-i圖

經查表對應不同設定溫度下的焓值結果見表2。

表2 不同溫度下的焓值、制冷量和能耗

冷水機組制冷量的計算公式為：

能耗的計算公式為：

以冷凍水出水溫度7℃為參照對象，計算發現：

1）在冷凍水出水溫度6.0℃和8.2℃時制冷量均增加約0.25%；

2）冷凍水出水溫度為6.0℃時，能耗增加約8.3%；冷凍水出水溫度為8.2℃時，能耗減少約8.3%。

3 冷凍水出水溫度變化對冷水機組性能的影響

冷凍水出水溫度變化對冷水機組性能影響是測試的核心內容[3]，包括冷水機組在同一冷凍水出水溫度、不同負荷的比率條件下和冷水機組在同一負荷的比率、不同冷凍水出水溫度條件下的分析。

當冷凍水出水溫度不變時，冷水機組在不同負荷率下運轉，壓縮機輸入功率和冷水機組COP值均不同。通過本測試得到壓縮機輸入功率、冷水機組COP值、冷水機組部分負荷率之間的關系和冷水機組部分負荷性能曲線計算[4]可得出深圳候機場冷水機組采用定水溫6.0℃時運行時的COP值與冷水機組部分負荷率之間的關系，見圖2。

圖2 定水溫下冷水機組COP值與冷水機組部分負荷率之間的關系

從圖2可以看出，冷水機組負荷率與冷水機組COP值成折線關系，隨著部分負荷率的增加，冷水機組COP值逐漸增加，在約80%的負荷率下達到最大值，然后隨著負荷率的減少而逐漸減小。

同樣計算可得出深圳候機場冷水機組在不同溫度下運行時的COP值與冷水機組部分負荷率之間的關系，見圖3。

圖3 變水溫下冷水機組COP值與冷水機組部分負荷率之間的關系

從圖3可以看出，在一定的模擬負荷發生器輸出比率下，冷水機組COP值與冷凍水出水溫度成單增的關系，冷凍水出水溫度升高，冷水機組COP值隨之而增加，且模擬負荷越低，冷水機組COP值的增大幅度越大。

4 結論

本文對空調系統中采用變水溫控制的方法進行了試驗和工程實例的節能分析。由分析結果可知，從測試的結果可以看出：在保證人們舒適度要求的前提下，適當提高冷凍水出水溫度對于冷水機組的節能運行有利。采用變水溫運行比定水溫運行可以減少大約8.3%的運行能耗，有明顯的節能效果。

本文試驗僅對變頻冷水機組進行了控制，控制對象比較單一，若能綜合考慮空氣處理機組的控制調節、水系統輸送能耗的變化調節[5，6]，以及其它環境因素，尤其是對于機場航站樓這樣主要受圍護結構影響的建筑和部分工作區域間歇工作時間，完善現代樓宇空調設備的整體控制，會達到更好的節能效果。

因為在實際的工程項目中很大部分冷水機組都是非變頻調節的，采用變水溫控制的方法還比較少見。隨著變頻冷水機組應用的日益廣泛，變水溫控制方法的應用也會越來越廣泛[7，8]。怎樣在實際應用中采用變水溫控制的方法，如何使變水溫運行同其他樓宇控制策略結合起來，是今后需要深入研究的。

[1] 陳劍波,杜寧,林欣.變水溫空調系統的運行節能分析[J].暖通空調,2007,37(8):161-164

[2] 陳文憑.中央開空調水系統優化設計與運行研究[D].長沙:湖南大學,2008

[3] 于昌勇.中央空調系統變水溫調節的特性與節能分析研究[D].上海:上海理工大學,2005

[4] 趙榮義,范存養.空調調節(第三版)[M].北京:中國建筑工業出版社,1994

[5] 陸瓊文,劉傳聚,曹靜.浦東國際機場變空調供水溫度節能運行方案分析[J].暖通空調,2003,33(2):123-125

[6] 孫寧.大溫差空調水系統方案設計方法研究[J].供熱制冷,2009, (9):62-65

[7] 賈潤宇.變負荷變流量冷水機組的設計及探討[J].制冷與空調, 2012,26(1):87-89

[8] 江喜鵬.高溫冷凍水冷水機組方案設計分析[J].制冷與空調, 2014,28(1):34-37

Analysis of Variable Chilled Water Temperature Operation of Air Conditioning System in Shenzhen International Airport Terminal

LIN Xiu-jun1,ZHAO Bo-feng2

1 Aecom Construction Design(Shenzhen)Co.,Ltd.
2 Zhubo Design Co.,Ltd.

Energy savings of variable temperature air-conditioning system was studied.Based on the theoretical and test results of specific projects,it was found that appropriately increasing the chilled water outlet temperature of chiller which ensure the comfort required will be energy saving for chiller operation.

variable water temperature,air-conditioning system,energy efficiency analysis

1003-0344（2015）04-059-3

2014-5-18

林秀軍（1980～），男，碩士，工程師；廣東省深圳市南山區海德三道海岸大廈東座B區14-15樓（518059）；E-mail:329575332@qq.com