深圳機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓空調(diào)系統(tǒng)變水溫運(yùn)行分析

林秀軍 趙波峰

1艾奕康建筑設(shè)計(jì)（深圳）有限公司2筑博設(shè)計(jì)股份有限公司

深圳機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓空調(diào)系統(tǒng)變水溫運(yùn)行分析

林秀軍1趙波峰2

1艾奕康建筑設(shè)計(jì)（深圳）有限公司2筑博設(shè)計(jì)股份有限公司

試驗(yàn)研究了變水溫空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能效果。對(duì)具體工程實(shí)例的理論計(jì)算結(jié)果表明，在保證人們舒適性要求的前提下，適當(dāng)提高冷凍水出水溫度對(duì)于冷水機(jī)組的節(jié)能運(yùn)行有利。

變水溫 空調(diào)系統(tǒng) 節(jié)能分析

0 引言

深圳候機(jī)樓空調(diào)系統(tǒng)主要是由中央空調(diào)系統(tǒng)、輔助分體空調(diào)和VRV空調(diào)系統(tǒng)組成。中央空調(diào)系統(tǒng)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(jìn)入候機(jī)樓，在末端空氣處理單元完成水-空氣的換熱過(guò)程。中央制冷站位于A、B候機(jī)樓之間的連廊一樓。整個(gè)制冷站占地1000多m2，由7臺(tái)1000冷噸的離心式冷水機(jī)組、9臺(tái)冷凍水泵、9臺(tái)冷卻水泵和8組冷卻塔組成。7臺(tái)主機(jī)之間采用并聯(lián)運(yùn)行，互為備用。A、B號(hào)候機(jī)樓中央空調(diào)水系統(tǒng)是由兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的水系統(tǒng)組成，兩套系統(tǒng)可分開獨(dú)立運(yùn)行，也可合并運(yùn)行。

減少空調(diào)設(shè)備能耗的調(diào)節(jié)方法有變風(fēng)量（VAV）調(diào)節(jié)方法、變水量調(diào)節(jié)方法和變水溫調(diào)節(jié)方法[1，2]3種。本文主要研究變水溫調(diào)節(jié)方法，通過(guò)對(duì)改變中央空調(diào)系統(tǒng)冷凍水溫設(shè)定進(jìn)行了節(jié)能分析。

1 實(shí)際測(cè)試工況參數(shù)

由于候機(jī)樓空調(diào)機(jī)組是并聯(lián)運(yùn)行，為避免多臺(tái)機(jī)同時(shí)運(yùn)行時(shí)的誤差，故選擇2013年3月30日16：00的實(shí)際數(shù)據(jù)，單臺(tái)運(yùn)行時(shí)的主機(jī)，將出水溫度先后設(shè)定7℃和8.2℃（另又增加在同等氣候條件下當(dāng)機(jī)組設(shè)定溫度為6℃的時(shí)候的數(shù)據(jù)分析），依次記錄下相關(guān)數(shù)據(jù)，并結(jié)合lgp-i圖計(jì)算得出結(jié)論。

參考實(shí)際數(shù)據(jù)2013年3月30日16：00的氣象參數(shù)：室外干球溫度25.0℃；濕球溫度22.0℃；空氣相對(duì)濕度77.5%。

分別設(shè)定冷水出水溫度為6.0℃、7.0℃、8.2℃，主機(jī)參數(shù)見表1。

表1 不同冷凍水出水溫度下主機(jī)參數(shù)

2 理論計(jì)算與分析

為簡(jiǎn)化計(jì)算，按理想模型計(jì)算，計(jì)算結(jié)果會(huì)和實(shí)際結(jié)果有出入，但是轉(zhuǎn)化為相應(yīng)比例后，應(yīng)該和實(shí)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(jīng)查表對(duì)應(yīng)不同設(shè)定溫度下的焓值結(jié)果見表2。

表2 不同溫度下的焓值、制冷量和能耗

冷水機(jī)組制冷量的計(jì)算公式為：

能耗的計(jì)算公式為：

以冷凍水出水溫度7℃為參照對(duì)象，計(jì)算發(fā)現(xiàn)：

1）在冷凍水出水溫度6.0℃和8.2℃時(shí)制冷量均增加約0.25%；

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

3 冷凍水出水溫度變化對(duì)冷水機(jī)組性能的影響

冷凍水出水溫度變化對(duì)冷水機(jī)組性能影響是測(cè)試的核心內(nèi)容[3]，包括冷水機(jī)組在同一冷凍水出水溫度、不同負(fù)荷的比率條件下和冷水機(jī)組在同一負(fù)荷的比率、不同冷凍水出水溫度條件下的分析。

當(dāng)冷凍水出水溫度不變時(shí)，冷水機(jī)組在不同負(fù)荷率下運(yùn)轉(zhuǎn)，壓縮機(jī)輸入功率和冷水機(jī)組COP值均不同。通過(guò)本測(cè)試得到壓縮機(jī)輸入功率、冷水機(jī)組COP值、冷水機(jī)組部分負(fù)荷率之間的關(guān)系和冷水機(jī)組部分負(fù)荷性能曲線計(jì)算[4]可得出深圳候機(jī)場(chǎng)冷水機(jī)組采用定水溫6.0℃時(shí)運(yùn)行時(shí)的COP值與冷水機(jī)組部分負(fù)荷率之間的關(guān)系，見圖2。

圖2 定水溫下冷水機(jī)組COP值與冷水機(jī)組部分負(fù)荷率之間的關(guān)系

從圖2可以看出，冷水機(jī)組負(fù)荷率與冷水機(jī)組COP值成折線關(guān)系，隨著部分負(fù)荷率的增加，冷水機(jī)組COP值逐漸增加，在約80%的負(fù)荷率下達(dá)到最大值，然后隨著負(fù)荷率的減少而逐漸減小。

同樣計(jì)算可得出深圳候機(jī)場(chǎng)冷水機(jī)組在不同溫度下運(yùn)行時(shí)的COP值與冷水機(jī)組部分負(fù)荷率之間的關(guān)系，見圖3。

圖3 變水溫下冷水機(jī)組COP值與冷水機(jī)組部分負(fù)荷率之間的關(guān)系

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

4 結(jié)論

本文對(duì)空調(diào)系統(tǒng)中采用變水溫控制的方法進(jìn)行了試驗(yàn)和工程實(shí)例的節(jié)能分析。由分析結(jié)果可知，從測(cè)試的結(jié)果可以看出：在保證人們舒適度要求的前提下，適當(dāng)提高冷凍水出水溫度對(duì)于冷水機(jī)組的節(jié)能運(yùn)行有利。采用變水溫運(yùn)行比定水溫運(yùn)行可以減少大約8.3%的運(yùn)行能耗，有明顯的節(jié)能效果。

本文試驗(yàn)僅對(duì)變頻冷水機(jī)組進(jìn)行了控制，控制對(duì)象比較單一，若能綜合考慮空氣處理機(jī)組的控制調(diào)節(jié)、水系統(tǒng)輸送能耗的變化調(diào)節(jié)[5，6]，以及其它環(huán)境因素，尤其是對(duì)于機(jī)場(chǎng)航站樓這樣主要受圍護(hù)結(jié)構(gòu)影響的建筑和部分工作區(qū)域間歇工作時(shí)間，完善現(xiàn)代樓宇空調(diào)設(shè)備的整體控制，會(huì)達(dá)到更好的節(jié)能效果。

因?yàn)樵趯?shí)際的工程項(xiàng)目中很大部分冷水機(jī)組都是非變頻調(diào)節(jié)的，采用變水溫控制的方法還比較少見。隨著變頻冷水機(jī)組應(yīng)用的日益廣泛，變水溫控制方法的應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越廣泛[7，8]。怎樣在實(shí)際應(yīng)用中采用變水溫控制的方法，如何使變水溫運(yùn)行同其他樓宇控制策略結(jié)合起來(lái)，是今后需要深入研究的。

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[2] 陳文憑.中央開空調(diào)水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)與運(yùn)行研究[D].長(zhǎng)沙:湖南大學(xué),2008

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[4] 趙榮義,范存養(yǎng).空調(diào)調(diào)節(jié)(第三版)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1994

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[6] 孫寧.大溫差空調(diào)水系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)方法研究[J].供熱制冷,2009, (9):62-65

[7] 賈潤(rùn)宇.變負(fù)荷變流量冷水機(jī)組的設(shè)計(jì)及探討[J].制冷與空調(diào), 2012,26(1):87-89

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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(qū)海德三道海岸大廈東座B區(qū)14-15樓（518059）；E-mail:329575332@qq.com