深圳机场候机楼空调系统变水温运行分析

林秀军 赵波峰

1艾奕康建筑设计（深圳）有限公司2筑博设计股份有限公司

深圳机场候机楼空调系统变水温运行分析

林秀军1赵波峰2

1艾奕康建筑设计（深圳）有限公司2筑博设计股份有限公司

试验研究了变水温空调系统的节能效果。对具体工程实例的理论计算结果表明，在保证人们舒适性要求的前提下，适当提高冷冻水出水温度对于冷水机组的节能运行有利。

变水温 空调系统 节能分析

0 引言

深圳候机楼空调系统主要是由中央空调系统、辅助分体空调和VRV空调系统组成。中央空调系统主要由中央制冷站和末端空气处理单元组成。由中央制冷站提供7～12℃的冷水进入候机楼，在末端空气处理单元完成水-空气的换热过程。中央制冷站位于A、B候机楼之间的连廊一楼。整个制冷站占地1000多m2，由7台1000冷吨的离心式冷水机组、9台冷冻水泵、9台冷却水泵和8组冷却塔组成。7台主机之间采用并联运行，互为备用。A、B号候机楼中央空调水系统是由两个相对独立的水系统组成，两套系统可分开独立运行，也可合并运行。

减少空调设备能耗的调节方法有变风量（VAV）调节方法、变水量调节方法和变水温调节方法[1，2]3种。本文主要研究变水温调节方法，通过对改变中央空调系统冷冻水温设定进行了节能分析。

1 实际测试工况参数

由于候机楼空调机组是并联运行，为避免多台机同时运行时的误差，故选择2013年3月30日16：00的实际数据，单台运行时的主机，将出水温度先后设定7℃和8.2℃（另又增加在同等气候条件下当机组设定温度为6℃的时候的数据分析），依次记录下相关数据，并结合lgp-i图计算得出结论。

参考实际数据2013年3月30日16：00的气象参数：室外干球温度25.0℃；湿球温度22.0℃；空气相对湿度77.5%。

分别设定冷水出水温度为6.0℃、7.0℃、8.2℃，主机参数见表1。

表1 不同冷冻水出水温度下主机参数

2 理论计算与分析

为简化计算，按理想模型计算，计算结果会和实际结果有出入，但是转化为相应比例后，应该和实际情况是有可比性的。图1是R134a的lgp-i图。

图1 R134的lgp-i图

经查表对应不同设定温度下的焓值结果见表2。

表2 不同温度下的焓值、制冷量和能耗

冷水机组制冷量的计算公式为：

能耗的计算公式为：

以冷冻水出水温度7℃为参照对象，计算发现：

1）在冷冻水出水温度6.0℃和8.2℃时制冷量均增加约0.25%；

2）冷冻水出水温度为6.0℃时，能耗增加约8.3%；冷冻水出水温度为8.2℃时，能耗减少约8.3%。

3 冷冻水出水温度变化对冷水机组性能的影响

冷冻水出水温度变化对冷水机组性能影响是测试的核心内容[3]，包括冷水机组在同一冷冻水出水温度、不同负荷的比率条件下和冷水机组在同一负荷的比率、不同冷冻水出水温度条件下的分析。

当冷冻水出水温度不变时，冷水机组在不同负荷率下运转，压缩机输入功率和冷水机组COP值均不同。通过本测试得到压缩机输入功率、冷水机组COP值、冷水机组部分负荷率之间的关系和冷水机组部分负荷性能曲线计算[4]可得出深圳候机场冷水机组采用定水温6.0℃时运行时的COP值与冷水机组部分负荷率之间的关系，见图2。

图2 定水温下冷水机组COP值与冷水机组部分负荷率之间的关系

从图2可以看出，冷水机组负荷率与冷水机组COP值成折线关系，随着部分负荷率的增加，冷水机组COP值逐渐增加，在约80%的负荷率下达到最大值，然后随着负荷率的减少而逐渐减小。

同样计算可得出深圳候机场冷水机组在不同温度下运行时的COP值与冷水机组部分负荷率之间的关系，见图3。

图3 变水温下冷水机组COP值与冷水机组部分负荷率之间的关系

从图3可以看出，在一定的模拟负荷发生器输出比率下，冷水机组COP值与冷冻水出水温度成单增的关系，冷冻水出水温度升高，冷水机组COP值随之而增加，且模拟负荷越低，冷水机组COP值的增大幅度越大。

4 结论

本文对空调系统中采用变水温控制的方法进行了试验和工程实例的节能分析。由分析结果可知，从测试的结果可以看出：在保证人们舒适度要求的前提下，适当提高冷冻水出水温度对于冷水机组的节能运行有利。采用变水温运行比定水温运行可以减少大约8.3%的运行能耗，有明显的节能效果。

本文试验仅对变频冷水机组进行了控制，控制对象比较单一，若能综合考虑空气处理机组的控制调节、水系统输送能耗的变化调节[5，6]，以及其它环境因素，尤其是对于机场航站楼这样主要受围护结构影响的建筑和部分工作区域间歇工作时间，完善现代楼宇空调设备的整体控制，会达到更好的节能效果。

因为在实际的工程项目中很大部分冷水机组都是非变频调节的，采用变水温控制的方法还比较少见。随着变频冷水机组应用的日益广泛，变水温控制方法的应用也会越来越广泛[7，8]。怎样在实际应用中采用变水温控制的方法，如何使变水温运行同其他楼宇控制策略结合起来，是今后需要深入研究的。

[1] 陈剑波,杜宁,林欣.变水温空调系统的运行节能分析[J].暖通空调,2007,37(8):161-164

[2] 陈文凭.中央开空调水系统优化设计与运行研究[D].长沙:湖南大学,2008

[3] 于昌勇.中央空调系统变水温调节的特性与节能分析研究[D].上海:上海理工大学,2005

[4] 赵荣义,范存养.空调调节(第三版)[M].北京:中国建筑工业出版社,1994

[5] 陆琼文,刘传聚,曹静.浦东国际机场变空调供水温度节能运行方案分析[J].暖通空调,2003,33(2):123-125

[6] 孙宁.大温差空调水系统方案设计方法研究[J].供热制冷,2009, (9):62-65

[7] 贾润宇.变负荷变流量冷水机组的设计及探讨[J].制冷与空调, 2012,26(1):87-89

[8] 江喜鹏.高温冷冻水冷水机组方案设计分析[J].制冷与空调, 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

林秀军（1980～），男，硕士，工程师；广东省深圳市南山区海德三道海岸大厦东座B区14-15楼（518059）；E-mail:329575332@qq.com