第２６卷第２期２００５年４月
能源技術
ａｐｒ．
２００５
區域供冷系統經濟執行研究及實踐
浦東國際機場區域供冷系統經濟執行研究總結
劉傳聚『，陸瓊文「，李偉業「，劉東『，胡稚鴻「
（１．同濟大學，上海２０００９２；２．華東建築設計研究院****，上海２００００２；
３．上海國際機場股份****，上海２０１２０２）
摘要：根據實測資料和執行紀錄，對影響供冷系統能耗的主要因素進行了深入的理論分析，
針對機場目前的使用情況和今後的發展規劃，提出了適用的節能改造和經濟執行方案，為浦東國際機場的節能工作提供了依據，二年多來的執行實踐已取得了很好的節能效果。這一成功經驗對國內的區域供冷系統的經濟執行也會有參考價值。
關鍵詞：空調；節能；經濟執行；區域供冷
中圖分類號：ｔｕ８３
文獻標識碼：ａ
文章編號
夢擴ｌｉｕｃｈｕｍ月ｕ＇
浦東國際機場一期工程設計旅客流量為每年
２０００萬人次，是目前國內客流量最大的國際機場之一。整個機場採用區域供冷供熱（ｄｈｃ）的形式，服務範圍為航站樓２８萬耐和綜合區３１萬ｍ「**，
能工程系浦東機場經濟執行研究課題組對浦東國際機場的主要裝置效能及實際運**況進行了仔細地
研究，提出了供冷系統的經濟執行模式。２００２年４
月浦東機場結合裝置檢修按要求進行了葉輪切削等
半徑為２．６ｋｍ。能源中心採用以電製冷為主體，部
分汽、電、熱聯供的方式，一期工程配置了４臺製冷
能力為的ｏｍ型、２臺製冷能力
技術改造，在２００２一２００４年的兩個製冷執行年度
（每年４月至次年３月）內取得了良好的節能效果。
為的ｙｋ型的離心式水冷冷水
機組和４臺蒸汽雙效吸收式製冷機組，１臺４ｍｗ
１冷水機組的經濟執行
浦東國際機場配置的１４ｍｗ離心式水冷冷水機組是我國目前空調系統單機容量最大的機組，對這樣機組的效能特點和執行管理，國內還缺乏經驗。課題組結合對該特大型冷水機組的驗收除錯工
的燃氣輪機發電機，３臺３０ｔ／ｈ，ｌ臺２０ｔ／ｈ的燃氣／
油蒸汽鍋爐和１臺１１ｔ／ｈ的餘熱鍋爐。
整個系統設計冷負荷為８２．８ｍｗ或熱負荷６０．８ｍｗ，空調系統能耗很大。２００１年同濟大學熱
作川，通過實測掌握了系統部分負荷調節特性，針對
８１．劉傳聚等：區域供冷系統經濟執行研究及實踐—一浦東國際機場區域供冷系統經濟執行研究總結
機場區域供冷系統的特點，提出了節能執行建議。
圖１是ｏｍ型冷水機組的ｃｏｐ值隨機組負荷
率變化的曲線。可以看出，冷水機組處於約８０％負荷時，機組的效率最高。因此，根據建築物的負荷情
況合理選擇冷水機組執行台數，使機組處於最高效率的部分負荷狀態下執行，同時調整相應的水幫浦和冷卻塔的執行台數，可以提高系統的整體執行效率。
２．２冷水溫度對製冷機效能的影響
氣象變化和執行引數調節會影響空調執行效果，雖然氣象引數是無法控制的，但調節執行引數，可以使得空調系統高效執行，達到節能目的。圖２
是實測的ｏｍ機組儀〕屍值隨冷水出口溫度變化的情況。可以看到，隨著冷水機組的出水溫度公升高，
ｃｏｐ值逐漸增加；這是因為冷水機組的蒸發壓力和藝ｎ八口八ｕ
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６ｎ｝、ｕ７０９０
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機組負荷率，％
圖１機組負荷率對機組效能的影響
２變冷水溫度的經濟執行［ｅ２１
在實際執行過程中，空調負荷隨著旅客人數和
氣候等因變化，實際負荷通常總是遠小於設計負荷。
因此，根據空調負荷的全年變化情況，在部分負荷時段適當提高製冷機的蒸發溫度和冷水供水溫度，可以提高機組的執行效率和降低執行能耗。浦東國際機場根據空調負荷的變化特點，
作了變冷水溫執行的嘗試，取得了良好的節能效果。
２．１空調負荷的變化特點
建築物空調負荷主要來自圍護結構傳熱、太陽輻射、人員和新風負荷，並隨著氣象條件變化。表１
是浦東機場能源中心統計的２００１年空調系統供冷負荷記錄。可以看到全年約有９０％時間在低於８０％最大供冷量的工況下執行，７０％時間在低於５０％最大供冷量的工況下執行。
表１２００１年空調系統供冷量統計
負荷率累計時間
負荷率累計時間
％比例／％
％比例／％
一一％負荷率累比例／計時％
間７５８５．６
５０６８．３
８５９３．８
２０３４．５
９伴３５５６．８
７０８１．１
８２蒸發溫度可以提高，主機的製冷效能得到改善，製冷量和ｃｏｐ值增加。當空調負荷發生變化時，離心式製冷機通過調節進口導葉或轉速改變蒸汽的吸人量適應供冷量的要求，可以提高製冷機組執行效率，達到節能執行的目的。
出口冷水溫度／七
圖２出口冷水溫度對機組效能的影響
２．３冷水溫度對空調表冷器效能的影響
通過計算不同冷水溫度和流量條件下的空調系統表冷器供冷量，可以獲得空調供冷量與冷水溫度和冷水流量之間的關係（見圖３），並對供冷量同時進行質調節和量調節。
１４０ｅ
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４力８刀１２刀１６刀２０刀
供水溫度／七
圖３冷水溫、流量對錶冷器供冷量的影響
２．４變水溫執行方案
根據浦東國際機場２０００年和２００１年的執行記
錄分析的年供冷量分布特點，整個供冷季劃可分為
６個時段。從管網系統經濟執行的角度出發冷水供回水溫差基本不變，各時段冷水流量的比例即供冷量比例。設計的供水溫度方案見表２０
３水幫浦的經濟執行１３１
在暖通空調工程中，水幫浦的執行能耗通常占空
劉傳聚等：區域供冷系統經濟執行研究及實踐—浦東國際機場區域供冷系統經濟執行研究總結
表２變水溫執行方案
節省電費１０３．８萬元；整個改造約計費用１６８．８萬
時間黔一二
元，簡單**週期約１．６年。
４區域供冷系統水蓄冷應用研究［］』
４月中旬￣６月中旬
１０．０
８月下旬一９月上旬６．０６月下旬￣７月上旬
６．０９月中旬一９月下旬
９．５７月中旬￣８月中旬５．０
１０月上旬一１１月上旬１０．０
調執行總能耗的節能執行十分重要。
測試發現該系統水幫浦的設計流量和揚程偏大，執行
中不得不減少管路閥門開度增加管路阻力消耗多餘揚程，以確保正常執行。造成這種情況主要是因為
系統的負荷較小：浦東機場一期工程設計的年客流量為２０００萬人次、冷負荷８２．８ｍｗ，冷水流速
４．０ｍ／ｓ；但是２００１年實際客流量僅６８９萬人次，加上空調大部分執行時間不在設計的高溫下執行，實際最大供冷量僅為３５．９６ｍｗ（管網最大流速１．１２ｍ／ｓ）。水系統管網阻力特性測試結果表明，在這種最大負荷情況下（執行３臺水幫浦，單台流量
１５９０ｍ３／ｈ）系統僅需揚程３８．０ｍｈｚｏ，而實際揚
程達到７５．０ｍｈｚｏ，也就是說４９．３％的水幫浦揚程浪費在閥門上。此外，由於水幫浦執行不穩定、閥門節流引起的雜訊都會產生不良的影響。３．１水幫浦葉輪切削
切削葉輪直徑是離心幫浦的一種獨特調節方法，葉輪切削後出口處引數發生變化，當負荷較低時４ｈ效能曲線下降，流量減少。考慮到實際運**況和將來可能出現的擴容問題，最終確定切削比例為
８．１％。如按照２００１年運**況，切削後全年可節電折電費４５．１萬元；整個改造約
需費用９．８萬元，簡單**週期為２．６個月，獲得良好的節能效果和經濟效益。在系統的實際改造中並沒有對現有葉輪進行切削，而是重新定製了葉輪。雖然整個改造費用有所增加，但為今後系統擴容保留了可能。
３．２水幫浦變頻調節
採用變頻調節水幫浦轉速適應負荷的變化的需要，比葉輪切削的節能效果更為顯著，控制也更為靈活，但是投資較大，特別是浦東機場離心水幫浦配置的
都是１０ｋｖ的高壓電機，所需的高壓變頻器**更高。為了獲得最佳的節能效果，課題組設計了多套方案進行經濟性比較，最後確定在水幫浦葉輪切削的
基礎上，在３臺１＃水幫浦上安裝變頻器。與２００１年
相比，通過變頻全年可節省電量
對於間歇執行或者空調負荷峰谷差較大的空調系統，利用夜間低谷電製冷，將冷量以冰或者冷水等方式儲存起來，在空調高峰負荷時段向建築物供冷，可以達到減少製冷裝置裝機容量，減少執行費用，甚至降低用電量的目的。
浦東國際機場區域供冷水系統的外管直徑為ｌｍ、長度約５０００ｍ，蓄水量達３９００ｔ、每攝氏度溫
差可以提供１．６５ｇｊ的冷量，是乙個極好的水蓄冷載體。利用夜間的低谷電進行蓄冷，可以降低執行費用，同時可以減少開機時段建築物蓄熱負荷對空調系統的影響。此外還可以對部分２４ｈ執行的建築物供冷。
課題組對製冷機組效能、供水溫度以及蓄冷時間等各種影響蓄冷效果的因素進行了分析，並制定
出相應的冷水蓄冷方案。整個的蓄冷過程共蓄冷
６０．５ｇ７，用電６４４１ｋｗｈ，按照現行的分時電價標準每天節約電費０．３８萬元，全年按２００個供冷工作日計算，共節約電費７６．６萬元。
５總結課題組根據機場建築空調負荷的特點及運**況，通過理論分析和實測，制定了供冷系統經濟執行模式。浦東國際機場執行保障部按照課題組提供的執行模式執行，水幫浦葉輪切削、變水溫執行等節能措施均已按要求投人使用。２００２製冷年度，其製冷量單位能耗由２００１製冷年度的降低為節約執行費用約１０６萬元；２００３製冷年度較２００１製冷年度節約執行費用１８０萬元，
產生了良好的經濟效益。參考文獻：
廠１」１氣ｉｊ劉東，劉傳聚，胡稚鴻．浦東國際機場能源中心冷水
機組效能測試分析［ｊ］．暖通空調，２００２，２．
廠ｌ９ｒｌ曰．ｊ
陸瓊文，劉傳聚．浦東國際機場冷凍站變空調供水溫度節能執行方案研究［ｊ７．暖通空調劉傳聚，曹靜，陸瓊文．浦東國際機場大型離心水幫浦節能改造〔１ｌ．建築熱能通風空調
日ｌｌ人ｌｅｅｊ陸瓊文，劉傳聚，曹靜．浦東國際機場供冷系統外管網蓄冷經濟性分析［ｊ］．流體機械，２００２．１２．８３
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