【word】 浦東機(jī)場(chǎng)航站樓暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行

1、浦東機(jī)場(chǎng)航站樓暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行240電力與能源第1卷第3期2011年6月浦東機(jī)場(chǎng)航站樓暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行董寶春(上海國(guó)際機(jī)場(chǎng)股份有限公司,上海201202)摘要:浦東機(jī)場(chǎng)的空調(diào)采用區(qū)域供冷供熱(dhc)的形式,用能量較大.結(jié)合機(jī)場(chǎng)航站樓的空調(diào)運(yùn)行實(shí)踐,介紹了空調(diào)合理用能和節(jié)能運(yùn)行的一些做法和改進(jìn)措施,包括根據(jù)航站樓冷負(fù)荷和熱負(fù)荷需求,采用變水溫輸送冷量或者熱量,末端空調(diào)設(shè)備的運(yùn)行與航班的聯(lián)動(dòng),分層分系統(tǒng)開(kāi)啟空調(diào)設(shè)備和優(yōu)化氣流組織,改善空調(diào)效果,以及冬季有特殊要求的區(qū)域采用直接引入室外新風(fēng)或者利用冷空氣冷卻空凋水解決內(nèi)區(qū)冬季供冷.這些節(jié)能措施彌補(bǔ)了設(shè)計(jì)方案的不足,取得了很好的節(jié)能效果.

2、關(guān)鍵詞:暖通空調(diào);節(jié)能降耗;運(yùn)行管理中圖分類號(hào):tu83文獻(xiàn)標(biāo)志碼:b文章編號(hào):20951256(2011)03024004pudongairportterminalenergyefficientoperationofhvacsystemsdongbaoch”“(shanghaiinternationalajrportco.,ltd.shanghai201202.china)浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)位于上海浦東長(zhǎng)江人?？诘臑I海地帶,是我國(guó)目前最大的國(guó)際機(jī)場(chǎng)之一.機(jī)場(chǎng)的空調(diào)采用區(qū)域供冷供熱(dhc)的形式,這樣大規(guī)模的暖通空調(diào)系統(tǒng)在我國(guó)民用公共建筑中是罕見(jiàn)的.機(jī)場(chǎng)的能耗量巨大,兩個(gè)航站樓年耗電量上億kwh,

3、其中暖通空調(diào)能耗約占航站樓總能耗的58%,因此合理用能,在滿足旅客舒適性要求的前提下做好空調(diào)節(jié)能工作就顯得非常重要.1號(hào)航站樓從1999年建成以來(lái)已經(jīng)運(yùn)行10年,本文將結(jié)合上海浦東機(jī)場(chǎng)多年來(lái)的實(shí)踐,介紹航站樓空調(diào)運(yùn)行的一些節(jié)能做法和體會(huì).l航站樓暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行概況機(jī)場(chǎng)擁有3條跑道,兩個(gè)航站樓,240萬(wàn)m的停機(jī)坪,224個(gè)停機(jī)位,7o座登機(jī)橋,可保障年旅客吞吐量6000萬(wàn)人次.機(jī)場(chǎng)的建筑包括t1和t2兩個(gè)航站樓,一個(gè)綜合區(qū).其中t1航站樓由主樓和候機(jī)長(zhǎng)廊兩大部分組成,均為三層結(jié)構(gòu),由兩條通道連接,面積達(dá)28萬(wàn)m.,包括到港行李輸送帶13條,登機(jī)橋28座.t1航站樓的候機(jī)樓內(nèi)的商業(yè)餐飲設(shè)施和其他

4、出租服務(wù)設(shè)施面積達(dá)6萬(wàn)m.t1航站樓的om處的底層為到達(dá)大廳,下層(6m)為旅客到達(dá)區(qū),上層(12m)為旅客出發(fā);長(zhǎng)廊的北側(cè)133軸為國(guó)內(nèi)航班區(qū),南側(cè)3377為國(guó)際航班區(qū).t2航站樓采用多層式結(jié)構(gòu),由主樓(辦票),連接廊(聯(lián)檢),長(zhǎng)廊(候機(jī)和登機(jī))三部分組成,總建筑面積為48萬(wàn)m.浦東機(jī)場(chǎng)的空調(diào)系統(tǒng)采用區(qū)域供冷供熱的形式,分別設(shè)立了t1和t2兩個(gè)能源中心.t1能源中心負(fù)責(zé)1號(hào)航站樓和綜合區(qū)的供能,供冷供熱半徑為2.6km.其中1號(hào)航站樓的冷負(fù)荷為50mw,熱負(fù)荷為40mw;綜合區(qū)的總面積為31萬(wàn)m,冷負(fù)荷為32.8mw,熱負(fù)荷為20.8mw.t1能源中心采用以電制冷為主體,部分汽,電,熱泵聯(lián)供

5、的方式,還配置了4臺(tái)14mw,2臺(tái)4.2mw的離心式水冷冷水機(jī)組和4臺(tái)蒸汽雙效吸收式冷水機(jī)組,1臺(tái)4mw的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī),3臺(tái)30t/h和1臺(tái)20t/h的火管蒸汽鍋爐,1臺(tái)l1t/h余熱鍋爐.2號(hào)航站樓的冷負(fù)荷為87.17mw,熱負(fù)荷為58.94mw.t2能源中心空調(diào)系統(tǒng)采用冷水機(jī)組與水蓄冷結(jié)合的供冷方式,配置了10臺(tái)6.7mw的離心式冷水機(jī)組,兩座直徑為26m,高為22m,容積為11600m.的蓄冷罐,蓄冷能力為196mw.兩個(gè)航站樓總共配置了19個(gè)熱力交換站,67臺(tái)供冷板式熱交換器,51臺(tái)供熱板式熱交換器;96臺(tái)供冷水泵,78臺(tái)供熱水泵.冷,熱量分別從兩個(gè)能源中心送至各自航站樓的熱力交換站

6、,然后分配到末端空調(diào)機(jī)組;分布于兩個(gè)航站樓各個(gè)董寶春:浦東機(jī)場(chǎng)航站樓暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行241區(qū)域共有942臺(tái)大型空調(diào)機(jī)組,風(fēng)量從1000050000m./h.2根據(jù)航站樓冷熱負(fù)荷需求采用變水溫輸送冷熱量冷凍水的溫度直接影響到空調(diào)系統(tǒng)的供冷品質(zhì),降低水溫有利于空調(diào)箱中表冷器的換熱,但是冷水機(jī)組出水溫度過(guò)低將導(dǎo)致機(jī)組效率降低,能耗指標(biāo)增加,因此在選擇合理冷凍水溫時(shí)不但要考慮冷水機(jī)組的性能,而且要兼顧空調(diào)末端設(shè)備的換熱性能.采取變水溫供冷的方案可以有效提高表冷器和冷水機(jī)組的工作效率,降低機(jī)組能耗.過(guò)渡季節(jié)(室外溫度最高2628)1號(hào)航站樓變水溫供冷的冷水機(jī)組冷凍水溫度與冷水機(jī)組制冷性能系數(shù)(c0

7、p)的關(guān)系,見(jiàn)圖1.冷凍水溫度/c圖1冷水機(jī)組cop與出水溫度的關(guān)系圖2是候機(jī)樓在過(guò)渡季節(jié)某天需要的逐時(shí)供冷量.受i一_.lfilj,ir一jl.,i,li/lll贈(zèng)*/時(shí)間圖3候機(jī)樓過(guò)渡季節(jié)逐時(shí)送水溫度荷與人員密度有關(guān),因此候機(jī)樓各處的負(fù)荷要求不同,一年中的負(fù)荷需求量也不同.根據(jù)航班以及各處的負(fù)荷要求合理控制空調(diào)設(shè)備的運(yùn)行,可以在滿足候機(jī)樓舒適度的前提下,最大限度地減少空調(diào)的能耗.3.1末端空調(diào)設(shè)備的開(kāi)啟與航班聯(lián)動(dòng)為了在滿足候機(jī)樓舒適度的前提下最大限度地節(jié)省空調(diào)能耗,可以根據(jù)航班的具體情況合理控制空調(diào)設(shè)備的運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)暖通空調(diào)運(yùn)行方式與航班的聯(lián)動(dòng).候機(jī)樓各區(qū)域各時(shí)段的人員密度相差較大,當(dāng)某個(gè)區(qū)

8、域某個(gè)時(shí)段因?yàn)楹桨嗟年P(guān)系旅客比較集中時(shí),夏季空調(diào)的設(shè)定溫度可以比其他人少的區(qū)域適當(dāng)?shù)托?冬季采暖的設(shè)定溫度比其他區(qū)域適當(dāng)高些.例如,在國(guó)際航班相對(duì)較多,國(guó)內(nèi)航班相對(duì)較少的時(shí)段,長(zhǎng)廊南側(cè)的國(guó)際段空調(diào)機(jī)組的設(shè)定溫度,一般設(shè)為26;北側(cè)的國(guó)內(nèi)段空調(diào)設(shè)定溫度為28;同樣,當(dāng)出發(fā)航班較多,到達(dá)航班較少時(shí),上層的旅客出發(fā)區(qū)設(shè)定溫度就可以設(shè)為26,下層的旅客到達(dá)區(qū)設(shè)為28;當(dāng)某個(gè)區(qū)域沒(méi)有航班因而沒(méi)有旅客停留時(shí),還可以將該區(qū)域的空調(diào)機(jī)組完全關(guān)閉.3.2分層分系統(tǒng)開(kāi)啟空調(diào)設(shè)備機(jī)場(chǎng)候機(jī)室的空間高,室內(nèi)溫度上高下低梯度分布的特征非常明顯,根據(jù)測(cè)定,當(dāng)空調(diào)全部開(kāi)啟時(shí),冬季上層的出發(fā)大廳人員活動(dòng)區(qū)的溫度要比底層的到達(dá)大

9、廳高35,夏季要比到達(dá)大廳出發(fā)大廳高2左右.根據(jù)這個(gè)溫度梯度分布,采用分層和分系統(tǒng)調(diào)整空調(diào)采暖的運(yùn)行合理分配負(fù)荷,也可以達(dá)到很好的節(jié)能效果.例如,夏季供冷的順序依次為內(nèi)區(qū)貴賓室,上層,底層,并且采用分系統(tǒng)開(kāi)啟;當(dāng)負(fù)荷較小時(shí)先開(kāi)啟二次水泵,利用二次管網(wǎng)內(nèi)冷水的蓄冷能力提供冷量;當(dāng)負(fù)荷增加不能滿足冷量要求后再開(kāi)啟一次水泵,利用一次管網(wǎng)的蓄冷能力進(jìn)一步滿足負(fù)荷,最后才開(kāi)啟冷水機(jī)組;冬季供熱的次序則相反,次序依次為42o8642o10o0o0o0oo242董寶春:浦東機(jī)場(chǎng)航站樓暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行底層,上層,內(nèi)區(qū)貴賓室.這樣既可以緩解候機(jī)樓內(nèi)溫度分層現(xiàn)象提高舒適度,又可以有效地利用冷(熱)量,節(jié)省用

10、能.特別是過(guò)渡季節(jié),候機(jī)樓負(fù)荷很小,分層,分系統(tǒng)開(kāi)啟空調(diào)節(jié)能效果很明顯.3.3采用高速球形噴口改善空調(diào)效果按照標(biāo)準(zhǔn),冬季當(dāng)室外溫度為0時(shí),室內(nèi)人員活動(dòng)區(qū)域的設(shè)定溫度應(yīng)該為l8,但是l號(hào)航站樓主樓到達(dá)大廳長(zhǎng)期以來(lái)一直不能達(dá)標(biāo),即使機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行(水閥全開(kāi))也僅能升到12.7c,特別是空間的垂直溫度差很大,高達(dá)10(見(jiàn)圖4),主樓到達(dá)區(qū)域也因無(wú)法達(dá)到溫度設(shè)定值,經(jīng)常遭到旅客和工作人員的投訴.24222ol81614l210+o.5m,l1.9+1m,l2十2m,l273m,l4.2*一4m,15.9_.-5m,16.3+6m,16.9一7m,l87圖4t1航站樓主樓0m到達(dá)大廳不同區(qū)域溫度梯度通過(guò)

11、在現(xiàn)場(chǎng)每個(gè)門的豎直方向放兩組熱電偶進(jìn)行測(cè)溫和比對(duì)論證,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的主要原因是樓層太高(高達(dá)9.5m),風(fēng)口出風(fēng)風(fēng)速太低,氣流組織為上送上回方式,造成”氣流短路”對(duì)大空間供熱很不利.在反復(fù)試驗(yàn)后,決定采用一種投資少,見(jiàn)效快的改進(jìn)方式,即采用高速球形噴口替代四向出風(fēng)口的方案.方案實(shí)施后,送風(fēng)速度由3m/s提高到10m/s,空調(diào)效果得到明顯改善.圖5為采用fluent軟件模擬計(jì)算結(jié)果(k:+273.15)可以看到改進(jìn)以后大廳的送風(fēng)速度由3m/s提高到5m/s,室內(nèi)溫度可以上升4左右;當(dāng)室外為0c時(shí),室內(nèi)2rn高區(qū)域溫度從原來(lái)的12.7c提高到18.0c,這不僅改善了該區(qū)冬季空調(diào)效果,而且空調(diào)溫度也可以

12、達(dá)到設(shè)定值,從而減少熱水的使用量和機(jī)組的能耗.4利用自然通風(fēng)消除大空間內(nèi)區(qū)房間熱量由于設(shè)計(jì)上的不足,機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓在過(guò)渡季和冬季的新風(fēng)量不足,導(dǎo)致過(guò)度悶熱,特別是冬季候機(jī)樓個(gè)別地方需要冷空調(diào)的地方,按原設(shè)計(jì)必須由冷凍機(jī)組提供冷負(fù)荷,消耗了不少電能.在過(guò)渡季節(jié)采用自然通風(fēng)的方式用以提供新風(fēng),利用(a)送風(fēng)口風(fēng)速為3rrdsfb)送風(fēng)口風(fēng)速為5m/s圖5到達(dá)大廳送風(fēng)風(fēng)速變化前后的溫度/k冬天環(huán)境冷空氣冷卻空調(diào)水,來(lái)滿足個(gè)別地方的制冷需要,也可以節(jié)約用能.4.1直接引入室外新風(fēng)大空間建筑空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),往往對(duì)房間內(nèi)熱源散熱量估計(jì)不足,造成內(nèi)區(qū)房間在過(guò)渡季和冬季出現(xiàn)過(guò)度悶熱的現(xiàn)象.例如,原來(lái)方案設(shè)計(jì)為,辦

13、公室人員密度一般按0.20.4人/m估算,每個(gè)辦公室電氣設(shè)備按13臺(tái)估算.但是,在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn),某些辦公區(qū)的人員和電氣設(shè)備數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出設(shè)計(jì)范圍.例如機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓內(nèi)jal航空公司辦公室,20m.內(nèi)辦公人員有12人,使用l2臺(tái)電腦,2臺(tái)打印機(jī),2臺(tái)復(fù)印機(jī),遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了設(shè)計(jì)的預(yù)算.另外,大空間建筑空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),往往只考慮到夏季冷負(fù)荷和冬季熱負(fù)荷,但是在實(shí)際運(yùn)行中,如浦東機(jī)場(chǎng)內(nèi)區(qū)的辦公室和貴賓休息室,冬季也需要冷負(fù)荷,如果開(kāi)啟能源中心的制冷機(jī)組供冷,就會(huì)出現(xiàn)”大馬拉小車”的現(xiàn)象.事實(shí)上t1能源中心最小制冷機(jī)制冷能力約為s00kw,制冷運(yùn)行還需運(yùn)行1臺(tái)160kw水泵和5臺(tái)布置在候機(jī)樓的37kw水泵.為了

14、小區(qū)域的供冷需求,相當(dāng)于增開(kāi)了1臺(tái)845kw的設(shè)備,每運(yùn)行1h僅電費(fèi)支出就要花費(fèi)650元左右.實(shí)際上,在冬季和過(guò)渡季節(jié)室外氣溫已經(jīng)較p贈(zèng)lj一一一一0_【墾nlj心0lj墾nlj器【j墾ljlj妒墾lj_旨0一0_【lj心一一ljn一董寶春:浦東機(jī)場(chǎng)航站樓暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行243低,只要在設(shè)計(jì)時(shí)安排足夠的機(jī)械通風(fēng)設(shè)備,就可以利用室外的涼爽空氣直接消除室內(nèi)人員和電氣設(shè)備的散熱量,有效地降低空調(diào)的運(yùn)行能耗,還可以改善空氣品質(zhì).為此,對(duì)浦東機(jī)場(chǎng)ti航站樓內(nèi)區(qū)貴賓室和jal辦公室進(jìn)行了系統(tǒng)改造,增加了機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng),實(shí)踐結(jié)果表明,節(jié)能效果很好,每年節(jié)電量將近500萬(wàn)kwh.4.2利用冷空氣冷卻空調(diào)水

15、解決內(nèi)區(qū)冬季供冷根據(jù)原空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,2號(hào)航站樓長(zhǎng)廊內(nèi)部的房間冬季仍需供冷;供冷時(shí)需開(kāi)啟1臺(tái)冷水機(jī)組和2臺(tái)一次冷水泵(單臺(tái)冷水機(jī)組功率為1359kw,單臺(tái)一次冷水泵為75kw),每周開(kāi)啟約7h,每天還需增開(kāi)3okw的二次冷水泵12h,每天共耗電近1869kwh.為此,對(duì)浦東機(jī)場(chǎng)2號(hào)航站樓長(zhǎng)廊冬季內(nèi)區(qū)供冷實(shí)施了節(jié)能改進(jìn),采用室外冷空氣冷卻空調(diào)水(水節(jié)能器)的方法,利用雙風(fēng)機(jī)機(jī)組全新風(fēng)模式(相當(dāng)于新風(fēng)空調(diào)箱)冷卻冷水后送至辦公室的風(fēng)機(jī)盤(pán)管.經(jīng)過(guò)改造后可以在不開(kāi)啟冷水機(jī)組的情況下,滿足t2候機(jī)樓內(nèi)區(qū)供冷的要求,每少開(kāi)一天冷水機(jī)組,就可減少用電量1869kwh,節(jié)能效果相當(dāng)可觀.5結(jié)語(yǔ)浦東機(jī)場(chǎng)1號(hào)和

16、2號(hào)航站樓的暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行,不僅需要合理的設(shè)計(jì)和施工,更需要進(jìn)行合理的運(yùn)行管理和設(shè)備維護(hù).運(yùn)行管理的節(jié)能理念應(yīng)當(dāng)貫穿于整個(gè)過(guò)程,包括在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行全面的統(tǒng)籌,施工階段進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)理,施工完成后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確的調(diào)試.沒(méi)有經(jīng)過(guò)合理的設(shè)計(jì),系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)先天不足;沒(méi)有合格的運(yùn)行管理,暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成再好也無(wú)法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)或者很快失去設(shè)計(jì)功能.浦東機(jī)場(chǎng)作為國(guó)內(nèi)較大的單體公共建筑之一,在設(shè)計(jì),施工和運(yùn)行管理上都有許多創(chuàng)新,包括機(jī)場(chǎng)日常運(yùn)行的節(jié)能工作也取得很多創(chuàng)新成果,可以總結(jié)如下經(jīng)驗(yàn).1)龐大的單體公共建筑節(jié)能潛力較大,按需供能是節(jié)能降耗最直接的措施.2)氣流組織對(duì)層高較高建筑的溫度空間分布影響很大

17、,合理的氣流組織可以提高空調(diào)效果,減少空調(diào)系統(tǒng)的能耗.3)過(guò)渡季節(jié)的通風(fēng),冬季室內(nèi)的供冷,應(yīng)當(dāng)在建筑物空調(diào)方案的設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)加以關(guān)注,過(guò)渡季節(jié)充分利用室外新風(fēng),冬季充分利用室外冷空氣對(duì)冷水機(jī)組進(jìn)行自然冷卻,可以減少能耗浪費(fèi)并且提高空氣質(zhì)量.收稿e(cuò)l期:2010一ii-08作者簡(jiǎn)介:董寶春(1981一),男,工程師,碩士研究生,從事暖通設(shè)備運(yùn)行管理工作.(編輯:吳國(guó)粱)(上接第239頁(yè))施,通過(guò)嚴(yán)格的控制,自2o1o年5月開(kāi)始,1號(hào)和2號(hào)鍋爐水冷壁的泄漏次數(shù)不斷減少.主要采取了以下措施:1)嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝,焊前100150預(yù)熱,焊后加熱至300400經(jīng)保溫緩冷,控制層間溫度不大于280,并加強(qiáng)過(guò)程控制,消除焊接缺陷.2)在每次停爐過(guò)程中,對(duì)水冷壁鐵件集中位置進(jìn)行普查,對(duì)存在焊接表面缺陷的進(jìn)行打磨處理,做到圓滑過(guò)渡.3)在機(jī)組啟,停或者在臨界點(diǎn)壓力下運(yùn)行時(shí),應(yīng)謹(jǐn)慎,嚴(yán)密地調(diào)整給煤和給水的時(shí)間和量的配比合理