虹橋機場空調(diào)系統(tǒng)改造中若干問題分析

1、虹橋機場空調(diào)系統(tǒng)改造中若干問題分析提要：通過對虹橋機場空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)研和測試，發(fā)現(xiàn)了空調(diào)系統(tǒng)中存在的若干問題。針對送風(fēng)機和回風(fēng)機不匹配等問題提出了一些改進措施。關(guān)鍵詞：空調(diào)設(shè)備，系統(tǒng)改造，機場，節(jié)能上海虹橋機場是上海市最早建成的大型民用機場，是上海市對外交流的重要窗口。2001年，虹橋、浦東兩機場旅客吞吐量達2065萬人次（其中虹橋機場為1376多萬人次），貨郵吞吐量達100萬噸（其中虹橋機場為58萬噸），航班起降19.4萬架次（其中虹橋機場為11.6萬架次）。虹橋機場候機樓空調(diào)設(shè)備現(xiàn)有制冷機8臺，裝機容量10780Kw，大型空調(diào)箱56臺。該機場歷經(jīng)多次改擴建，候機樓空調(diào)系統(tǒng)也是在沒有統(tǒng)一規(guī)劃的

2、條件下逐步擴建而成，空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)置難免有不合理之處。由于候機樓空調(diào)系統(tǒng)規(guī)模大，設(shè)備多，不少空調(diào)系統(tǒng)使用年限較長，目前運行中存在著一些問題。這些問題不僅影響到建筑物室內(nèi)舒適性，同時還造成了能源浪費。為了配合機場對空調(diào)系統(tǒng)的改造，同濟大學(xué)熱能工程系建筑設(shè)備節(jié)能研究室對虹橋機場空調(diào)系統(tǒng)進行了現(xiàn)場調(diào)研和測試。以下是對調(diào)研和測試過程中發(fā)現(xiàn)的問題的一些分析和總結(jié)。一、系統(tǒng)中存在的主要問題：1.空調(diào)箱送風(fēng)量不足我們對4臺空調(diào)機組性能進行測定，發(fā)現(xiàn)存在送風(fēng)量達不到額定風(fēng)量的現(xiàn)象。送風(fēng)量偏小會導(dǎo)致室內(nèi)的溫濕度得不到保證。如果為了維持室內(nèi)溫濕度設(shè)計值，就需要供應(yīng)溫度更低的冷凍水，從而影響制冷機組的效率。表1是4臺

3、空調(diào)箱送風(fēng)量和余壓的測試值。 4臺空調(diào)箱的風(fēng)量和余壓 表1額定風(fēng)量m3/h實測風(fēng)量m3/h額定機外余壓Pa實測機外余壓PaK-8空調(diào)箱4800036700200379K-9空調(diào)箱4800042200200343K-13空調(diào)箱1190012700350186K-15空調(diào)箱31600-350214注：K-15空調(diào)箱由于現(xiàn)場條件限制無法測定風(fēng)量2 空調(diào)箱送風(fēng)溫度過高在運行中發(fā)現(xiàn)部分空調(diào)區(qū)域供冷量不足，室內(nèi)溫度偏高。有的區(qū)域甚至安裝了分體式空調(diào)機組以改善室內(nèi)條件。送風(fēng)溫度過高是室內(nèi)供冷量不足的主要原因之一。例如，K-8，K-13，K-15系統(tǒng)的室內(nèi)送風(fēng)口溫度分別為25.0,21.5，21.4。對應(yīng)空調(diào)

4、箱的送風(fēng)溫度分別為21.2，18.5，18.9，均高于必須的正常送風(fēng)溫度17.0。3 空調(diào)箱送、回風(fēng)風(fēng)機匹配不當(dāng)國際候機樓空調(diào)系統(tǒng)的空調(diào)箱都采用雙風(fēng)機系統(tǒng)，即有一個送風(fēng)機和一個回風(fēng)機。在這樣的系統(tǒng)中送、回風(fēng)機的匹配是一個重要的問題。在測試中就發(fā)現(xiàn)由于回風(fēng)機的全壓過大，造成空調(diào)箱回風(fēng)量大于送風(fēng)量。表2為測試值，其中K-8空調(diào)箱回風(fēng)量是送風(fēng)量的146%，K-9空調(diào)箱回風(fēng)量是送風(fēng)量的148%。而正常情況下最大回風(fēng)量為送風(fēng)量的80%90%。 K-8，K-9空調(diào)箱送、回風(fēng)量實測值 表2實測回風(fēng)量m3/h實測送風(fēng)量m3/h回、送風(fēng)量比例K-8空調(diào)箱5340036700146K-9空調(diào)箱6250042200

5、148圖1是K-8空調(diào)箱的示意圖。可以看出實際上新風(fēng)管成了排風(fēng)管，空調(diào)機組只對回風(fēng)進行了處理，送風(fēng)中不含新風(fēng)。由于建筑物存在著送風(fēng)量小于回風(fēng)量的問題，因而室內(nèi)為負壓，大量新風(fēng)由大門、窗戶等處進入。我們曾對候機樓9扇外門進行了實測，結(jié)果列于表34。由于新風(fēng)未經(jīng)機組處理直接進入室內(nèi)使得室內(nèi)空氣溫濕度偏離設(shè)定值，影響了室內(nèi)熱舒適性。此外，由于新風(fēng)直接進入室內(nèi)，破壞了室內(nèi)溫度場的均勻性，造成室內(nèi)冷熱不均。 圖 1K-8空調(diào)箱的示意圖 外門測試結(jié)果 單位：m/s 表3外門編號123456789流向1出出進進進出出出出風(fēng)速10.810.841.450.531.170.620.730.801.22流向2進進

6、進進進進出出進風(fēng)速20.830.890.701.061.491.020.600.721.39注：流向1、風(fēng)速1指第一次測試結(jié)果；流向2、風(fēng)速2指第二次測試結(jié)果4 各空調(diào)箱水力不平衡在測試過程中發(fā)現(xiàn)雖然在設(shè)計時每個空調(diào)箱的水管上都安裝了電動閥，但實際運行時并未投入使用，無法實現(xiàn)自動控制。此時如果未對水系統(tǒng)進行合理的調(diào)節(jié)，可能會導(dǎo)致各空調(diào)箱水力不平衡。在實測中我們發(fā)現(xiàn)各空調(diào)箱供回水溫差差別較大，反映了該水系統(tǒng)確實存在著這類問題。二、 問題分析及對策： 1 空調(diào)箱送風(fēng)量不足從表1可以發(fā)現(xiàn)K-8，K-9空調(diào)箱機外余壓高于額定值，而風(fēng)量明顯低于額定值。因此可能存在送風(fēng)機與管路匹配不當(dāng)，風(fēng)機工況點偏離設(shè)計

7、值。如圖2所示，A點為設(shè)計工況點，由于管路阻力偏大，實際工況點變?yōu)锽點，造成風(fēng)機風(fēng)量減小，壓頭增大。造成該種現(xiàn)象的原因有可能是管路調(diào)節(jié)不當(dāng)，但也不能排除設(shè)計的原因。如果是由于管路調(diào)節(jié)不當(dāng)造成工況點偏離，可以通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)管路閥門開度加以改善。 圖2 風(fēng)機運行工況點的變化 此外風(fēng)機皮帶輪的皮帶松馳，導(dǎo)致風(fēng)機轉(zhuǎn)速降低，也是導(dǎo)致送風(fēng)量減少的原因之一。風(fēng)機的傳運皮帶是容易損壞和老壞的部件，因此在日常運行維護中應(yīng)該及時發(fā)現(xiàn)并更換風(fēng)機斷裂和老化的皮帶。 圖2 風(fēng)機運行工況點的變化2 空調(diào)箱送風(fēng)溫度過高空調(diào)箱送風(fēng)溫度過高可能是與空調(diào)箱使用時間較長，表冷器外部積灰，管內(nèi)結(jié)垢甚至堵塞，冷卻效果降低，風(fēng)管保溫效果

8、變差，送風(fēng)管路過長等因素有關(guān)。在日常運行維護中定期清洗表冷器，更換破損的保溫層可以有效的改善這一問題。 3 空調(diào)箱送、回風(fēng)風(fēng)機匹配不當(dāng) 圖3 正常情況下空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)壓示意圖 圖4 回風(fēng)風(fēng)機全壓偏大時的風(fēng)壓示意圖圖3和圖4分別是正常情況下空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)壓示意圖和回風(fēng)風(fēng)機余壓偏大時空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)壓示意圖。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，回風(fēng)機所需的壓頭和送風(fēng)機需要的壓頭是不同的。當(dāng)回風(fēng)機的壓頭偏大，會造成混風(fēng)閥以后的部分處理正壓區(qū)，新風(fēng)無法進入空調(diào)箱。同時，使得房間出現(xiàn)負壓，造成了大量的無組織進風(fēng)。 對于已經(jīng)出現(xiàn)該類問題的空調(diào)箱可以通過調(diào)節(jié)混風(fēng)閥以及回風(fēng)管路調(diào)節(jié)閥閥門開度，改變管路特性曲線，減少回風(fēng)量。如圖5所示，將管

9、路特性曲線由R1變?yōu)镽2，工況點即由A變?yōu)锽。此外還可以通過改變回風(fēng)機的皮帶輪，適當(dāng)降低回風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，由于流量與轉(zhuǎn)速成正比，由此可以減少回風(fēng)量。如圖5所示，通過改變風(fēng)機轉(zhuǎn)速，風(fēng)機性能曲線由變?yōu)椋r點由A變成C。 圖5 回風(fēng)風(fēng)機工況點的變化4 各空調(diào)箱水力不平衡各空調(diào)箱水力不平衡會造成水流量較小的空調(diào)箱的供冷量不足，送風(fēng)溫度及含濕量偏高，所服務(wù)的空調(diào)區(qū)域的溫濕度得不到保證，影響室內(nèi)的舒適性。而系統(tǒng)的供回水溫差偏小造成了既存在某些空調(diào)區(qū)域供冷量不足，又存在系統(tǒng)總能耗偏大的現(xiàn)象。為了保證各區(qū)域的室內(nèi)溫濕度滿足使用要求，不得不降低冷凍水溫度，導(dǎo)致制冷機組蒸發(fā)溫度降低，制冷機組效率下降，進一步增大了系統(tǒng)的運行能耗。建議對空調(diào)水系統(tǒng)進行合理的調(diào)節(jié)，保持水系統(tǒng)的水力平衡。三、 結(jié)論正確的高度和運行管理，是空調(diào)系統(tǒng)正常運行的必要保證。一個空調(diào)系統(tǒng)投入運行之前首先需要進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)試，以確保系統(tǒng)按照設(shè)計正常運行。在投入使用之后，制定完整的運行規(guī)程，進行定期的檢修、維護和保養(yǎng)，可以確保空調(diào)系統(tǒng)長期正常、高效的工作。對使用年限較長的系統(tǒng)進行必要的改造，可以降低運行能耗，延長使用壽命。本文在對虹橋機場空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)研和測試的基礎(chǔ)上，分析了幾個影響系統(tǒng)經(jīng)濟運行的問題，這些問題具有一定的普遍性，我們提出的改進措施對于類似空調(diào)系統(tǒng)的運行和維護具有一定的參考價