冷卻塔免費(fèi)供冷技術(shù)在貴陽(yáng)T3航站樓的應(yīng)用★

郭 銳 蘇 鷹 陳京瑞

(貴州省建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，貴州 貴陽(yáng) 550081)

1 項(xiàng)目概況

2018年9月5日，貴陽(yáng)龍洞堡國(guó)際機(jī)場(chǎng)三期擴(kuò)建工程T3航站樓(以下簡(jiǎn)稱T3航站樓)項(xiàng)目正式開工建設(shè),計(jì)劃于2021年投入運(yùn)營(yíng)。本工程T3航站樓新建、擴(kuò)建面積約16.5萬m2，地上建筑共4層，地下共1層，建筑總高度為37.0 m，航站樓內(nèi)各層層高最大為26 m。T3航站樓主要功能區(qū)域?yàn)椋汉驒C(jī)廳、迎客廳、送客廳、行李分揀廳、安檢、商業(yè)和辦公用房以及某相關(guān)設(shè)備用房。同期配套建設(shè)的集中制冷站、室外鍋爐房供冷量/供熱量提供航站樓夏季冬季空調(diào)需求。其中，制冷站位于航站樓1層，鍋爐房距本期航站樓約600 m。

2 T3航站樓項(xiàng)目特點(diǎn)

2.1 航站樓建筑特點(diǎn)

T3航站樓平面呈T字型，為指廊式構(gòu)型，由一個(gè)主樓和一個(gè)指廊構(gòu)成。指廊端放大作為集中的候機(jī)區(qū)；T3航站樓與T2航站樓的空側(cè)通過連廊進(jìn)行聯(lián)系。

2.2 空調(diào)冷熱源

室外集中鍋爐房距本航站樓各空調(diào)用戶接入點(diǎn)最近600 m，最不利環(huán)路長(zhǎng)度1 100 m，空調(diào)冬季供水溫度85 ℃，回水溫度為60 ℃，水系統(tǒng)采用二級(jí)泵系統(tǒng)。

2.3 貴陽(yáng)地區(qū)室外氣候特點(diǎn)

1)貴陽(yáng)地區(qū)夏季通風(fēng)計(jì)算干球溫度為27.1 ℃，夏季空調(diào)計(jì)算干球溫度為30.1 ℃。根據(jù)《建筑節(jié)能氣象參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)》得出貴陽(yáng)地區(qū)5月～10月室外空調(diào)計(jì)算干球溫度見圖1。

從圖1可以看出，貴陽(yáng)地區(qū)夏季室外滿足舒適的溫度小時(shí)數(shù)也較多，采用通風(fēng)方式也能在一定程度上使室內(nèi)達(dá)到舒適要求。

2)T3航站樓冬夏季空調(diào)運(yùn)行時(shí)間段。

冬季供暖時(shí)長(zhǎng)約4個(gè)月(11月15日～次年3月15日)；夏季供冷時(shí)長(zhǎng)約3個(gè)月(6月15日～9月15日)；過渡季約5個(gè)月。

3)T3航站樓空調(diào)系統(tǒng)形式。

經(jīng)計(jì)算得出，本項(xiàng)目夏季顯熱負(fù)荷在夏季總冷冷負(fù)荷中比例較大，可能是由于屋面?zhèn)鳠嵩驅(qū)е拢覚C(jī)場(chǎng)人流量較大，室內(nèi)設(shè)計(jì)新風(fēng)需求量也較大，綜合這些方面因素會(huì)導(dǎo)致夏季空調(diào)運(yùn)行時(shí)間會(huì)略有增加。結(jié)合項(xiàng)目使用與運(yùn)行方面的各種因素，熱源集中布置在一個(gè)相對(duì)較遠(yuǎn)的位置，加上冷熱源系統(tǒng)作用半徑較大且各環(huán)路阻力相差較大，因此采用二級(jí)泵系統(tǒng)可節(jié)省輸送能耗；因貴陽(yáng)夏季氣候溫度適宜，空氣濕潤(rùn)，故貴陽(yáng)地區(qū)適宜于應(yīng)用全空氣系統(tǒng)或自然通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行降溫。

3 冷卻塔免費(fèi)供冷系統(tǒng)

冷卻塔供冷按冷卻水是否直接進(jìn)入空調(diào)末端設(shè)備分為直接供冷系統(tǒng)和間接供冷系統(tǒng)兩種形式。不同系統(tǒng)又有不同的實(shí)現(xiàn)方式：直接供冷系統(tǒng)包括閉式冷卻塔系統(tǒng)開式冷卻塔加全過濾系統(tǒng)和開式冷卻塔加部分過濾系統(tǒng)，間接供冷系統(tǒng)包括板式換熱器系統(tǒng)制冷劑旁通系統(tǒng)。本項(xiàng)目采用板式換熱器間接供冷方式[2]。冷卻塔設(shè)置在室外，充分考慮冷卻塔距建筑物距離，保證冷卻塔換熱效果。為了保證冷卻水系統(tǒng)水質(zhì)，冷卻水系統(tǒng)設(shè)置加藥裝置，與此同時(shí)設(shè)置在線膠球清洗系統(tǒng)可以有效降低冷凝器的污垢熱阻，保證冷水機(jī)組冷凝器換熱效果。

4 實(shí)例分析

4.1 項(xiàng)目介紹

該項(xiàng)目采用冷卻塔間接供冷方式，當(dāng)冷卻塔供冷系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，由冷凝器、蒸發(fā)器和壓縮機(jī)組成的冷水機(jī)組停止工作，電動(dòng)閥門切換動(dòng)作使冷卻水和冷水經(jīng)管道流至板式換熱器進(jìn)行換熱。該項(xiàng)目選取夏季空調(diào)冷源采用3臺(tái)3 517 kW離心式制冷機(jī)，每臺(tái)制冷機(jī)分別設(shè)置變頻冷凍水泵與變頻冷卻水泵，而每座冷卻塔分別用集管連接對(duì)應(yīng)設(shè)置的冷水機(jī)組，冷卻塔的流量分別為700 m3/h。采用兩管制的水系統(tǒng)，除濕工況下采用低溫水系統(tǒng)，去除顯熱工況下采用高溫水系統(tǒng)。

4.2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

冷卻塔免費(fèi)供冷系統(tǒng)原理如圖2所示。在貴陽(yáng)地區(qū)的過渡季節(jié)采用冷卻塔免費(fèi)供冷技術(shù)，可有效減少空調(diào)主機(jī)運(yùn)行時(shí)間，節(jié)省主機(jī)運(yùn)行費(fèi)用。經(jīng)軟件計(jì)算，過渡季節(jié)空調(diào)計(jì)算顯熱冷負(fù)荷約6 500 kW。故考慮選用兩臺(tái)3 500 kW的板式換熱器，冷源采用冷卻塔，設(shè)計(jì)供回水溫度冷源側(cè)14 ℃/19 ℃，負(fù)荷側(cè)15 ℃/20 ℃。冷卻/冷凍水泵均通過變頻調(diào)整流量變化。查閱《建筑節(jié)能氣象參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)》得出貴陽(yáng)地區(qū)全年4月～10月室外空調(diào)計(jì)算濕球溫度低于14 ℃小時(shí)數(shù)為1 670 h，4月～10月室外空調(diào)計(jì)算濕球溫度分布情況如圖3所示。考慮使用空調(diào)機(jī)組的總時(shí)長(zhǎng)為840 h，使用冷卻塔免費(fèi)供冷的時(shí)間約為830 h。

冷卻塔免費(fèi)供冷系統(tǒng)投資見表1。

表1 冷卻塔免費(fèi)供冷系統(tǒng)投資

機(jī)組制冷系統(tǒng)年能耗見表2。

冷卻塔免費(fèi)供冷系統(tǒng)年能耗見表3。

運(yùn)行時(shí)間及費(fèi)用對(duì)比見表4。

表2 機(jī)組制冷系統(tǒng)年能耗

表3 冷卻塔免費(fèi)供冷系統(tǒng)年能耗

表4 運(yùn)行時(shí)間及費(fèi)用對(duì)比

由上述分析得知，貴陽(yáng)地區(qū)冷卻塔免費(fèi)供冷技術(shù)在4月、5月及10月使用效果較好，使用時(shí)間為4月～10月的條件下，投資回收期3.95年，此方案可行。

5 結(jié)論

1)采用冷卻塔免費(fèi)供冷技術(shù)與其他新型的暖通空調(diào)系統(tǒng)相結(jié)合的復(fù)合型系統(tǒng)，可顯著提高使用過程中的節(jié)能效果和舒適性。

2)根據(jù)實(shí)際工程案例，在對(duì)比分析兩種工況下的運(yùn)行費(fèi)用下，得出貴陽(yáng)地區(qū)過渡季節(jié)采用冷卻塔免費(fèi)供冷技術(shù)節(jié)能效果顯著。本文工程案例中每年通過冷卻塔免費(fèi)供冷可節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用約38萬元，增加的初投資約在3.95年內(nèi)收回。

3)貴陽(yáng)地區(qū)能夠采用冷卻塔免費(fèi)供冷技術(shù)的時(shí)段主要為4月、5月及10月，故在貴陽(yáng)地區(qū)過渡季節(jié)推薦采用冷卻塔免費(fèi)供冷技術(shù)。