虹桥机场空调系统改造中若干问题分析.docx
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虹桥机场空调系统改造中若干问题分析
虹桥机场空调系统改造中若干问题分析
提要：
通过对虹桥机场空调系统的调研和测试，发现了空调系统中存在的若干问题。
针对送风机和回风机不匹配等问题提出了一些改进措施。
关键词：
空调设备，系统改造，机场，节能
上海虹桥机场是上海市最早建成的大型民用机场，是上海市对外交流的重要窗口。
2001年，虹桥、浦东两机场旅客吞吐量达2065万人次（其中虹桥机场为1376多万人次），货邮吞吐量达100万吨（其中虹桥机场为58万吨），航班起降19.4万架次（其中虹桥机场为11.6万架次）。
虹桥机场候机楼空调设备现有制冷机8台，装机容量10780Kw，大型空调箱56台。
该机场历经多次改扩建，候机楼空调系统也是在没有统一规划的条件下逐步扩建而成，空调系统的设置难免有不合理之处。
由于候机楼空调系统规模大，设备多，不少空调系统使用年限较长，目前运行中存在着一些问题。
这些问题不仅影响到建筑物室内舒适性，同时还造成了能源浪费。
为了配合机场对空调系统的改造，同济大学热能工程系建筑设备节能研究室对虹桥机场空调系统进行了现场调研和测试。
以下是对调研和测试过程中发现的问题的一些分析和总结。
一、系统中存在的主要问题：
1.空调箱送风量不足
我们对4台空调机组性能进行测定，发现存在送风量达不到额定风量的现象。
送风量偏小会导致室内的温湿度得不到保证。
如果为了维持室内温湿度设计值，就需要供应温度更低的冷冻水，从而影响制冷机组的效率。
表1是4台空调箱送风量和余压的测试值。
4台空调箱的风量和余压 表1
额定风量m3/h
实测风量m3/h
额定机外余压Pa
实测机外余压Pa
K-8空调箱
48000
36700
200
379
K-9空调箱
48000
42200
200
343
K-13空调箱
11900
12700
350
186
K-15空调箱
31600
-
350
214
注：
K-15空调箱由于现场条件限制无法测定风量
2．空调箱送风温度过高
在运行中发现部分空调区域供冷量不足，室内温度偏高。
有的区域甚至安装了分体式空调机组以改善室内条件。
送风温度过高是室内供冷量不足的主要原因之一。
例如，K-8，K-13，K-15系统的室内送风口温度分别为25.0℃,21.5℃，21.4℃。
对应空调箱的送风温度分别为21.2℃，18.5℃，18.9℃，均高于必须的正常送风温度17.0℃。
3．空调箱送、回风风机匹配不当
国际候机楼空调系统的空调箱都采用双风机系统，即有一个送风机和一个回风机。
在这样的系统中送、回风机的匹配是一个重要的问题。
在测试中就发现由于回风机的全压过大，造成空调箱回风量大于送风量。
表2为测试值，其中K-8空调箱回风量是送风量的146%，K-9空调箱回风量是送风量的148%。
而正常情况下最大回风量为送风量的80%～90%。
K-8，K-9空调箱送、回风量实测值 表2
实测回风量m3/h
实测送风量m3/h
回、送风量比例
K-8空调箱
53400
36700
146
K-9空调箱
62500
42200
148
图1是K-8空调箱的示意图。
可以看出实际上新风管成了排风管，空调机组只对回风进行了处理，送风中不含新风。
由于建筑物存在着送风量小于回风量的问题，因而室内为负压，大量新风由大门、窗户等处进入。
我们曾对候机楼9扇外门进行了实测，结果列于表3[4]。
由于新风未经机组处理直接进入室内使得室内空气温湿度偏离设定值，影响了室内热舒适性。
此外，由于新风直接进入室内，破坏了室内温度场的均匀性，造成室内冷热不均。
图1 K-8空调箱的示意图
外门测试结果 单位：
m/s 表3
外门编号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
流向1
出
出
进
进
进
出
出
出
出
风速1
0.81
0.84
1.45
0.53
1.17
0.62
0.73
0.80
1.22
流向2
进
进
进
进
进
进
出
出
进
风速2
0.83
0.89
0.70
1.06
1.49
1.02
0.60
0.72
1.39
注：
流向1、风速1指第一次测试结果；流向2、风速2指第二次测试结果
4．各空调箱水力不平衡
在测试过程中发现虽然在设计时每个空调箱的水管上都安装了电动阀，但实际运行时并未投入使用，无法实现自动控制。
此时如果未对水系统进行合理的调节，可能会导致各空调箱水力不平衡。
在实测中我们发现各空调箱供回水温差差别较大，反映了该水系统确实存在着这类问题。
二、问题分析及对策：
1．空调箱送风量不足
从表1可以发现K-8，K-9空调箱机外余压高于额定值，而风量明显低于额定值。
因此可能存在送风机与管路匹配不当，风机工况点偏离设计值。
如图2所示，A点为设计工况点，由于管路阻力偏大，实际工况点变为B点，造成风机风量减小，压头增大。
造成该种现象的原因有可能是管路调节不当，但也不能排除设计的原因。
如果是由于管路调节不当造成工况点偏离，可以通过适当的调节管路阀门开度加以改善。
图2风机运行工况点的变化此外风机皮带轮的皮带松驰，导致风机转速降低，也是导致送风量减少的原因之一。
风机的传运皮带是容易损坏和老坏的部件，因此在日常运行维护中应该及时发现并更换风机断裂和老化的皮带。
图2风机运行工况点的变化
2．空调箱送风温度过高
空调箱送风温度过高可能是与空调箱使用时间较长，表冷器外部积灰，管内结垢甚至堵塞，冷却效果降低，风管保温效果变差，送风管路过长等因素有关。
在日常运行维护中定期清洗表冷器，更换破损的保温层可以有效的改善这一问题。
3．空调箱送、回风风机匹配不当
图3正常情况下空调系统风压示意图 图4回风风机全压偏大时的风压示意图
图3和图4分别是正常情况下空调系统的风压示意图和回风风机余压偏大时空调系统的风压示意图。
从图中可以发现，回风机所需的压头和送风机需要的压头是不同的。
当回风机的压头偏大，会造成混风阀以后的部分处理正压区，新风无法进入空调箱。
同时，使得房间出现负压，造成了大量的无组织进风。
对于已经出现该类问题的空调箱可以通过调节混风阀以及回风管路调节阀阀门开度，改变管路特性曲线，减少回风量。
如图5所示，将管路特性曲线由R1变为R2，工况点即由A变为B。
此外还可以通过改变回风机的皮带轮，适当降低回风机的转速，由于流量与转速成正比，由此可以减少回风量。
如图5所示，通过改变风机转速，风机性能曲线由Ⅰ变为Ⅱ，工况点由A变成C。
图5回风风机工况点的变化
4．各空调箱水力不平衡
各空调箱水力不平衡会造成水流量较小的空调箱的供冷量不足，送风温度及含湿量偏高，所服务的空调区域的温湿度得不到保证，影响室内的舒适性。
而系统的供回水温差偏小造成了既存在某些空调区域供冷量不足，又存在系统总能耗偏大的现象。
为了保证各区域的室内温湿度满足使用要求，不得不降低冷冻水温度，导致制冷机组蒸发温度降低，制冷机组效率下降，进一步增大了系统的运行能耗。
建议对空调水系统进行合理的调节，保持水系统的水力平衡。
三、结论
正确的高度和运行管理，是空调系统正常运行的必要保证。
一个空调系统投入运行之前首先需要进行适当的调试，以确保系统按照设计正常运行。
在投入使用之后，制定完整的运行规程，进行定期的检修、维护和保养，可以确保空调系统长期正常、高效的工作。
对使用年限较长的系统进行必要的改造，可以降低运行能耗，延长使用寿命。
本文在对虹桥机场空调系统的调研和测试的基础上，分析了几个影响系统经济运行的问题，这些问题具有一定的普遍性，我们提出的改进措施对于类似空调系统的运行和维护具有一定的参考价值。
参考文献
1朱伟峰等，空调冷冻站和空调系统若干常见问题分析。
暖通空调，2000，30（6）。
2陈沛霖，岳孝方。
空调与制冷技术手册（第二版）。
同济大学出版社，1999。
3周谟仁。
流体力学泵与风机（第二版）。
中国建筑工业出版社，1996。
4刘传聚，刘东等，上海市虹桥机场空调建筑能耗测试报告。
2000，7。
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