浦东国际机场能源中心冷水机组性能测试分析
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引言 近年来随着经济的发展， 空调建筑的数量迅速增加。作
机组提供参考， 共同促进暖通空调系统的节能工作。 " 工程概况 浦东国际机场位于上海东部， 一期工程设计旅客流量为 是目前国内设计人数最多的国际机场之 % &&& 万人次 ’ 年， 一。整个机场采用区域供冷供热 （ 234） 的形式， 机场能源中
暖通空调 !"#$%
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浦东国际机场能源中心 冷水机组性能测试分析
同济大学 刘 浦东国际机场
摘要
东! 刘传聚 胡稚鸿
浦东国际机场能源中心所用制冷机组是目前国内单机容量最大 （!" #$） 的空调用冷 水机组。对其验收调试工作进行了总结并对发现的问题进行了分析， 为节能运行提供了理论依 据， 可供管理大型机组的运行人员借鉴。 关键词 冷水机组 空调 节能 测试
制冷量 * 5% &’ 82! &’ 92( &’ 8#7 &’ 2#’ ! (&’ ! #!!
表!
机 组 负荷率 实测负 * 4 荷率 * 4 ! 6 -$ &(( 28 7( ,9 ,( , 6 ./ &(( 2( 8( 7& ,9 ,’ &(( 2’ ,8
机组部分负荷测试结果
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图# 部分负荷时的机组性能
管路 等 配 置 是 合 理 的， 这对 系 统 的 高 效、 可靠 运 行 是 有 利的。 " -$ 型 冷水 机 组 的 部 分负 荷 测 试 结 果 表 明， 主机 的 !"# 值不是 随着 负 荷 的 变 化呈 线 性 变 化 的， 随着负荷 的 减 小， 主机 的 !"# 值逐渐 增 加， 在 约 7(4 的 部 分 负 荷状 态 下 达 到 最 大 值， 然后 随着 部 分 负 荷
图!ห้องสมุดไป่ตู้
冷却水温度对机组性能的影响
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测试结果分析 笔者对测试数据进行了曲线拟合， 机组部分负荷时的
图$
冷水温度对机组性能的影响
的 继 续 减 小，
这为寻求机组的最佳运行状态提供了相 !"# 值逐渐减小， 应的依据。 随 # -$ 型冷水机组变冷却水温度时的测试结果表明，
暖通空调 !"#$%
着冷水机组进口冷却水温度升高， 冷水机组的制冷量逐渐下 降， 其 !"# 值逐渐减小， 从 !" # $ % 到 &! # " % ， 冷却水温度升 高了 ’ # ( % ， 冷水机组的冷量减小了 )* # !+ ， !"# 值减小了 )’ #&+ 。这是因为冷却水温度的升高使冷水机组冷凝器中 制冷工质的冷凝压力和温度升高， 从而降低了主机的制冷性 能， 制冷量下降， !"# 值减小。 随着 ! ,- 型冷水机组变冷水温度时的测试结果表明， 冷水机组的出口冷水温度升高， 冷水机组的制冷量逐渐增 加， 从 ’# ’ %到 (# * %， 冷水温度升高了 * # !"# 值逐渐增加， 冷水机组的冷量增加了 &. # !+ ， ) %， !"# 值增加了 " # (+ 。 因为冷水温度的升高可以使冷水机组蒸发器中制冷工质的 蒸发压力和温度升高， 从而改善主机的制冷性能， 制冷量增 加， !"# 值增加。但是必须注意冷水温度的升高会使供冷 的品质降低， 输送相同数量的冷量， 不但会增大冷水的流量， 而且会增加空调处理设备的换热面积， 这对空调系统的经济 运行是不利的。 ! 浦东国际机场空调系统能耗分析及节能建议 并且为其服 !"# 浦东国际机场现在不是 !’ / 连续工作的， 务的综合区也是间歇工作的， 这对空调负荷带来相应的影 响， 对于能源中心的冷水机组来说会出现两个负荷高峰： 一 是开机时需要额外负担建筑的蓄热负荷， 二是需要负担室外 气温和太阳辐射综合作用带来的建筑围护结构的最大空调 冷负荷。在处理第一个负荷高峰时， 应尽量减少围护结构的 得热及室内设备得热， 所以结合机场航班的情况确定合适的 开机时间是非常重要的。目前将开机时间确定在凌晨 0： .. 是较为合理的， 此时室外的空气干球和湿球温度较低， 干球 温度较低对减少围护结构的得热有利， 太阳辐射得热的影响 也较小， 室内由于灯具和电梯等设备不运行也可大大减少设 备的发热； 而湿球温度较低则对冷却塔的工作有利， 从测试 的结果可以看出降低冷却水温度能提高主机的 !"# 值， 对 于制冷主机的节能是很有利的。第二个高峰负荷对机组的 影响相对较小。 !"$ 目前机场的客流量远没有达到 ! ... 万人次 1 年的设计 值， 如果考虑送客人数， 机场人数还会增加 ) *.. 万人次 1 年， 假设每人在机场平均停留 ) /， 机场每天工作 )0 /， 则考虑人 数增加所带来的人员发热负荷及新风负荷共是 ) !0. 23， 与 目前正常使用所需要的 ’! # ! -3 相比， 增加约 &+ 。所以预 计达到设计旅客流量后的空调主机负荷基本可以维持不变， 而且由于客流量的增加还可以将负担到每个旅客上的空调 运行成本大为降低， 对设备的经济运行是有利的。 !"% 时， 冷水机组的效率最高； 可见使冷水机组处在约 $.+ 的部 分负荷状态是主机节能的有效途径。对于工程设计人员， 可 以在空调系统的方案设计阶段充分考虑建筑的空调负荷， 变 以满足设计工况为主的静态负荷设计为全年动态负荷设计， 合理配置机组， 必要时可以考虑对制冷主机进行变频调节。 对于运行管理人员， 在分析总结机组运行记录后， 尽量使机 从主机的全性能曲线可以看出， 在约 $.+ 的部分负荷
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! 台 -$ 型和 # 台 ./ 型离心式冷水机组的满负荷性能 测试， & 台 -$ 型离心式冷水机组的全性能测试， & 台 ./ 型 离心式冷水机组的全性能测试， & 台 -$ 型离心式冷水机组 在冷凝器进口水温变化情况下的负荷性能测试和蒸发器出 口水温变化情况下的负荷性能测试。 !"#"! 测试仪器 0$& 型点温计， 12(’ 型超声波流量计。 测试方法 !"#"$ 冷量测试： 冷水和冷却水的水温测试采用读取机组控制 板上的温度传感器的数据与点温计测试冷水进、 出水管壁面 温度相结合的方法。 水量测试： 各机组冷水和冷却水的水量测试采用超声波 流量计， 为非接触式测量， 不会影响空调水系统的阻力特性， 故较为准确。 功率测试： 由于机组的压缩机采用的 &( ((( 3 的高压电 机驱动， 用功率表测试很困难， 因此采用直接读取机组控制 板数据的方式。 !"! 测试结果 冷水机组的满负荷测试结果见表 &， 机组部分负荷测试 结果见表 #， 变冷却水温度冷水机组性能测试结果见表 ’， 变 冷水温度冷水机组测试结果见表 !。 表#
［) * +］ 有关规定 于 %&&& 年 , * - 月对浦东国际机场能源中心单
的建 筑 提 供 冷 热 源； 冷 负 荷 为 -% / - #$ （二 期 增 加 !6 / ! ， 热负荷为 7& / - #$ （二期增加 !" / 7 #$） ， 供应半径为 #$） 其他的建筑由分站供应。能源中心采用电制冷为 % / 7 85， 主， 部分汽、 电、 热联供的方式， 一期配置了 " 台 !" #$， %台 " / % #$ 的离心式水冷冷水机组和 " 台蒸汽双效吸收式制冷 机组； ! 台 " #$ 的燃气轮机； ) 台 )& 9 ’ (， ! 台 %& 9 ’ ( 的火管 蒸汽锅炉和 ! 台 !! 9 ’ ( 的余热锅炉。二期增加 ! 台 !" #$， %
机组满负荷的测试结果
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% 心为航站楼 %- 万 5% 和综合区 )! 万 5（二期增加 %+ 万 5% ）
为建筑耗能中的大户， 空调系统的节能一直是人们所关注的
［!， %］ 课题， 国家的相关法律、 法规也对此做了要求 。空调用
制冷主机的能耗在空调系统中所占的比例一直较高， 如何提 高制冷主机的效率， 使之能够节能运行越来越受到重视。 由于大型建筑的负荷较大， 空调的能耗相应也较大， 根 据浦东国际机场试运行的数据， 正常工作时冷水机组的运行 费用在人民币 !& &&& 元 ’ ( 以上。并且其能源中心配置的 !" #$ 的离心式水冷冷水机组是国内空调系统中所用单机容 量最大的机组， 对机组的性能特点和运行管理情况， 国内没 有可以借鉴的经验。为了对此冷水机组的性能有明确的了 解， 以指导设备及系统的节能运行， 笔者和设备供应商依据
机 组 & 6 -$ # 6 -$ ’ 6 -$ ! 6 -$ 9 6 ./ , 6 ./ 负荷率 *4 27"& 27"( 28"& 22"9 29"( &(("9
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运行管理
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机 组 ! 6 -$
台 ! " # $% 的离心式水冷冷水机组； & 台 ! $% 的燃气轮机， & 台 ’( ) * + 的火管蒸汽锅炉和 & 台 && ) * + 的余热锅炉， 详见文 献 ［,］ 。 ! 测试方法及测试结果 测试项目、 测试仪器及测试方法 测试项目 !"#
设定冷水 实测冷水 温度 * : 温度 * : 2"9 2"9 2"( 7"8 8"9 8", 8"( ,"7 9"9 9", !"9 !"!
性能测试结果见图 &， 冷却水温度对冷水机组性能的影响见 图 #， 冷水温度对冷水机组性能的影响见图 ’。 对上 述 图 表 进 行 分 析， 可以看出： ! 冷水机 组的 满 负 荷 测 试结 果 满 足 原 设 计 要 求， 表 明空 调 系 统 的 水泵、 换 热 器、
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变冷却水温度时冷水机组性能测试结果
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机 组 ! 6 -$
变冷水出口温度时冷水机组性能测试结果
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男， 博士研究生， 讲师 !6,& 年 !% 月生， ①! 刘东， %&&&6% 上海市四平路 !%)6 号同济大学热能工程系暖通空 调教研室 （&%!）7+6-)7&+ 收稿日期： %&&& : !% : !%
机容量 !" #$ 的 .# 机组和单机容量为 " / % #$ 的 01 机组 进行了验收调试， 本文对这次调试工作进行总结， 并且结合 机场建筑的负荷特点， 对冷水机组及空调系统的节能运行提 出建议， 供国内暖通同行探讨， 为进一步使用大容量的冷水
!
引言 近年来随着经济的发展， 空调建筑的数量迅速增加。作
机组提供参考， 共同促进暖通空调系统的节能工作。 " 工程概况 浦东国际机场位于上海东部， 一期工程设计旅客流量为 是目前国内设计人数最多的国际机场之 % &&& 万人次 ’ 年， 一。整个机场采用区域供冷供热 （ 234） 的形式， 机场能源中
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浦东国际机场能源中心 冷水机组性能测试分析
同济大学 刘 浦东国际机场
摘要
东! 刘传聚 胡稚鸿
浦东国际机场能源中心所用制冷机组是目前国内单机容量最大 （!" #$） 的空调用冷 水机组。对其验收调试工作进行了总结并对发现的问题进行了分析， 为节能运行提供了理论依 据， 可供管理大型机组的运行人员借鉴。 关键词 冷水机组 空调 节能 测试
制冷量 * 5% &’ 82! &’ 92( &’ 8#7 &’ 2#’ ! (&’ ! #!!
表!
机 组 负荷率 实测负 * 4 荷率 * 4 ! 6 -$ &(( 28 7( ,9 ,( , 6 ./ &(( 2( 8( 7& ,9 ,’ &(( 2’ ,8
机组部分负荷测试结果
制冷量 * 5% &’ 9&# && ’(’ 2  2 &&# ! #!! ’ 2## # 7’2 电机输入 功率 * 5% # ,(#"( # (’9"( & 788"# & 2#’"! 88’", ,,8"7 !77", 实测 实测能耗 !"# 值 指标 * %* % 9"&2 9"99 !"7, !"8! 9"!2 9"78 9"7& ("&2# ("&7( ("#(, ("#&& ("&7# ("&8( ("&8’ 样本能耗 指标 * %* % ("&2# ("&7! ("#(2 ("#&7 ("#(9 ("&28 ("&2(
图# 部分负荷时的机组性能
管路 等 配 置 是 合 理 的， 这对 系 统 的 高 效、 可靠 运 行 是 有 利的。 " -$ 型 冷水 机 组 的 部 分负 荷 测 试 结 果 表 明， 主机 的 !"# 值不是 随着 负 荷 的 变 化呈 线 性 变 化 的， 随着负荷 的 减 小， 主机 的 !"# 值逐渐 增 加， 在 约 7(4 的 部 分 负 荷状 态 下 达 到 最 大 值， 然后 随着 部 分 负 荷
图!ห้องสมุดไป่ตู้
冷却水温度对机组性能的影响
$
测试结果分析 笔者对测试数据进行了曲线拟合， 机组部分负荷时的
图$
冷水温度对机组性能的影响
的 继 续 减 小，
这为寻求机组的最佳运行状态提供了相 !"# 值逐渐减小， 应的依据。 随 # -$ 型冷水机组变冷却水温度时的测试结果表明，
暖通空调 !"#$%
着冷水机组进口冷却水温度升高， 冷水机组的制冷量逐渐下 降， 其 !"# 值逐渐减小， 从 !" # $ % 到 &! # " % ， 冷却水温度升 高了 ’ # ( % ， 冷水机组的冷量减小了 )* # !+ ， !"# 值减小了 )’ #&+ 。这是因为冷却水温度的升高使冷水机组冷凝器中 制冷工质的冷凝压力和温度升高， 从而降低了主机的制冷性 能， 制冷量下降， !"# 值减小。 随着 ! ,- 型冷水机组变冷水温度时的测试结果表明， 冷水机组的出口冷水温度升高， 冷水机组的制冷量逐渐增 加， 从 ’# ’ %到 (# * %， 冷水温度升高了 * # !"# 值逐渐增加， 冷水机组的冷量增加了 &. # !+ ， ) %， !"# 值增加了 " # (+ 。 因为冷水温度的升高可以使冷水机组蒸发器中制冷工质的 蒸发压力和温度升高， 从而改善主机的制冷性能， 制冷量增 加， !"# 值增加。但是必须注意冷水温度的升高会使供冷 的品质降低， 输送相同数量的冷量， 不但会增大冷水的流量， 而且会增加空调处理设备的换热面积， 这对空调系统的经济 运行是不利的。 ! 浦东国际机场空调系统能耗分析及节能建议 并且为其服 !"# 浦东国际机场现在不是 !’ / 连续工作的， 务的综合区也是间歇工作的， 这对空调负荷带来相应的影 响， 对于能源中心的冷水机组来说会出现两个负荷高峰： 一 是开机时需要额外负担建筑的蓄热负荷， 二是需要负担室外 气温和太阳辐射综合作用带来的建筑围护结构的最大空调 冷负荷。在处理第一个负荷高峰时， 应尽量减少围护结构的 得热及室内设备得热， 所以结合机场航班的情况确定合适的 开机时间是非常重要的。目前将开机时间确定在凌晨 0： .. 是较为合理的， 此时室外的空气干球和湿球温度较低， 干球 温度较低对减少围护结构的得热有利， 太阳辐射得热的影响 也较小， 室内由于灯具和电梯等设备不运行也可大大减少设 备的发热； 而湿球温度较低则对冷却塔的工作有利， 从测试 的结果可以看出降低冷却水温度能提高主机的 !"# 值， 对 于制冷主机的节能是很有利的。第二个高峰负荷对机组的 影响相对较小。 !"$ 目前机场的客流量远没有达到 ! ... 万人次 1 年的设计 值， 如果考虑送客人数， 机场人数还会增加 ) *.. 万人次 1 年， 假设每人在机场平均停留 ) /， 机场每天工作 )0 /， 则考虑人 数增加所带来的人员发热负荷及新风负荷共是 ) !0. 23， 与 目前正常使用所需要的 ’! # ! -3 相比， 增加约 &+ 。所以预 计达到设计旅客流量后的空调主机负荷基本可以维持不变， 而且由于客流量的增加还可以将负担到每个旅客上的空调 运行成本大为降低， 对设备的经济运行是有利的。 !"% 时， 冷水机组的效率最高； 可见使冷水机组处在约 $.+ 的部 分负荷状态是主机节能的有效途径。对于工程设计人员， 可 以在空调系统的方案设计阶段充分考虑建筑的空调负荷， 变 以满足设计工况为主的静态负荷设计为全年动态负荷设计， 合理配置机组， 必要时可以考虑对制冷主机进行变频调节。 对于运行管理人员， 在分析总结机组运行记录后， 尽量使机 从主机的全性能曲线可以看出， 在约 $.+ 的部分负荷
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! 台 -$ 型和 # 台 ./ 型离心式冷水机组的满负荷性能 测试， & 台 -$ 型离心式冷水机组的全性能测试， & 台 ./ 型 离心式冷水机组的全性能测试， & 台 -$ 型离心式冷水机组 在冷凝器进口水温变化情况下的负荷性能测试和蒸发器出 口水温变化情况下的负荷性能测试。 !"#"! 测试仪器 0$& 型点温计， 12(’ 型超声波流量计。 测试方法 !"#"$ 冷量测试： 冷水和冷却水的水温测试采用读取机组控制 板上的温度传感器的数据与点温计测试冷水进、 出水管壁面 温度相结合的方法。 水量测试： 各机组冷水和冷却水的水量测试采用超声波 流量计， 为非接触式测量， 不会影响空调水系统的阻力特性， 故较为准确。 功率测试： 由于机组的压缩机采用的 &( ((( 3 的高压电 机驱动， 用功率表测试很困难， 因此采用直接读取机组控制 板数据的方式。 !"! 测试结果 冷水机组的满负荷测试结果见表 &， 机组部分负荷测试 结果见表 #， 变冷却水温度冷水机组性能测试结果见表 ’， 变 冷水温度冷水机组测试结果见表 !。 表#
［) * +］ 有关规定 于 %&&& 年 , * - 月对浦东国际机场能源中心单
的建 筑 提 供 冷 热 源； 冷 负 荷 为 -% / - #$ （二 期 增 加 !6 / ! ， 热负荷为 7& / - #$ （二期增加 !" / 7 #$） ， 供应半径为 #$） 其他的建筑由分站供应。能源中心采用电制冷为 % / 7 85， 主， 部分汽、 电、 热联供的方式， 一期配置了 " 台 !" #$， %台 " / % #$ 的离心式水冷冷水机组和 " 台蒸汽双效吸收式制冷 机组； ! 台 " #$ 的燃气轮机； ) 台 )& 9 ’ (， ! 台 %& 9 ’ ( 的火管 蒸汽锅炉和 ! 台 !! 9 ’ ( 的余热锅炉。二期增加 ! 台 !" #$， %
机组满负荷的测试结果
电机输入 实测 功率 * 5% !"# 值 # 9,&"# 9"’2 # 92("! # ,’’"’ # 9,8"! 7&!"( 88’", 9"#9 9"#& 9"!# !"2’ 9"!2 实测能耗 样本能耗 指标 * %* % 指标 * %* % ("&7, ("&2# ("&2( ("&2# ("&7! ("#(( ("&7# ("&2# ("&2# ("&2# ("#(9 ("#(9
% 心为航站楼 %- 万 5% 和综合区 )! 万 5（二期增加 %+ 万 5% ）
为建筑耗能中的大户， 空调系统的节能一直是人们所关注的
［!， %］ 课题， 国家的相关法律、 法规也对此做了要求 。空调用
制冷主机的能耗在空调系统中所占的比例一直较高， 如何提 高制冷主机的效率， 使之能够节能运行越来越受到重视。 由于大型建筑的负荷较大， 空调的能耗相应也较大， 根 据浦东国际机场试运行的数据， 正常工作时冷水机组的运行 费用在人民币 !& &&& 元 ’ ( 以上。并且其能源中心配置的 !" #$ 的离心式水冷冷水机组是国内空调系统中所用单机容 量最大的机组， 对机组的性能特点和运行管理情况， 国内没 有可以借鉴的经验。为了对此冷水机组的性能有明确的了 解， 以指导设备及系统的节能运行， 笔者和设备供应商依据
机 组 & 6 -$ # 6 -$ ’ 6 -$ ! 6 -$ 9 6 ./ , 6 ./ 负荷率 *4 27"& 27"( 28"& 22"9 29"( &(("9
设定冷却 实测冷却 水温度 * 4 水温度 * : #7 #8"7 #2 #7"9 ’( ’("# ’# ’&", ’’ ’#"8
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运行管理
!""! 年第 #! 卷第 ! 期
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机 组 ! 6 -$
台 ! " # $% 的离心式水冷冷水机组； & 台 ! $% 的燃气轮机， & 台 ’( ) * + 的火管蒸汽锅炉和 & 台 && ) * + 的余热锅炉， 详见文 献 ［,］ 。 ! 测试方法及测试结果 测试项目、 测试仪器及测试方法 测试项目 !"#
设定冷水 实测冷水 温度 * : 温度 * : 2"9 2"9 2"( 7"8 8"9 8", 8"( ,"7 9"9 9", !"9 !"!
性能测试结果见图 &， 冷却水温度对冷水机组性能的影响见 图 #， 冷水温度对冷水机组性能的影响见图 ’。 对上 述 图 表 进 行 分 析， 可以看出： ! 冷水机 组的 满 负 荷 测 试结 果 满 足 原 设 计 要 求， 表 明空 调 系 统 的 水泵、 换 热 器、
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变冷却水温度时冷水机组性能测试结果
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变冷水出口温度时冷水机组性能测试结果
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机容量 !" #$ 的 .# 机组和单机容量为 " / % #$ 的 01 机组 进行了验收调试， 本文对这次调试工作进行总结， 并且结合 机场建筑的负荷特点， 对冷水机组及空调系统的节能运行提 出建议， 供国内暖通同行探讨， 为进一步使用大容量的冷水