西安咸阳国际机场4#制冷站的设计及运行

1.项目概况

2.项目设计及理念

（1）建筑及环境

本项目虽建筑面积不大，却在建筑及环境的设计方面煞费了一番苦心。紧临4号制冷站的右边是西安―机场专用高速的第一个入口立交，为不影响机场整个航站区的大环境，项目采用引入了公共建筑中下沉式广场的理念，即整体地下设置的设计方案；同时为给刚进入机场的旅客一个美好的印象，建筑的外形和周围环境及地面绿化都围绕着设计选定的“e”字形而展开，“e”字形方案源于西安咸阳国际机场的企业标志（LOGO）和设计期间奥运会的“祥云”演变衍生而来，体现了项目设计师的设计理念――一栋建筑一个作品。

（2）功能布局

根据制冷供热的工艺特点，同时考虑到管理的便捷及劳动环境的改善，本项目的功能布局设计理念如下：

为改善站内管理人员的工作环境和心情，本项目采用“下沉式广场”的设计理念，使每个有人员长期停留的房间都能见到自然光，冬季阳光基本上都能照射到办公室内。

为方便设备的运输和工作人员的进出，设备进入站内都可由大型运输工具直接通过坡道进入，同时设有人员直接上下的防雨楼梯间方便进出。

为减少制冷机、水泵设备噪声对人的影响，非监控办公室、会议室以及值班休息室均远离主机房而设。

为方便管理和美观整洁，站内大型和重要设备均设置于大型维修机具（包括车辆）可直接进入的高大空间主机房内，水处理、定压补水、空调机房、变配电用房等其他配套服务用房均设置于层高较低的小房间内。

为充分利用室外用地，尽可能腾出人员活动空间，冷却塔和办公配套用房采用了叠式设置，冷却塔采用开敞式设置于办公配套用房屋面。

为减少蓄冷装置投资、方便维护和清洗以及减少冰槽渗漏水的隐患，冷站蓄冷槽采用开式地下独立混凝土槽。

（3）工艺设计

由于本项目距各服务用户较远且分散，所处地区又有相应的峰谷电价政策，同时为节省投资和降低运行费用，系统工艺按如下进行了设计：

为提高夏季制冷供回水温差，降低输送能耗，空调蓄冷采用了钢盘管外融冰直供形式。

为充分利用末端回水温度高（～15℃）的特点，提供制冷效率，制冷系统采用了“基载机→双工况机→蓄冰装置”三级串联冷却方式，同时适当加大基载机容量。

为适应各末端用户系统阻力差异大，减少输送能耗，空调水系统采用三级泵系统形式，

一、二级泵设置于制冷站内，三级泵设置于末端用户，起到了以泵代阀的作用。同时为满足不同末端用户温度的需求，部分三级泵采用了混水加压循环形式。

（4）节能设计

由于本期工程的T3A航站楼采用了温湿度独立控制设计理念，空调末端节能效果较显著[1]。为保证整体节能效果，制冷站需配合空调末端，同时自身应充分考虑制冷供热及水系统输配的节能性，项目节能设计如下：

制冷系统采用开式外融冰直接供冷，充分利用峰谷电价，大幅度降低了夏季空调供水温度，达到了制冷运行费用低廉和输送能耗降低[2]。

空调制冷系统的三级串联冷却，提高了基载机的COP值。

三级泵的应用实现了以泵代阀，降低了输送能耗[3]。

空调水系统采用了螺旋除渣装置，设备阻力仅有传统拦截式过滤方式的1/4～1/5。

制冷机组采用10kV高压电机，降低了变配电的电力转换能耗。

制冷主机房和内走道大面积采用天窗和光导管实现自然采光，改善了室内环境，减少了工作照明电耗。

3.制冷站设计

（1）设计条件及参数

①建筑特征

建筑级别：工程等级二级，防火分类： 戊类多层；

建筑面积：5550m2；

建筑层数：一层（局部二层）；

建筑高度：9.00m；

结构类型：框架。

②制冷系统

本制冷、供热站夏季空调冷源采用冰蓄冷系统，蓄冷方式采用：满足负荷均衡的部分蓄冰方式。 根据服务的主要用户―T3A航站楼的使用特点，制冷采用了三级串联式系统形式；蓄冷采用了开式钢盘管外融冰系统；冰槽采用了两个开式、独立的土建混凝地下槽体。

③制冷负荷及参数

蓄冷系统采用的载冷剂为浓度25%的乙烯乙二醇水溶液。

④供热系统、负荷及参数

本制冷、供热站冬季空调设计热负荷：34870kW。

热源由室外热网集中供给，热媒类型和参数分别为：120℃/80℃高温热水。

冬季空调供/回水：60℃ / 45℃（Δt=15℃）。

（2）制冷供热系统

①制冷、供热工艺设计

本站空调水系统为冬、夏季合用的双管多级泵变流量机械循环系统。

一、二次泵设置于站内，空调末端（混水）循环泵设置于各用户点内。

夏季空调冷水系统为开式循环系统，进入蓄冰槽的水管上设置有持压阀，控制并稳定系统的运行压力；冬季空调热水系统为闭式循环系统，其系统补水和定压由站内的落地式隔膜膨胀装置完成；空调蓄冷系统（乙二醇水溶液系统）为闭式循环系统，其补液和定压由该系统的落地式隔膜膨胀装置提供。

空调系统补水由经过软化处理后的软水箱提供；蓄冷系统的排（泄）液和补液均由储液箱完成。

为减少蓄冰槽内各种藻类对传热的影响和有效减少水系统管路的腐蚀，在空调水系统中设置有自动加药装置。

蓄冷系统控制方法为：设计日负荷工况采用主机优先的运行策略；非设计日负荷工况条件下，在保证全天供冷温度满足要求的前提下，采用融冰优先的运行优化控制策略方式。

②制冷、供热工艺系统

4.制冷站现场及测试

（1）项目测试

（2）T

2、T3A空调电耗测试对比

5.设计体会及总结

本项目已完整运行三年，从前期的设计到后期的运行测试，对此类型项目的实施也有所感悟，现将本人的体会和总结归纳如下：

此项目作为一个工艺性极强的建筑，荣获了多项奖且常作为一个建筑作品展示，说明只要建筑师和工艺设计师一条心，积极配合协作就能做好，该项目为此起到了积极的示范作用。

设计师应将大型动力站在维护保养空间、设备用房配置以及人员工作环境等方面按动力保障车间考虑，不能按一般建筑物的空调设备用房考虑，其二者有实质的差别。

区域能源站特别是空调制冷站，设计中不但要考虑制冷效率，更主要还应该考虑空调制冷系统的综合能效，特别是水系统输送能耗。当地有峰谷电价政策的区域制冷站，采用冰蓄冷空调方式以及多级泵输配形式等，将是提高制冷系统综合能效较好的措施，好的系统是设计出来的不是调试出来的。制冷系统综合能效提高了，反对区域能源的人也就少了。

外融冰直供式在国外区域供冷和我国供热（常压锅炉用于多层供暖）领域是一个成熟技术，在国内区域供冷属首例。项目应用显示，该形式与常规间接方式相比，节省投资400～500万元，降低系统阻力30mH2O，提高输送温差1.5℃以上。

区域能源站运行后，一定要进行测试，以利于项目总结和外界了解。在蓄冷项目中一般能耗较低的冷价在0.3元/kwh以下，而经常有些设计师给用户提供的冷价在0.5～0.8元/kwh，致使行业内一些人反对冰蓄冷，因为集中供冷比自建运行费用要高。设计中提高制冷系统综合能效和运行测试优化系统性能从而降低冷，以及运行测试了解实际能耗就显得极为重要。

冰蓄冷空调系统因系统复杂，调试工作量大，同时，为降低运行费用可采用的策略和模式也多，所以挖掘潜力不断优化是必要的。常规系统因运行简单同时节能潜力也小，故运行中再次优化的可能性也小。不了解的人认为，冰蓄冷系统运行复杂总是调试不出来。其实，国内经过近十年的蓄冷项目实践，系统运行调试已不成问题。

参考文献：