武汉天河机场T2航站楼中央空调冷却水系统整改方案

徐越辉 ,吴泉海,左会升 ,张志刚 ,王 松

(武汉天河机场,湖北武汉430302)

1 引言

中央空调的水系统分为冷冻水系统、冷却水系统和定压补水系统,而中央空调冷却水系统的运行是否正常,直接关系到制冷系统的安全运行,制冷机组的效率(能效比)和设备的使用寿命等。中央空调冷却水系统由制冷机组冷凝器、冷却塔、冷却泵以及进出水阀门等组成,图1为该系统示意图。

图1 中央空调冷却水系统示意图

2 中央空调冷却水系统存在的问题

T2航站楼中央空调系统冷却塔于2008年4月15日投入使用。2年来,冷却塔的出水温度都远高于标准工况温度32℃,达到了34～35℃,从而使得制冷机组的冷凝压力十分接近安全阀的保护压力10kg/cm2,这是非常危险的。现在冷却水系统主要存在2个问题,一个是冷却塔的冷却能力问题;其次是冷却塔溢水的问题。

3 中央空调冷却系统整改分析及对策

3.1 冷却塔的冷却能力问题

设计院对冷却塔的设计选型是3412A型。“3”代表3000系列,“412”代表一个冷却塔的标准冷吨,即制冷量。查说明书[1]得到“3412A”塔所配用的电机功率为18.5kW,风量为103 700m3/h。而实际安装的冷却塔所配用的电机为20匹即15kW,风量为85 720m3/h。查说明书得知这种冷却塔的型号为3333A,即制冷量为 333标准冷吨,比412冷t少了79冷t。根据我们实地测量,屋顶16台塔的长、宽、高尺寸是按3 412A型安装的,但配用电机和风量却是3333A型的。也就是说每个冷却塔的实际制冷量只有333标准冷吨,4台冷却塔的实际制冷量只有1 332标准冷t,远远不能满足一台机组1 746冷t的需要,他们之间相差 414冷 t,刚好是一台3412A冷却塔的制冷量。由于现在安装的塔是3333A型的参数,因此一台机组在非标准工况即气候条件是38～39℃的恶劣天气下要开6台塔才够用(333冷 t×6台=1 998冷 t＞1 746冷t),这就解答了为什么3年来都是开一台机组就要开6台塔的原因。

3.2 冷却塔冷却能力解决方案

冷却塔的冷却能力有两种解决方案。一是将16台塔的电机全部换成功率为18.5kW(即25匹),同时调整风扇的扇叶角度,使风量达到3412A型的要求。另一个就是增加冷却塔的台数,新增冷却塔的参数和配置严格按照3412A型安装。考虑到盛夏的高温天气时要开3台机组,以及屋顶冷却塔的混凝土基础的数量是4个,可以增加4台塔。

增加冷却塔还有一个充分的理由,即适当增加冷却塔的数量,在蒸发温度和室内制冷量相同的情况下,由于冷凝温度下降从而冷凝压力下降,可以明显降低压缩机的功耗,起到节能减排的作用。关于这一点,从压-焓图上可以清楚的看出来,见图2[2]。

新增加的4台塔通过回水管道与现在的16台冷却塔并联起来,同时需要增加一台与现在4台冷却泵同型号的冷却泵,而且新增冷却泵的出水管道要与现有的4台冷却泵的出水管道并联起来,这样就达到了增加冷却塔的冷却能力的目的,见图3。

图2 压-焓图

图3 整改程序一

3.3 冷却塔溢水问题分析及解决方案

目前情况是不管开哪一台机组或者哪几台机组,屋顶上16台塔均参与循环,已开启进水阀的塔比未开启进水阀的塔的冷水盘水位要高出许多,从而导致大量的自来水补水通过高水位的塔的溢水口直接流向排水总管而排放掉,经济损失是显而易见的。

先开启某一冷水机组对应的6台塔,只有这6台塔的电动、手动进水和出水阀门打开,其余10台冷却塔的进水和出水阀门关闭,观察16台塔的水位是否平衡。如果水位平衡,没有自来水外溢,说明符合要求。如果水位不平衡,则将16个塔的自来水补水阀的浮球较大幅度地向冷水盘底部下调(按说明书,浮球应处于冷水盘的1/2位置)。然后,按照前述实验方法观察16台塔的水位是否平衡,自来水补水是否外溢。如果依然外溢,就要考虑在平衡管与冷却塔底部之间加装电动和手动阀门或者去掉平衡管,见图4。在这里需要说明的是,因为冷却泵启动后,打破了16台塔原有的静态平衡而形成了新的动态平衡,所以在动态情况下连通器原理已失去作用。

图4 整改程序二

4 结语

本方案针对冷却水系统存在的问题,提出了科学合理的解决方案。如果按照本方案进行整改,那么整改以后,设备能够安全运行,能源消耗能够大幅度的降低,制冷效率将大幅度提高,设备使用寿命也将大大延长。

[1]巴尔的摩空气有限公司.BAC3000系列冷却塔说明书[R].北京：巴尔的摩空气有限公司,2007.

[2]尉迟斌,卢士勋,周祖毅.实用制冷与空调工程手册[M].北京：机械工业出版社,2001.