冷却塔免费供冷技术在贵阳T3航站楼的应用★

郭 锐 苏 鹰 陈京瑞

(贵州省建筑设计研究院有限责任公司，贵州 贵阳 550081)

1 项目概况

2018年9月5日，贵阳龙洞堡国际机场三期扩建工程T3航站楼(以下简称T3航站楼)项目正式开工建设,计划于2021年投入运营。本工程T3航站楼新建、扩建面积约16.5万m2，地上建筑共4层，地下共1层，建筑总高度为37.0 m，航站楼内各层层高最大为26 m。T3航站楼主要功能区域为：候机厅、迎客厅、送客厅、行李分拣厅、安检、商业和办公用房以及某相关设备用房。同期配套建设的集中制冷站、室外锅炉房供冷量/供热量提供航站楼夏季冬季空调需求。其中，制冷站位于航站楼1层，锅炉房距本期航站楼约600 m。

2 T3航站楼项目特点

2.1 航站楼建筑特点

T3航站楼平面呈T字型，为指廊式构型，由一个主楼和一个指廊构成。指廊端放大作为集中的候机区；T3航站楼与T2航站楼的空侧通过连廊进行联系。

2.2 空调冷热源

室外集中锅炉房距本航站楼各空调用户接入点最近600 m，最不利环路长度1 100 m，空调冬季供水温度85 ℃，回水温度为60 ℃，水系统采用二级泵系统。

2.3 贵阳地区室外气候特点

1)贵阳地区夏季通风计算干球温度为27.1 ℃，夏季空调计算干球温度为30.1 ℃。根据《建筑节能气象参数标准》得出贵阳地区5月～10月室外空调计算干球温度见图1。

从图1可以看出，贵阳地区夏季室外满足舒适的温度小时数也较多，采用通风方式也能在一定程度上使室内达到舒适要求。

2)T3航站楼冬夏季空调运行时间段。

冬季供暖时长约4个月(11月15日～次年3月15日)；夏季供冷时长约3个月(6月15日～9月15日)；过渡季约5个月。

3)T3航站楼空调系统形式。

经计算得出，本项目夏季显热负荷在夏季总冷冷负荷中比例较大，可能是由于屋面传热原因导致，且机场人流量较大，室内设计新风需求量也较大，综合这些方面因素会导致夏季空调运行时间会略有增加。结合项目使用与运行方面的各种因素，热源集中布置在一个相对较远的位置，加上冷热源系统作用半径较大且各环路阻力相差较大，因此采用二级泵系统可节省输送能耗；因贵阳夏季气候温度适宜，空气湿润，故贵阳地区适宜于应用全空气系统或自然通风系统进行降温。

3 冷却塔免费供冷系统

冷却塔供冷按冷却水是否直接进入空调末端设备分为直接供冷系统和间接供冷系统两种形式。不同系统又有不同的实现方式：直接供冷系统包括闭式冷却塔系统开式冷却塔加全过滤系统和开式冷却塔加部分过滤系统，间接供冷系统包括板式换热器系统制冷剂旁通系统。本项目采用板式换热器间接供冷方式[2]。冷却塔设置在室外，充分考虑冷却塔距建筑物距离，保证冷却塔换热效果。为了保证冷却水系统水质，冷却水系统设置加药装置，与此同时设置在线胶球清洗系统可以有效降低冷凝器的污垢热阻，保证冷水机组冷凝器换热效果。

4 实例分析

4.1 项目介绍

该项目采用冷却塔间接供冷方式，当冷却塔供冷系统运行时，由冷凝器、蒸发器和压缩机组成的冷水机组停止工作，电动阀门切换动作使冷却水和冷水经管道流至板式换热器进行换热。该项目选取夏季空调冷源采用3台3 517 kW离心式制冷机，每台制冷机分别设置变频冷冻水泵与变频冷却水泵，而每座冷却塔分别用集管连接对应设置的冷水机组，冷却塔的流量分别为700 m3/h。采用两管制的水系统，除湿工况下采用低温水系统，去除显热工况下采用高温水系统。

4.2 技术经济分析

冷却塔免费供冷系统原理如图2所示。在贵阳地区的过渡季节采用冷却塔免费供冷技术，可有效减少空调主机运行时间，节省主机运行费用。经软件计算，过渡季节空调计算显热冷负荷约6 500 kW。故考虑选用两台3 500 kW的板式换热器，冷源采用冷却塔，设计供回水温度冷源侧14 ℃/19 ℃，负荷侧15 ℃/20 ℃。冷却/冷冻水泵均通过变频调整流量变化。查阅《建筑节能气象参数标准》得出贵阳地区全年4月～10月室外空调计算湿球温度低于14 ℃小时数为1 670 h，4月～10月室外空调计算湿球温度分布情况如图3所示。考虑使用空调机组的总时长为840 h，使用冷却塔免费供冷的时间约为830 h。

冷却塔免费供冷系统投资见表1。

表1 冷却塔免费供冷系统投资

机组制冷系统年能耗见表2。

冷却塔免费供冷系统年能耗见表3。

运行时间及费用对比见表4。

表2 机组制冷系统年能耗

表3 冷却塔免费供冷系统年能耗

表4 运行时间及费用对比

由上述分析得知，贵阳地区冷却塔免费供冷技术在4月、5月及10月使用效果较好，使用时间为4月～10月的条件下，投资回收期3.95年，此方案可行。

5 结论

1)采用冷却塔免费供冷技术与其他新型的暖通空调系统相结合的复合型系统，可显著提高使用过程中的节能效果和舒适性。

2)根据实际工程案例，在对比分析两种工况下的运行费用下，得出贵阳地区过渡季节采用冷却塔免费供冷技术节能效果显著。本文工程案例中每年通过冷却塔免费供冷可节省运行费用约38万元，增加的初投资约在3.95年内收回。

3)贵阳地区能够采用冷却塔免费供冷技术的时段主要为4月、5月及10月，故在贵阳地区过渡季节推荐采用冷却塔免费供冷技术。