北京大兴国际机场制冷系统的运维管理.pdf

53第46卷第3期2023年9月Vol.46,No.3September.2023冷 藏 技 术Journal of Refrigeration Technology北京大兴国际机场制冷系统的运维管理 董丽燕(北京首都机场动力能源有限公司 北京 100621)摘 要 本文介绍了北京大兴国际机场制冷空调系统的设计配置情况以及机场某配餐冷库制冷系统运行情况。从运行管理角度，针对冰蓄冷系统制定运行工况调整策略；结合不同时段负荷特点及需求量合理匹配不同运行工况模式以满足复杂的特殊使用需求。针对配餐冷库运行隐患问题提出优化运行方式的可行性思路，提升安全运行裕度，实现经济节能运行目标。关键词 制冷空调；冰蓄冷；航食配餐；冷库；运行调节Operation and Maintenance Management of the Refrigeration System at Beijing Daxing International Airport Dong Liyan(Beijing Capital Airport Power Energy Co.Ltd.,Beijing,100621,China)Abstract The design of the refrigeration system and the operation of a refrigeration system for a catering cold storage at Beijing Daxing International Airport are introduced.The operation condition adjustment strategy is formulated for the ice storage system.According to the load characteristics and demand in different hours,operation management is matched to meet the complex special use requirements.The optimized operation mode is put forward to solve the hidden trouble in the operation of the catering cold storage,to improve the safe operation and achieve the goal of economic and energy-saving operation.Keywords refrigeration and air conditioning;ice storage;aircraft catering meal;cold storage;operating regulation通讯作者：董丽燕，女，制冷工程师，从事制冷空调技术应用与能源管理工作。北京大兴国际机场制冷系统按照使用功能可以分为机场航站楼区域制冷空调系统、机场配餐楼冷库冷藏系统两部分。其中，航站楼制冷空调系统总供冷面积约80.4万平方米，制冷站总供冷负荷102 380 kW，冷源由航站楼东、西侧分设的制冷站提供，系统采用常规制冷机组+冰蓄冷的形式。配餐楼冷库冷藏系统设置并联半封闭活塞压缩中温机组3台，总制冷量341.5 kW。制冷系统概况.大兴机场制冷空调系统概况大兴机场航站楼地上5层、地下二层。值机区最高点 50 米，向周边起伏下降至指廊端部25米，是普通民用建筑层高2-3倍。航站楼采用大跨度结构形式，出于美观和采光要求，围护结构以大面积透光玻璃幕墙为主，其屋面透明部分占屋面全部面积的doi:10.20094/j.issn.1674-0548.2023.03.0539.7%，玻璃幕墙窗墙比高达62.3%，面积约 37.1 万平方米。透明围护结构材料的大量采用使得进入室内的太阳辐射量明显增多，也使得围护结构的内壁面温度较高，增加了空调系统运行调节难度。大兴机场停车楼东、西两侧地下二层对称设置两个规模相当的制冷站，简称“东站”、“西站”，每个制冷站担负50%的供冷能力。两站之间设有管廊用于制冷站间的互联互通、互为备用。东、西制冷站各设置3台7 032 kW的基载变频离心式冷水机组，设置4台7 032 kW的双工况变频离心式冷水机组，制冷机装机总容量达到98 448 kW。每台基载冷水机组配套冷却塔功率为110 kW，冷却水泵150 kW，冷冻水泵45 kW。每台双工况机组配套冷却塔功率为110 kW，冷却水泵150 kW，冷冻水泵140 kW，乙二醇一级泵100 kW，乙二醇二级泵95 kW。此外，东、西制冷站均采用冰蓄冷系统，站内分别设置混凝土蓄冰槽，槽内各设置有效蓄冰量1 336.08 kW.h的蓄冰盘管120组，每个站蓄冰量54第46卷第3期2023年9月Vol.46,No.3September.2023冷 藏 技 术Journal of Refrigeration Technology160 329.6 kW.h。2个制冷站总蓄冰冷量为320 659.2 kW.h，占设计全天总耗冷量的17.16%。航站楼末端用冷空调系统在制冷站内设置一级空调泵，一级空调泵根据供回水压差进行变频调节，空调供回水温度分别为4.5/13.5，空调总供回水管经过停车楼西南、东南侧的南北向管廊至航站楼各分区 9 个二级空调泵站，通过西站、东站间的东西向管廊至综合服务楼、轨道交通二级空调泵站。.大兴机场冷库冷藏系统概况以机场某配餐冷库为例，冷库为双层建筑，每层均设有冷却物冷藏间（高温冷间）和冻结物冷藏间（低温冷间）。制冷系统设置三套独立的系统，其中一层高温冷间配128 kW的5并联半封闭活塞压缩中温机组，二层高温冷间配153.6 kW的6并联半封闭活塞压缩中温机组，一二层的所有低温冷间配有59.9 kW的3并联半封闭活塞压缩低温机组，具体冷库设置和制冷系统配置见表1。制冷剂均采用R404A。压缩机组为室外安装型，噪音低，振动小。机组有缺相保护、反相保护、过电流保护、高压保护、低压保护、排气温度保护、系统回液保护等。压缩机组配置曲轴箱加热器，液管干燥过滤器，视液镜，储液器，吸气截止阀，供液截止阀，油分离器等主要元件。表 1 冷间布置及制冷系统配置Tab.Cold room layout and refrigeration system setting一层高温冷间二层高温冷间一二层低温冷间间数7205制冷面积/m2527554325冷凝温度/505050蒸发温度/-10-10-30并联机组制冷量/kW128153.659.9并联机组输入功率/kW63.676.345.9冷凝排热量/kW320320160 制冷系统的运行及调节.制冷空调系统的运行策略与常规制冷系统不同，蓄冰系统可以通过制冷机或蓄冰槽同时为建筑物供冷，需要确定某一时刻，制冷机组和蓄冰槽分别提供的制冷量。航站楼供冷系统冷冻水设计供回水温度偏低为4.5/13.5，基载制冷机出水温度7.5/13.5，需要经过串联的板换使用蓄冰槽、双工况主机使冷冻水再冷却降温满足 4.5/13.5 的设计要求。根据供冷负荷情况在基载制冷机运行的同时通过调节电动阀可以实现冰蓄冷系统五种运行方式：双工况冷机蓄冰，双工况制冷同时蓄冰，双工况单独供冷，蓄冰槽单独供冷和双工况和蓄冰槽联合供冷。图 1 系统原理示意图Fig.Schematic diagram of system principle55第46卷第3期2023年9月Vol.46,No.3September.2023冷 藏 技 术Journal of Refrigeration Technology冷源系统流程简图1所示。工况的阀门调节见表2。表 2 工况调节Tab.Operational mode regulation工况名称阀门V1阀门V2阀门V3阀门V4阀门V5工况1双工况蓄冰关开关开关工况2双工况供冷+蓄冰关开调节开调节工况3双工况供冷开关开关关工况4蓄冰槽供冷调节调节开开关工况5双工况+蓄冰槽供冷调节调节开开关为节约运行成本，充分分析航站楼的用冷需求，并结合峰谷电价制定分时段的运行策略。由于年度电差价固定，且该系统只用于自然年供冷季5-10月使用，根据相对固定的变化规律，保持“谷”段蓄冰，在10-15点、18-21点的“尖”、“峰”时段使用冰蓄冷，其余时段使用基载制冷机或双工况制冷机进行制冷。根据次日用冷需求测算，蓄冰量有所变化，每日蓄冰时段不变。具体分时段运行策略见表3。表 3 分时段运行策略Tab.3 Time phased operation strategy时刻运行策略0:00-1:00三台基载主机满负荷运行、四台双工况冷水机组大部分制冰小部分供冷（工况2）1:00-6:00三台基载主机根据逐时负荷高负荷运行，四台双工况冷水机组满负荷制冰（工况1）6:00-8:00三台基载主机满负荷运行、四台双工况冷水机组大部分制冰小部分供冷（工况2）8:00-10:00三台基载主机满负荷运行、三台双工况高负荷运行部分融冰（工况5）10:00-12:00两台基载主机满负荷运行、三台双工况高负荷运行大部分融冰（工况5）12:00-15:00两台基载主机满负荷运行、四台双工况满负荷运行部分融冰（工况5）15:00-16:00三台基载主机满负荷运行、四台双工况满负荷运行小部分融冰（工况5）16:00-18:00两台基载冷水机组满负荷运行，三台双工况高负荷运行大部分融冰（工况5）18:00-19:00三台基载主机满负荷运行、四台双工况高负荷运行小部分融冰（工况5）19:00-20:00三台基载主机满负荷运行、四台双工况高负荷运行（工况3）20:00-21:00两台基载主机满负荷运行、三台双工况高负荷运行部分融冰（工况5）21:00-22:00三台基载主机满负荷运行、三台双工况高负荷制冷运行（工况3）22:00-24:00三台基载主机满负荷运行、四台双工况高负荷运行小部分制冰（工况2）经过实际运行测算，利用峰谷电价差值，采用冰蓄冷运行模式，与采用常规制冷机组运行模式相比，大兴机场东、西制冷站制冷系统运行成本可减少约30万元/制冷季（见表4）。表 4 运行模式对比Tab.4 Comparison of operating modes不使用冰蓄冷使用冰蓄冷制冷季蓄冷量/约6.6万GJ制冷季运行成本约910万元约880万元.冷库冷藏系统运行调节冷库在运行过程中，发现存在以下三方面的问题：一是压缩机组经常出现油压保护，压缩机曲轴箱缺油；二是制冷机组主回气管路结霜严重，压缩机启停时有“液击”等异响；三是在夏季6到8月份，冷凝器运行压力偏高，换热效果差。分析出现上述问题的主要原因是在前期冷库制冷系统设计施工时，并联活塞压缩机组放置在冷库楼顶。当冷库制冷系统运行时，主管路制冷系统回油回汽受阻。在制冷压缩机停机时、蒸发器结霜或节流装置故障（如热力膨胀阀、脉冲式膨胀阀、步进电机膨胀阀）等，会有大量液态制冷剂在回汽管道中流动，造成制冷机组主回气管路结霜严重、压缩机回气部分结霜严重，压缩机启停时有“液击”等异响的现象，增加了制冷机组压缩机运行负荷和压缩机运行中故障次数。冷库制冷系统的风冷式冷凝器放置在冷库屋顶，受北京地区4-5月飞絮（杨56第46卷第3期2023年9月Vol.46,No.3September.2023冷 藏 技 术Journal of Refrigeration Technology絮、柳絮）的影响，冷凝机组在运行中，会有很多飞絮从冷凝器底部进风口，进入冷凝器散热翅片内，造成冷凝器散热效果差，冷凝运行压力偏高。针对冷库系统运行过程中的隐患问题，从以下4个方面对系统运行进行优化改造。（1）改变运行模式，对停用制冷机与运行制冷机定期进行对调运行。如发现蒸发器结霜或节流装置故障（热力膨胀阀、脉冲式膨胀阀、步进电机膨胀阀等）及时处理维修。（2）在每年飞絮结束夏季来临前，对冷凝器进行清洗，消除飞絮对换热性能的影响。此外，由于设计问题，高温高天气时原风冷冷凝效果较差，为达到更好的节能效果及冷凝效果，在压缩机机组，冷凝主管道上并联一套蒸发冷凝器，用截止阀切换使用，5-9月酷暑天气下切换使用蒸发冷凝器，其它月份用风冷冷凝器。（3）夏季室外气温高，冷热对流强烈，所以应尽量减少冷库门的开关频繁1。（4）冷库内的储藏东西务必依照规定的排放条件安放，不可以贪多而堆积存放，堆积存放极易引起储存东西保质期缩减。3 结语大兴机场制冷系统采用冰蓄冷技术，利用峰谷电价的差别将用电高峰时的空调负荷转移到电价较为便宜的夜间从而节约运行费用，缓解目前“电力不足、电量有余”的状况。做好冷源系统的运行工况调整，合理灵活调节运行策略，实现降低系统运行费用，达成节能经济运行指标。此外，针对机场配餐冷库制冷系统，对冷库系统运行过程中极易出现的3项问题进行了原因分析，从4个方面提出了优化改造的建议，通过一系列运行调整，优化设备运行方式，确保冷库在保证食品品质的基础上实现了经济节能运行，并提升制冷系统的安全运行裕度。参考文献1 赵育川.冷藏库的节能减排J.制冷技术,2010,30(3):46-50.2 高冲.航站楼蓄冷空调系统的负荷预测和运行优化方法研究D.天津:中国民航大学,2016.2023年中国国际保护臭氧层日纪念大会在京召开2023年9月14日，生态环境部召开2023年中国国际保护臭氧层日纪念大会。会议指出，作为践行多边主义的典范，蒙特利尔议定书的成功是各缔约方坚持多边主义、友好互信、团结协作、共同努力的结果，是各缔约方36年来坚持共同但有区别的责任共识和协商一致原则，运用集体智慧砥砺前行的成果。作为最大的发展中国家，中国政府始终严格履行国际承诺，已累计淘汰消耗臭氧层物质生产和使用约62.8万吨。研究表明，1991至2020年的30年间，中国在淘汰消耗臭氧层物质过程中累计避免了约260亿吨二氧化碳当量温室气体排放，在保护臭氧层的同时也为减缓气候变化做出了重要贡献。会议强调，当前全球性环境问题频发，给人类生存和发展带来严峻挑战，要坚决维护和践行多边主义，继续致力于保护臭氧层和减缓气候变化的全球环境治理行动。中国将努力克服发展不全面、不均衡的问题，维护蒙特利尔议定书履约机制和成果，严格信守基加利修正案履约新要求，强化监督管理，持续深化履约国际合作，为共建地球生命共同体以及全球可持续发展作出应有贡献。会议以线下线上相结合方式召开，来自国际和双多边组织，国家保护臭氧层领导小组成员单位、生态环境部相关司局和单位、地方生态环境部门、科研院所、行业协会和履约专家等中外来宾200余人参会。信息动态