暖通空调翻译

长安大学毕业论文外文翻译学号：2011290303081西安咸阳国际机场的空调系统的性能分析张涛，刘晓华，张伦，蒋晶晶，周敏，江亿清华大学建筑科学部，北京，100084中国西北建筑设计研究院，中国西安，710018文章历史：2012年10月27收稿；2012年12月3日修订；2012年12月30日发表。关键词：THIC(温度和湿度独立控制)，辐射冷却，大空间，冰蓄，空调系统摘要：降低空调系统的能耗变得越来越重要。本文关注的是西安咸阳国际机场三号航站楼的空调系统，这是中国第一个采用辐射冷却的航站楼。在这个机场的大空间内，温度和湿度独立控制(THIC)系统得以采用以代替传统的空气供给空气的方法，显著降低了空气供给的能源消耗。辐射层控制是室内温度控制的主要方法，而液体干燥剂，室外空气处理器与置换通风相结合负责湿度控制。采用冰蓄的方法减少运营成本，而且提供的冷冻水温度可以低至3◦C。本文详细地探讨THIC系统的性能。通过对机场航站楼和冷却装置内的关键部位的测量，确定室内舒适环境。室外空气处理器供应温度和含湿量适当的空气，两种辐射层用于温度控制，通过测量，每种辐射板的冷却能力的30-40W/m2；冷却装置的能源效率比是2.62。1.介绍：空调系统的基本任务是提供一个舒适的室内环境，如对温度、湿度、新鲜空气的要求等。随着经济快速发展，空调系统的能源消耗急剧增加，现在约占中国非住宅建筑能源消费总量的30-40%[1]。因此，降低空调系统的能耗是节约建筑能源消耗的一个重要的途径。在火车站和机场航站楼的值机大厅等大空间内，喷嘴送风是最常见的空调解决方案。然而，在这样的全空气系统中布置空气会消耗很多能量。因此，许多研究人员都致力于提高大型空间空调系统的能耗性能，一些旨在提高系统性能的研究已经取得有益性成果[2-4]。奥尔森[4]介绍了泰国一座飞机航站楼内的一种用于制冷的辐射地板，太阳辐射通过建筑维护结构进入室内可以被辐射制冷快速吸收，从而减少供应空气带来的能源消耗。采用辐射板的挑战之一是凝结的问题[5-7]。在泰国机场航站楼，冷凝除湿即把空气处理到充分干燥状态来减小室内湿度，防止冷凝。然而，冷凝除湿后，被除湿的空气在供给室内前必须再热。受奥尔森在泰国的研究的激发，辐射地板和置换通风被用来实现西安咸阳国际机场三号航站楼内大空间的温度和湿度的独立控制(THIC)，这是本文的主题。THIC空调系统，由温度控制子系统和湿度控制子系统组成，在中国是首次推出[8]。湿度控制通过提供充分干燥的室外空气实现，干燥剂和冷凝方法都可以满足除湿要求。对于温度控制，与传统的系统相比，本系统采长安大学毕业论文外文翻译学号：2011290303082用高温冷源(15-20◦C)，通常使用辐射板达到这一目的。以前对办公建筑THIC系统的应用性研究也展示了此系统的能耗性能优于常规空调系统[9,10]。此外，在制冷季节转移峰值负荷，冰蓄冷技术也被认为是一种可行的方法，而且在非用电高峰期电力的价格远低于高峰期[11]。虽然，与相同制冷能力的传统制冷过程相比，冰存储过程会消耗更多能量，但冰蓄冷过程的运营成本要低得多，他们在建筑中的应用在近年来一直在上升[12-14]。因此，冰蓄在本研究描述的系统中得以应用。本文关注的空调系统在西安咸阳国际机场三号航站楼，是中国第一个采用辐射地板冷却的机场航站楼。该THIC系统介绍了终端设备的工作原理、输配系统和冷却装置，并且测量了系统的关键组件的性能。2．机场航站楼空调系统的描述西安咸阳国际机场三号航站楼(图1)，位于中国陕西省，由中国建筑西北设计研究院设计。该航站楼2012年5月投入使用，总建筑面积258000平方米。关于建筑和空调系统的基本信息在本节剩余部分给予概括介绍。图（1）西安咸阳国际机场三号航站楼2.1基本信息三号航站楼共有三层：地下一层，地上两层。作为一个典型的机场航站楼，该建筑包括候机大厅，离机大厅，行李认领区，办公室等。图1给出了一个值机大厅的视图。航站楼的最大高度是37.0米，地下深度为8.6米。西安的室外环境参数如图2所示，包括年度室外空气温度，相对湿度，含湿量等[15]。夏季室外空气的平均相对湿度约为60%，而含湿量大约是15-20克/千克。三号航站楼的供冷季节是从5月15日到9月15日，跟据每日机场航站楼的运行时间，空调系统从早上6点运行到午夜12点。源于该机场航站楼的特大空间，选用辐射地板和置换通风组成THIC系统以减少运行期间的空气分布能耗。此外，由于西安电力价格差异非常大(非高峰价格只有峰值价格的大约三分之一)，冰蓄冷技术是是为了最大化地节省运营成本。基于航站楼的这些显著特性，THIC空调系统由特定的设备组成。长安大学毕业论文外文翻译学号：2011290303083图（2）时间2.2三号航站楼的空调系统室内处理设备、输配系统和冷却装置将在以下部分描述。Exhaustoutlet图（3）航站楼剖面图：（a）值机大厅，（b）候机大厅-100102030401-12-13-14-15-16-17-18-112-19-110-111-1(a)Dailyaverage长安大学毕业论文外文翻译学号：20112903030842.2.1室内终端THIC空调系统应用于机场航站楼的大空间(即：值机大厅和候机大厅)，如图3所示。包括值机大厅和候机大厅等这些地区采用THIC系统，总面积约47000平方米。图4显示了THIC系统在机场航站楼的运行示意图。在此THIC系统中，室外空气由一个热泵驱动，通过液态干燥剂除湿器进行除湿，而高温冷冻水用于预冷空气。置换通风用来作为空气供给终端，提供干空气进入室内环境进行湿度控制。THIC系统中干FCUs(风机盘管机组)和辐射地板用于温度控制，为避免凝结，干FCUs的冷凝板被放置在靠近门和窗户的地方而不是辐射地板上。图（4）航站楼THIC系统运行示意图除了采用THIC系统的大空间，还有面积约210000平方米的空间利用了传统的空气调节系统，包括办公室、商业企业等。不同的设备被用来构建传统系统以及THIC系统的冷却终端，图5显示了两系统终端设备的运行示意图。第一级用户使用的是常规空调设备，包括全空气模式和湿FCU加室外新风模式。第二级用户使用THIC系统的处理设备；两段处理设备串联运行。图（5）THIC系统两级终端设备的运行示意图因为冷却装置采用了冰蓄，所以为空气处理设备提供的冷冻水温度可以低至3◦C。如图5所示，提供的冷冻水首先流入第一级用户，包括空气处理单元和湿FCUs。第一级用户的温差设计为8-10◦C，从第一段用户流出的回水温度可高达11-13◦C。回水然后流入分流器设备，流出的水又分为三部分，流入第二级用户的三种类型的设备：采用液体干燥剂的室外处理器预冷线圈，干FCUs，辐射地板。因为第二级用户使用的是THIC系统处理长安大学毕业论文外文翻译学号：2011290303085设备，所以二级用户的总回水的设计温度约为16◦C，这表明冷冻水的设计温差Δt约13◦C，这明显大于传统系统的5◦C温差。较大的冷水温差Δt有助于减少水量，节约输配系统的能耗。2.2.2输配系统此机场的冷却装置位于建筑物东南方约800米，地下8.0米，它为机场航站楼以及附近其他几个较小建筑提供冷冻水。冷冻水必须从冷却装置分配到机场航站楼，水循环采用多级水泵。冷却装置内的冷冻水水泵确保冷却装置和终端之间有充足的水循环。图5中所示的两级终端设备包括不同用户的可变频循环水泵，水泵的频率根据给定的冷冻水压差确定。湿FCUs的配水子系统和THIC系统的第二级用户，部分回水返回到处理设备前和供水混合调节入口水温，如图5所示。这些处理设备采用了水混合模块，各设备的设计进水温度也是不同：湿FCUs为7◦C；预冷线圈是14◦C；干FCUs和辐射终端是16◦C。终端设备内水的流速由水泵根据压差调节，所需的进口水温由混合水调节。混合水管上有一个控制阀调节参与混合的回水量。2.2.3冷却装置表一运行中关键设备的类型和能耗表现ChillerTypeRatedcoolingcapacity(kW)NumberRefrigerantmediumRatedenergyperformanceACentrifugal;forbothicestorageandair-conditioningmodes6506(Air-conditioning)4238(icestorage)3Glycol(25%)COP=4.84(air-conditioning)COP=4.06(icestorage)BCentrifugal;onlyforair-conditioningmode28133WaterCOP=5.52CCentrifugal;onlyforair-conditioningmode14071WaterCOP=5.21图（6）冷却装置的运行示意图：融冰和制冷机联合制冷冷却装置的基本任务是为3号航站楼和附近其他建筑提供冷冻水，图6展示了冷却装置的工作原理。该系统配有三个系列的冷水机组，其基本参数表1中已列出。冷水机组A1-A3在空气调节和冰储存模式下都进行工作。与常规冷水机组不同，乙二醇是A1-A3制冷机组的制冷介质，采用三个板式换热器在冷冻水和乙二醇间进行换热。冷水机组B1-B3和制冷机组C只在空调工作模式下工作，以水为制冷介质。由于不同的运行状况，制冷机组B1-B3和制冷机组C的能源利用率表现优于制冷机组A1-A3。根据3号航站楼的运行时间和峰值/非高峰电价，冷却装置在晚上11点到早晨5点采用冰蓄冷技术。冰蓄期间，制冷机组A1-A3在冰蓄冷模式下运行，冰储罐用于存储冰。白天，冷却装置在融冰模式下运行为机场航站楼生产冷冻水。如果冰融化不能满足冷冻水的冷量需求，冷水机组开始运行作为补充。机场航站楼的处理设长安大学毕业论文外文翻译学号：2011290303086备设计成，在一系列情况和被期望的冷冻水大温差Δt(大于10◦C)下都能运行，冷却装置的运行也需通过设计适应这一要求，并提高能源效率。终端设备回水从集水器流出(图7所示)后，逐步冷却。水首先流过冷凝机组C和B1-B3冷却，然后流经板式热交换器被冷水机组A1-A3内乙二醇冷却，最后，水流出热交换器进入冰储罐，冷却到所需的温度，实现一个更匹配的换热过程。冷水机组根据出口冷冻水温度进行控制。如果冰融化的冷量不够，冷水机组B1-B3或C应该运行，因为他们的能源效率高于冷水机组A1-A3，如表1所示。各种冷冻水泵在冷却装置中有不同的功能。如图7所示，泵B1-B3和C分别对应B1-B3和C的水循环；泵A1-A6对应于冷却装置和3号航站楼之间的水循环。作为一个整体，制冷装置的水泵和机场航站楼里两级处理设备的水泵组成了多级输配系统。图（7）航站楼的室内环境（大厅）3．室内环境和关键部件的性能3.1室内环境三号航站楼2012年5月以来一直在使用，作为一个采用THIC系统的大空间，我们对其进行了室内环境检测。值机大厅的室内测量参数如图7所示。这些地区的温度主要介于22到24◦C之间，而含湿量都集中在10-11克/千克。这些适宜的热参数表明，住户的室内环境是舒适的。3.2关键组件的运行状况两级终端设备组成了常规空调系统和THIC系统。作为采用THIC系统的大空间，对关键组件的性能进行了检测，结果总结如下(图8)。3.2.1．室外空气处理器THIC系统采用一个带有预冷的热泵驱动的液态干燥剂户外空气处理器进行湿度控制。图8(a)和9(b)分别展示了处理器的运行原理和空气处理过程的焓湿图。室外空气(OA)首先流经图5所示的预冷线圈，被一级用户的回水预冷至OA1状态。然后，空气流入使用液体干燥剂的除湿机，处理至达到送风状态要求的含湿量。在液体干燥剂除湿模块，集51015202512345678910Temperature(°C)Humidityratio(g/kg)长安大学毕业论文外文翻译学号：2011290303087中解决方案是在液态除湿剂流入除湿机之前，被蒸发器冷却。稀释溶液然后离开了除湿机，由冷凝器加热，并在再生器集中再生。