常州賓館冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計87214

1、常州賓館冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計王 琳 陳志承 徐齊越 戴彬彬 清華同方人工環(huán)境工程公司1 工程概述常州賓館位于江蘇省常州市中心地區(qū)，現(xiàn)屬三星級旅游涉外飯店，為適應(yīng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)高速發(fā)展，需要擴(kuò)大規(guī)模，完善功能配套，故需要對常州賓館進(jìn)行擴(kuò)建工程，擴(kuò)建后集客房、餐飲、娛樂為一體，滿足常州市舉辦重要活動以及旅游客房的需要。所以，其擴(kuò)建后將在當(dāng)?shù)鼐哂兄匾纳鐣r值和經(jīng)濟(jì)效益。賓館建筑概況如下：保留原有建筑面積為7000m2，擴(kuò)建部分主體建筑高22.3m，地上6層，地下1 層，建筑面積為29450m2（地上面積23800m2，地下部分5650m2）。改建后總的建筑面積為36450m2，除2400m2 的商場需要單

2、獨(dú)供冷外，均由集中冷熱源系統(tǒng)提供。總的空調(diào)面積為29380m2。原有冷熱源狀況：蒸汽吸收式溴化鋰機(jī)組一臺，制冷量為100 萬kcal/小時，已運(yùn)行4年，近幾年的實際供冷能力約為90 萬kcal/小時（298RT）左右。原有4t/h 蒸汽鍋爐2 臺，夏季為溴化鋰機(jī)組提供蒸汽，冬季為采暖系統(tǒng)提供熱源。空調(diào)負(fù)荷狀況：夏季空調(diào)設(shè)計日峰值冷負(fù)荷為1174RT（4129kW），賓館客房夜間需要供冷，最小冷負(fù)荷為206RT（725kW）；冬季總熱負(fù)荷為3139 kW。2 工程設(shè)計簡述常州賓館改擴(kuò)建工程的空調(diào)系統(tǒng)末端設(shè)備根據(jù)房間使用功能、特性的差別采用不同形式：客房、餐飲、桑拿、辦公室等小隔間場所采用的是風(fēng)機(jī)

3、盤管加新風(fēng)的形式；賓館大堂、大餐廳、舞廳、游泳等層高較高、開間較大的場所采用全空氣系統(tǒng)，由變風(fēng)量組合式空調(diào)機(jī)組對空氣進(jìn)行熱濕處理，通過低速風(fēng)管送到各處。夏季冷凍水供回水溫度7/12；冬季空調(diào)熱水溫度60/50。因江蘇省經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)，經(jīng)濟(jì)生活活躍，造成了電力供需不平衡，電網(wǎng)運(yùn)行波動性大，對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行極為不利。為了很好的緩解電網(wǎng)的供需矛盾，江蘇省推出了拉大峰谷電價差距的政策。就電力系統(tǒng)而言，這項政策充分利用現(xiàn)有電力設(shè)施緩解國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中日益嚴(yán)重的電力供求矛盾；對于用戶而言，峰谷電價政策將給用戶帶來極其可觀的經(jīng)濟(jì)回報，表1 給出了常州市的分時電價政策：表1 常州市分時電價表電價類別 高峰

4、段 平峰段 低谷段時間段7:00-11.0017:00-21:0012:00-16:0022:0023:00-7:00蓄能空調(diào)電價(元/KWh) 0.974 0.649 0.325常規(guī)空調(diào)電價(元/KWh) 0.8843 夏季供冷方案論證一般情況下賓館類的商業(yè)建筑由于客房所占比例高，夜間供冷負(fù)荷較大，所以采用冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)是否具備經(jīng)濟(jì)效益要仔細(xì)做技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。具體到常州賓館而言，需要24 小時保證提供空調(diào)的客房和大堂，其面積占總空調(diào)面積近50%，其夏季夜間供冷負(fù)荷占設(shè)計日峰值冷量的17%；辦公用房、會議、餐飲、健身休閑、桑拿等間歇使用的商業(yè)用房面積約為50%，其空調(diào)使用有明顯的間歇性；而且原有

5、一臺溴化鋰制冷機(jī)可以作為基載冷機(jī)，提供客房等的夜間負(fù)荷需要，因此完全有必要采用冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)。此外常州市夏季潮熱，需要空調(diào)供冷期長，每年從5 月初持續(xù)到9 月底；隨著室外氣象參數(shù)的變化，在非典型設(shè)計日的過渡季節(jié)，更可利用冰蓄冷節(jié)約空調(diào)的運(yùn)行費(fèi)用。下面結(jié)合常州賓館的夏季空調(diào)冷負(fù)荷情況，對采用冰蓄冷系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了詳細(xì)的分析。常州賓館典型設(shè)計日逐時冷負(fù)荷分布見圖1：從圖1 中可知，典型設(shè)計日峰值負(fù)荷出現(xiàn)在14：0015：00，數(shù)值為1174RT，累計設(shè)計日全天總冷負(fù)荷為16352RTh。3.1 冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)方案根據(jù)本工程的特點(diǎn)，為了節(jié)約初投資及減少機(jī)房占用面積，冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)采用了負(fù)荷均衡的

6、部分負(fù)荷冰蓄冷方式，采用了主機(jī)上游的內(nèi)融冰串聯(lián)系統(tǒng)，詳見冰蓄冷系統(tǒng)原理圖（圖2）。通過詳細(xì)的計算比較，選擇如下設(shè)備：1）雙工況制冷機(jī)：采用煙臺頓漢布什生產(chǎn)的WCFX-36 型立式全封螺桿式制冷機(jī)2 臺，單臺空調(diào)工況制冷量為307RT。2）內(nèi)融冰盤管：選用清華同方生產(chǎn)的RH 系列產(chǎn)品，由于蓄冰槽布置在冷站內(nèi)，冷站層高有限，僅為4.2 米，故根據(jù)本工程條件，設(shè)計非標(biāo)盤管RH-ICU106F 型32 臺，總蓄冷量為3 392RTh。利用主機(jī)上游內(nèi)融冰串聯(lián)式系統(tǒng)可以提供連續(xù)穩(wěn)定的大溫差一次側(cè)冷凍水（清華同方內(nèi)融冰盤管取液溫度為3.54），同時考慮到利用峰谷電價差以減少空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用，在空調(diào)設(shè)計日內(nèi)的

7、電力高峰時段，盡量在滿足取冰率的情況下，充分利用蓄冰槽進(jìn)行供冷，其它不足部分由雙工況冷機(jī)+溴化鋰制冷機(jī)進(jìn)行補(bǔ)充；在電力平峰時段，蓄冰槽連續(xù)均衡釋冷，不足冷量由雙工況冷機(jī)+溴化鋰制冷機(jī)承擔(dān)；在夜間的電力低谷時段，雙工況冷機(jī)滿負(fù)荷開啟進(jìn)行蓄冰，并且在蓄冰開始的前3 個小時，通過夜間循環(huán)泵旁通一部分冷量和溴化鋰制冷機(jī)一起承擔(dān)賓館的夜間負(fù)荷。設(shè)計日負(fù)荷分配情況詳見圖3：3.2 常規(guī)電制冷空調(diào)系統(tǒng)方案設(shè)計常規(guī)電制冷設(shè)備選型比較簡單，只需要根據(jù)設(shè)計日最大冷負(fù)荷進(jìn)行設(shè)計就能夠滿足空調(diào)系統(tǒng)的供冷需要。在常規(guī)系統(tǒng)方案中仍然使用現(xiàn)有的溴化鋰機(jī)組，只需要增加冷量為876RT的制冷機(jī)即可滿足要求，經(jīng)過比較，選擇煙臺頓

8、漢布什生產(chǎn)的WCFX-51B 型立式全封螺桿式制冷機(jī)2 臺，單臺空調(diào)工況制冷量為453RT。3.3 經(jīng)濟(jì)效益分析采用冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的重大意義在于（在分時段電價政策下）空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行過程中大量地節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，在下面的經(jīng)濟(jì)效益分析中將按照夏季空調(diào)負(fù)荷出現(xiàn)的規(guī)律和時間來作定性的分析。由于空調(diào)負(fù)荷的大小與當(dāng)?shù)氐氖彝鈿庀髤?shù)密切相關(guān)，根據(jù)常州市的氣象參數(shù)特點(diǎn)，所以在經(jīng)濟(jì)分析中制冷站設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用以100%負(fù)荷出現(xiàn)時間占總空調(diào)日的15%，75%負(fù)荷出現(xiàn)時間占45%，50%負(fù)荷出現(xiàn)時間為25%，25%負(fù)荷出現(xiàn)時間為15%來計算，常州市的空調(diào)供冷期按5 個月考慮，運(yùn)行費(fèi)用的比較見表2：表2 運(yùn)行費(fèi)用比較表（單價

9、：萬元）冰蓄冷系統(tǒng) 常規(guī)電制冷系統(tǒng)負(fù)荷比例 天/年天運(yùn)行費(fèi)用 年運(yùn)行費(fèi)用 天運(yùn)行費(fèi)用 年運(yùn)行費(fèi)用100% 負(fù)荷 23 1.21 27.20 1.58 35.6175% 負(fù)荷 68 0.90 60.66 1.011 68.2250% 負(fù)荷 36 0.56 20.98 0.71 26.5425% 負(fù)荷 23 0.30 6.92 0.44 9.81匯總 150 115.75 140.19從表2 可見，冰蓄冷系統(tǒng)比常規(guī)電制冷系統(tǒng)每年節(jié)省24.44 萬元運(yùn)行費(fèi)用。根據(jù)常州賓館的空調(diào)冷負(fù)荷情況設(shè)計的兩種冷站系統(tǒng)方案，原則上都能夠很好的滿足該工程的夏季空調(diào)負(fù)荷需求，但是由于此兩種系統(tǒng)的設(shè)計思路不同，造成包括

10、空調(diào)冷源系統(tǒng)的空調(diào)設(shè)備、變壓器等變配電設(shè)備在內(nèi)的設(shè)備初投資和運(yùn)行費(fèi)用的差異，表3 是結(jié)合設(shè)備投資對冰蓄冷系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析：項目 冰蓄冷系統(tǒng)(A) 常規(guī)電制冷系統(tǒng)(B) A-B設(shè)備初投資 363.35 295.77 67.58設(shè)備安裝 80.00 74.00 6.00年運(yùn)行費(fèi)用 115.75 140.19 -24.44電力設(shè)備投資 A比B 電力設(shè)備裝機(jī)容量小115KVA,折合電力投資11 萬元投資回收年限 A對于B 的回收年限為2.5 年說明：投資回收年限=（冰蓄冷初期總投資-其他系統(tǒng)形式初期總投資）/（冰蓄冷年運(yùn)行費(fèi)-其他系統(tǒng)形式年運(yùn)行費(fèi)）結(jié)合設(shè)備投資、工程安裝、年運(yùn)行費(fèi)等綜合考慮，冰蓄冷

11、系統(tǒng)只需2.5 年即可收回投資，考慮到長期可持續(xù)性發(fā)展的因素，可見本工程采用冰蓄冷方案是合理的，從而能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。4 冬季供熱系統(tǒng)常州賓館改擴(kuò)建后冬季總熱負(fù)荷為3139 kW，賓館目前有2 臺4t 的蒸汽鍋爐，原來在夏天為吸收式溴化鋰制冷機(jī)提供汽源，冬天為采暖系統(tǒng)提供熱源?？紤]到目前冷站所在的地下一層為人防結(jié)構(gòu)，機(jī)房空間有限，故本工程的冬季空調(diào)采暖系統(tǒng)采用板式換熱器，向空調(diào)末端系統(tǒng)提供60供50回的的空調(diào)熱水，一次蒸汽源側(cè)采用斯派莎克公司提供的專業(yè)蒸汽換熱系統(tǒng)及設(shè)備，來保證進(jìn)入板換的蒸汽流量、壓力穩(wěn)定，系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)行。5 施工圖設(shè)計中發(fā)現(xiàn)的問題5.1 基載冷機(jī)溴化鋰制冷機(jī)系統(tǒng)由于

12、溴化鋰制冷機(jī)是常州賓館的原有設(shè)備，原有一套相匹配的冷凍和冷卻水泵，現(xiàn)在根據(jù)改擴(kuò)建工程的規(guī)劃，空調(diào)系統(tǒng)的冷熱站集中設(shè)在新樓的地下一層機(jī)房，通過對原有冷凍和冷卻水泵的參數(shù)進(jìn)行較核發(fā)現(xiàn)，舊有水泵與冰蓄冷系統(tǒng)的水泵設(shè)計參數(shù)（水泵揚(yáng)程）不匹配，如仍舊應(yīng)用在冰蓄冷系統(tǒng)中會影響到水泵的出力，不能滿足末端系統(tǒng)的要求。因此設(shè)計過程中對溴化鋰制冷機(jī)相應(yīng)的冷凍和冷卻水泵重新進(jìn)行了選型。5.2 乙二醇泵的選擇因為濃度為25%的乙二醇水溶液的物理特性，密度、粘度大于水，而比熱小于水，因此在選擇以水溶液為設(shè)計參數(shù)的設(shè)備時，如水泵等，其流量及揚(yáng)程均應(yīng)選擇比相同冷量及溫差條件下的空調(diào)冷水要大，查閱相關(guān)資料后可知，系統(tǒng)中乙二醇的循環(huán)量應(yīng)附加10%，而乙二醇水泵的揚(yáng)程應(yīng)附加2030%。由于