常州賓館冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、常州賓館冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(jí)旅游涉外飯店，為適應(yīng)當(dāng)?shù)?經(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(duì)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(dòng)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?huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。賓館建筑簡況如下：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

2、 2400m2 的商場(chǎng)需要單獨(dú)供冷外，均由集中冷熱源系 統(tǒng)提供?？偟目照{(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(tái)，制冷量為100萬kcal/小時(shí)，已運(yùn)行4年，近幾年的實(shí)際供冷能力約為90萬kcal/小時(shí)（298RT ）左右。原有4t/h蒸汽 鍋爐2 臺(tái)，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?？照{(diào)負(fù)荷狀況：夏季空調(diào)設(shè)計(jì)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(jì)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

3、：客房、餐飲、桑拿、辦公室等小隔間場(chǎng)所采用的是風(fēng)機(jī)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(chǎng)所采用全空氣系統(tǒng)，由變風(fēng)量組合式空調(diào)機(jī) 組對(duì)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 C；冬季空調(diào)熱水溫度60/50 C。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(dòng)性大，對(duì)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(jià)差距的政策。就電力系統(tǒng)而言，這項(xiàng)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(duì)于用戶而言，峰谷電價(jià)政策將給用戶帶來極其 可觀的經(jīng)濟(jì)回報(bào)，

4、表 1 給出了常州市的分時(shí)電價(jià)政策：表 1 常州市分時(shí)電價(jià)表電價(jià)類別高峰段平峰段低谷段時(shí)間段7:00-11.0017:00-21:0012:00-16:0022:0023:00-7:00蓄能空調(diào)電價(jià)（元/KWh） 0.974 0.649 0.325常規(guī)空調(diào)電價(jià)（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(shí)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(jì)日峰值冷量的17%；辦公用房、會(huì)議、餐飲、健身休閑

5、、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 原有一臺(tái)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(jì)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(duì)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(jì)日逐時(shí)冷負(fù)荷分布見圖 1：從圖1中可知，典型設(shè)計(jì)日峰值負(fù)荷出現(xiàn)在14: 0015: 00，數(shù)值為 1174RT ，累計(jì)設(shè)計(jì)日全天總冷負(fù)荷為 16352R

6、Th 。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(jì)算比較，選擇如下設(shè)備:1 ）雙工況制冷機(jī):采用煙臺(tái)頓漢布什生產(chǎn)的 WCFX-36 型立式全封螺桿式制冷 機(jī) 2 臺(tái)，單臺(tái)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 M故根據(jù)本工程條件，設(shè)計(jì)非標(biāo)盤管 RH-ICU106F型32 臺(tái)，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)

7、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3.5 C 4 C）,同時(shí)考慮到利用峰谷電價(jià)差以減少空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用， 在空調(diào)設(shè)計(jì)日內(nèi)的電力高峰時(shí)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(shí)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(shí)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(gè)小時(shí),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(jì)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(jì) 常規(guī)電制冷設(shè)備選型比較簡單,

8、只需要根據(jù)設(shè)計(jì)日最大冷負(fù)荷進(jìn)行設(shè)計(jì)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(tái)頓漢布什生產(chǎn)的 WCFX-51B 型立 式全封螺桿式制冷機(jī)2 臺(tái),單臺(tái)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(shí)段電價(jià)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(shí)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

9、出現(xiàn)時(shí)間占總空調(diào)日的 15%, 75%負(fù)荷出現(xiàn)時(shí)間占 45%, 50% 負(fù)荷出現(xiàn)時(shí)間為 25%, 25%負(fù)荷出現(xiàn)時(shí)間為 15%來計(jì)算,常州 市的空調(diào)供冷期按 5 個(gè)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(jià)：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

10、 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(jì)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(jì)思路不同，造成包括空 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(duì)冰蓄冷系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析： 工程冰蓄冷系統(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115K

11、VA,折合電力投資11萬元 投資回收年限A對(duì)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(tái)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

12、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 C供50 C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(jì)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(duì)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(jì)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(huì)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(jì)過程 中對(duì)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?yàn)闈舛葹?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(jì)參數(shù)的設(shè)備時(shí)，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% 。由于本