冰蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)分析報(bào)告

1、冰蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)分析報(bào)告清華大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院張菁華清華同方股份有限公司節(jié)能蓄能事業(yè)部張希春摘要 以某博物館蓄冰空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，詳細(xì)分析了該系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，并闡述了冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的社會(huì)性；關(guān)鍵詞 冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)投資回收期Analyticalreportingoficestorgeair-conditioningsystemByzhangjinghuaandzhangxichunAbstract Introduceicestorgeair-conditioningsystemdesignbywayofamuseum,alsoanalyseitseconomicsandsociali

2、tyKeywords icestorgeair-conditioningsystem,usualair-conditioningsystem,periodofinvestmentrecovery我國(guó)建筑用能已達(dá)全社會(huì)能源消費(fèi)量的27.6，其中空調(diào)制冷耗電量占電網(wǎng)高峰負(fù)荷的1/3 左右。蓄能空調(diào)順勢(shì)而生，電力部門(mén)也積極推行峰谷分時(shí)電價(jià)，在政策上扶植蓄能空調(diào)的應(yīng)用與推廣。蓄冷技術(shù)是一種投資少、見(jiàn)效快的調(diào)荷措施，目前已成為許多經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家積極推廣的一項(xiàng)促進(jìn)能源、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的、實(shí)用的系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)。蓄冰技術(shù)的推廣對(duì)于提高我國(guó)能源利用水平、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展將會(huì)具有積極的影響。一、蓄冰系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、案例工

3、程簡(jiǎn)介工程名稱(chēng)：某省博物館冰蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)2建筑面積：10萬(wàn)m左右設(shè)計(jì)參數(shù)：空調(diào)冷負(fù)荷 2701RT,夜間冷負(fù)荷813RT電價(jià)情況：該市的電力供應(yīng)情況夏季比較緊張，實(shí)行峰谷電價(jià)?？照{(diào)設(shè)備的電力負(fù)荷占總電力負(fù)荷的比重較大，所以在用電高峰時(shí)段大量空調(diào)設(shè)備投入運(yùn)行，會(huì)造成高峰時(shí)段供電緊張、電量缺口較大的局面。如果將這部分電力負(fù)荷調(diào)整到用電低谷期，則會(huì)使供電 需求趨于平穩(wěn)，既節(jié)省了資金，又提高了供電效率。該市采用冰蓄 冷空調(diào)的優(yōu)惠電價(jià)政策如下：該市峰谷電價(jià)表電價(jià)類(lèi)型時(shí)段電價(jià)（元/kwh）低谷23: 00 07: 000.347平電11 : 00-18: 00;7 : 00-8: 000.6939峰電

4、8: 00-11 : 00;18 : 00-23: 001.0409建筑負(fù)荷：夏天空調(diào)設(shè)計(jì)尖峰冷負(fù)荷為2701RT,日總冷負(fù)荷為28696RTH2、蓄冰方案論述冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備選型及流程設(shè)計(jì)是以該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)日逐時(shí) 負(fù)荷（由DeST負(fù)荷計(jì)算軟件計(jì)算）分布為依據(jù)的。本工程峰值負(fù) 荷2701RT其逐時(shí)負(fù)荷根據(jù)建筑使用功能，按照系數(shù)法分布情況如 下：時(shí)間總負(fù)荷100項(xiàng)荷80%負(fù)荷60額荷30須荷2701RT2701RT2161RT1621RT810RT00:00-01:0065165152139019501:00-02:0064364351438619302:00-03:00634634508381

5、19003:00-04:0062662650137618804:00-05:0061061048836618305:00-06:0060260248236118106:00-07:0058658646935117607:00-08:0056956945634217108:00-09:0080080064048024009:00-10:00239423941915143771810:00-11:00270127012161162181011:00-12:00243124311945145972912:00-13:00229622961837137868913:00-14:002215221517

6、72132966414:00-15:00200620061605120360215:00-16:00179217921433107553816:00-17:0015611561124993646817:00-18:0012751275102076538318:00-19:0073273258643922019:00-20:0081381365148824420:00-21:0070870856642521221:00-22:0070070056042021022:00-23:0066766753440020023:00-24:00659659527395198日總負(fù)荷（RTH :2867128

7、67122937172038601根據(jù)上述夏季空調(diào)設(shè)計(jì)日逐時(shí)冷負(fù)荷可以看出，本建筑的冷負(fù) 荷分布在全天時(shí)段，高峰在 09:00 18:00時(shí)段，而此時(shí)段主要是 該市的電力高峰，很適合于蓄冰空調(diào)系統(tǒng)?？紤]到該市夏季有一定的潮濕天氣, 而采用雙工況冷機(jī)上游的串聯(lián)系統(tǒng)可 以提供更低的出水溫度，更好的保證除濕效果。這種流程乙二醇溶液先經(jīng)過(guò)冷 機(jī)降溫，再經(jīng)過(guò)冰槽降溫，然后經(jīng)過(guò)板換。這樣可以保證比較大的溫差，而選 用的鋼制蓄冰槽，可以保證蓄冰槽穩(wěn)定的設(shè)計(jì)出水溫度，這樣的大溫差小流量 的設(shè)計(jì)，可以減小水路系統(tǒng)管徑，降低初投資。通過(guò)自控系統(tǒng)及優(yōu)化控制軟件 的作用，可以?xún)?yōu)化匹配蓄冰槽、雙工況冷機(jī)的開(kāi)啟，在滿(mǎn)足冷

8、負(fù)荷需求的同時(shí) 將整個(gè)冷站系統(tǒng)的設(shè)備耗電量降低到最小。所以根據(jù)本工程特點(diǎn)，選用雙工況冷機(jī)上游的串聯(lián)式蓄冰系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)白 天空調(diào)冷負(fù)荷的分析，適時(shí)適量的使雙工況冷機(jī)投入運(yùn)行，不但能夠全面高效 的滿(mǎn)足各種負(fù)荷情況的需求，而且節(jié)省了初投資。3、方案介紹3.1、 冰蓄冷系統(tǒng)原理流程冰蓄冷系統(tǒng)原理示意圖該系統(tǒng)供冷時(shí)，乙二醇溶液首先經(jīng)過(guò)冷機(jī)在空調(diào)工況下降溫以保持較高效 的工作，再經(jīng)冰槽的冷卻使乙二醇溶液的溫度進(jìn)一步降低，這樣板式換熱器的 進(jìn)出口處乙二醇溶液可以達(dá)到較大的溫差，從而使得在相同的負(fù)荷條件下，用 聯(lián)系統(tǒng)乙二醇溶液的流量較小，因此在相同的條件時(shí)用聯(lián)系統(tǒng)的乙二醇循環(huán)泵 小于并聯(lián)系統(tǒng)，從而使用聯(lián)系統(tǒng)的

9、設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用都優(yōu)于并聯(lián)系統(tǒng)，而且 串聯(lián)方式管路更加簡(jiǎn)單運(yùn)行可靠。3.2、 設(shè)計(jì)日負(fù)荷平衡策略設(shè)計(jì)日（100項(xiàng)荷）負(fù)荷分配策略：由于空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)日的逐時(shí)冷負(fù)荷較大，為了充分利用蓄冰槽和冷機(jī)的供冷能力，最大的降低系統(tǒng)運(yùn)行電費(fèi)，空調(diào)冷負(fù)荷由冷機(jī)和蓄 冰槽共同承擔(dān)。雙工況冷機(jī)在夜間的電力低谷時(shí)段23: 0007: 00進(jìn)行蓄冰，8個(gè)小時(shí)的低谷電即可蓄滿(mǎn)冰槽，此時(shí)雙工況冷機(jī)停止蓄冰工況運(yùn)行，從上午 09: 00開(kāi)始切換到 空調(diào)工況，與基載冷機(jī)、冰槽共同承擔(dān)空調(diào)冷負(fù)荷，夜間蓄冰時(shí)段冷負(fù)荷由基載冷機(jī)單 獨(dú)承擔(dān)。白天根據(jù)電價(jià)政策、負(fù)荷大小、冰槽冰量確定雙工況、基載冷機(jī)的開(kāi)啟，冷機(jī) 處于滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，效率

10、高，在這種運(yùn)行策略下，可以使得空調(diào)系統(tǒng)的供冷得到最優(yōu)化 的分配，并盡可能的降低了運(yùn)行費(fèi)用。蓄冰空調(diào)設(shè)計(jì)日負(fù)荷平衡表（100%時(shí)間負(fù)荷負(fù)荷分配（RD主機(jī)冷量（RT）冷損冰槽 冷量（RT）蓄冷 主機(jī)基載 主機(jī)冰槽 供冷空調(diào) 工況蓄冰工況（RD（RTH）00:00-01:00（谷）6510651009952.0199901:00-02:00（谷）6430643009812.0297802:00-03:00（谷）6340634009672.0394203:00-04:00（谷）6260626009532.0489304:00-05:00（谷）6100610009392.0583005:00-06:00

11、（谷）6020602009252.0675206:00-07:00（谷）5860586009112.0766107:00-08:00（平）56905690002.0765908:00-09:00（峰）80000800002.0685709:00-10:00（峰）2394672682104067202.0581410:00-11:00（ 峰）2701672682134767202.0446511:00-12:00（ 平）24311344682405134402.0405812:00-13:00（ 平）22961344682270134402.0378613:00-14:00（平）22151344

12、682189134402.0359514:00-15:00（平）200613246820132402.0359315:00-16:00（ 平）179267268243867202.0315316:00-17:00（ 平）156167268220767202.0294517:00-18:00（平）127567234126267202.0268018:00-19:00（ 峰）7320341391002.0228719:00-20:00（峰）8130341472002.0181320:00-21:00（峰）7080341367002.0144421:00-22:00（峰）70000700002.07

13、4222:00-23:00（峰）66700667002.07323:00-24:00（谷）65906590010092.01007總計(jì)（RTH）28671871612400755687167677483.3、非設(shè)計(jì)日負(fù)荷平衡策略80項(xiàng)荷段負(fù)荷分配策略：80%:荷段在該市的整個(gè)空調(diào)期出現(xiàn)的時(shí)間較長(zhǎng)，如何更合 理的分配空調(diào)負(fù)荷，調(diào)整好冷機(jī)、蓄冰槽的供冷，對(duì)制冷站空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用的節(jié)省很關(guān)鍵?；d冷機(jī)在此負(fù)荷段開(kāi)啟時(shí)間仍然比較長(zhǎng)，雙工況冷機(jī)23: 0007: 00時(shí)段利用低谷電價(jià)蓄冰，在電價(jià)相對(duì)較低的平電時(shí)段盡量使冷機(jī)多承擔(dān)負(fù)荷，其余由蓄冰槽承擔(dān)，在電價(jià)相 對(duì)較高的峰電時(shí)段， 冰槽取冷率允許的條件下，盡

14、量由冰槽承擔(dān)負(fù)荷。 在這種運(yùn)行策略下，可以使空調(diào)供冷得到最優(yōu)化的分配，盡可能的降低了運(yùn)行電費(fèi)。設(shè)計(jì)日100唾荷分布圖80項(xiàng) 荷蓄冰空調(diào)負(fù)荷平衡表時(shí)間負(fù)荷負(fù)荷分配（RD主機(jī)冷量（RT）冷損冰槽冷量（RT）蓄冷 主機(jī)基載 主機(jī)冰槽 供冷空調(diào)工況蓄冰工況（RT（RTH00:00-01:00（谷）5210521009952.0199901:00-02:00（谷）5140514009812.0297802:00-03:00（谷）5080508009672.0394203:00-04:00（谷）5010501009532.0489304:00-05:00（谷）4880488009392.0583005:0

15、0-06:00（谷）4820482009252.0675206:00-07:00（谷）4690469009112.0766107:00-08:00（平）45604560002.0765908:00-09:00（峰）64000640002.0701709:00-10:00（峰）191506821233002.0578110:00-11:00（ 峰）216167268280767202.0497211:00-12:00（ 平）194567268259167202.0437912:00-13:00（ 平）183767268248367202.0389513:00-14:00（平）1772672682

16、41867202.0347514:00-15:00（平）160567268225167202.0322215:00-16:00（ 平）14336726827967202.0314116:00-17:00（ 平）1249567682056702.0313917:00-18:00（平）1020672341767202.0312918:00-19:00（ 峰）58600586002.0254219:00-20:00（峰）65100651002.0188920:00-21:00（峰）56600566002.0132121:00-22:00（峰）56000560002.075922:00-23:00（峰

17、）53400534002.022423:00-24:00（谷）52705270010092.01007總計(jì)（RTH）229375271102617405527176774891605非設(shè)計(jì)日80m荷分布圖非設(shè)計(jì)日60%、30%負(fù)荷平衡策略分析方法同 80%負(fù)荷狀況，由于篇幅有限，在此省略。二、經(jīng)濟(jì)分析1、蓄冰空調(diào)系統(tǒng)蓄冰空調(diào)系統(tǒng)機(jī)房設(shè)備表序號(hào)設(shè)備名稱(chēng)技術(shù)參數(shù)功率數(shù)量單位1雙工況冷機(jī)700RT4272臺(tái)2基載冷機(jī)341RT2342臺(tái)3主機(jī)冷卻塔600m3/h222臺(tái)4基載冷卻塔350m3/h112臺(tái)5乙二醇水泵H=40m/Q=520m3/h903臺(tái)6冷凍泵H=32m/Q=720m3/h1103臺(tái)

18、7基載冷凍泵H=32m/Q=280m3/h553臺(tái)8主機(jī)冷卻泵H=32m/Q=600m3/h1103臺(tái)9基載冷卻泵H=32m/Q=350m3/h753臺(tái)10補(bǔ)給水泵H=32m/Q=12.4m3/h32臺(tái)11乙二醇補(bǔ)液泵H=13.5m/Q=4.8m3/h0.552臺(tái)12電子除垢儀600m3/h2個(gè)13電子除垢儀350m3/h2個(gè)14蓄冰槽7677RTH1組15板式換熱器2344KW3臺(tái)16乙二醇膨脹箱2.5m31個(gè)17乙二醇補(bǔ)液箱2.5m31個(gè)18乙二醇純?nèi)芤?00%屯溶液11.4噸19膨脹水箱0.5m31個(gè)20自控系統(tǒng)0.51套合計(jì)蓄冰系統(tǒng)機(jī)房年度運(yùn)行費(fèi)用日耗電量日運(yùn)行費(fèi)用運(yùn)行天數(shù)總運(yùn)行費(fèi)用K

19、WH元天元100%1荷段33890209041020904380須荷段28637170214576596560%荷段24872136214561295730%荷段13988635240254099合計(jì)1401842064單位面積25.0元2、常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)機(jī)房設(shè)備表序號(hào)設(shè)備名稱(chēng)技術(shù)參數(shù)功率數(shù)量單位1制冷主機(jī)1100RT6633臺(tái)2冷卻塔960m3/h37.53臺(tái)3冷凍泵H=40m/Q=800m3/h1604臺(tái)4主機(jī)冷卻泵H=32m/Q=960m3/h1604臺(tái)5系統(tǒng)補(bǔ)水泵H=32m/Q=12.4m3/h32臺(tái)6電子除垢儀960m3/h3個(gè)7膨脹水箱0.5m31個(gè)8自控系統(tǒng)0.51套合計(jì)常規(guī)系統(tǒng)機(jī)房年度運(yùn)行費(fèi)用日耗電量日運(yùn)行費(fèi)用運(yùn)行天數(shù)總運(yùn)行費(fèi)用KWH元天元100%1荷段32204237051023705580%1荷段26556194194587384860%荷段22187162244573009330%荷段147701055040421981合計(jì)140226