冰雪世界會議中心冰蓄冷空調(diào)設(shè)計

1、冰雪世界會議中心冰蓄冷空調(diào)設(shè)計清華大學(xué)建筑設(shè)計研究院 華君 劉建華 陳矣人摘要 本文從設(shè)備配置、運行策略、優(yōu)化控制等方面介紹了冰雪世界會議中心冰蓄冷空調(diào)工程的設(shè)計，并與常規(guī)電制冷空調(diào)系統(tǒng)進行了經(jīng)濟比較，指出冰蓄冷空調(diào)的意義及發(fā)展前景。關(guān)鍵詞 冰蓄冷 運行控制 經(jīng)濟分析1 建筑概況冰雪世界會議中心位于北京市潮白河畔，為滑雪館的配套設(shè)施，其主體建筑在滑雪館的雪道正下方，總建筑面積為26700平方米。主要由客房及群房兩部分組成，客房面積為13679平方米；群房的功能有會議、餐廳、廚房、多功能廳、體檢中心、設(shè)備用房等，面積為13021平方米。地下二層，地上十層，建筑高度為43.35米。圖1為該會議中心

2、的正立面圖。原滑雪館已于2005年已建成，多種原因使得該滑雪館制冷機未設(shè)置備用機組，此次會議中心制冷系統(tǒng)的設(shè)計需要考慮到為滑雪館制冷系統(tǒng)提供備用的可能。圖1 會議中心正立面圖2 設(shè)計基本數(shù)據(jù)2.1 電價政策及電價結(jié)構(gòu)冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)對電網(wǎng)移峰的意義在此不再贅述，影響冰蓄冷項目經(jīng)濟性的一個重要原因，是當?shù)氐碾妰r政策及電價結(jié)構(gòu)。項目所在地北京市順義區(qū)的峰谷電時段及相應(yīng)商業(yè)用電電價如表1：表1 建筑所在地商業(yè)電價時段尖峰電時段 11:00-13:00, 20:00-21:00 高峰電時段 10:00-11:00, 13:00-15:00平電時段 7:0010:00，15:00-18:00 ,21:00

3、-23:00低谷電時段 23:00-7:00電價 （元/kWh）1.2653 1.1583 0.7175 0.3019從表1可看出，尖峰電價與低谷電價的比為4：1，高峰電價與低谷電價的比為3.83：1，這對該建筑采用冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)提供了很好的電價基礎(chǔ)。2.2設(shè)計日逐時冷負荷經(jīng)逐時冷負荷計算，設(shè)計日總冷負荷為36423 kW，最大小時冷負荷（峰值）為3400 kW，作為賓館，其夜間也有一部分冷負荷。設(shè)計日的冷負荷曲線見圖2。KW3500300025002000150010005000時間設(shè)計日逐時冷負荷分布對照表1和圖2，可以看出，該建筑在電價的尖峰和高峰時段逐時冷負荷較大，在平電及低谷電時段有

4、較低的連續(xù)的負荷，其負荷特點決定了該系統(tǒng)設(shè)置基載主機更為合理。3 冰蓄冷系統(tǒng)設(shè)計 3.1概述冰蓄冷系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)綜合考慮多方面的因素，如建筑的規(guī)模、使用性質(zhì)、設(shè)計日的冷負荷曲線以及所能采用的蓄冷裝置的特性等等。建筑有可能提供的使用空間對蓄冷裝置的選擇有很大的限制。就本建圖2筑而言，采用導(dǎo)熱塑料（聚乙烯）蓄冰盤管，該盤管一般做成整體式的蓄冰桶，為內(nèi)融冰方式。3.2蓄冷系統(tǒng)的確定及主要設(shè)備該建筑采用部分蓄冷的方式，在電網(wǎng)的尖峰及高峰時段，蓄冷設(shè)備提供部分空調(diào)負荷。雙工況主機位于蓄冰設(shè)備的上游，為串聯(lián)方式。同時考慮到連續(xù)空調(diào)負荷的比例設(shè)置基載主機一臺。從系統(tǒng)運行的安全性及經(jīng)濟性的角度出發(fā)，設(shè)置了板式換

5、熱器，由乙二醇換取冷凍水（供回水溫度為7/12）向空調(diào)系統(tǒng)供冷。蓄冷系統(tǒng)流程見圖3。表2是蓄冷系統(tǒng)的主要設(shè)備。圖3表2設(shè)備名稱基載主機雙工況主機 主要技術(shù)參數(shù) Q=823KW N=158KW 供回水溫度7/12 系統(tǒng)的主要設(shè)備 數(shù)量1臺 蓄冷系統(tǒng)流程圖 空調(diào)工況 Q=791KW N=155KW 供回水溫度7/12 1臺蓄冰工況 Q=524KW N=145KW 供回水溫度-5.6/-2.4導(dǎo)熱塑料蓄冰盤管板式換熱器（融冰用）冷凍水泵（基載主機用）冷凍水泵（融冰用） 蓄冷量555RTh 1套 換熱量2600kW 1套 G=155t/h H=27.5m N=18.5KW r=2900r/min 效率

6、76 2臺 G=500t/h H=27m N=55.0KW r=1450r/min 效率76 2臺3臺 冷卻水泵（基載/雙工況主機用） G=200t/h H=26m N=22KW r=2900r/min 效率763.4蓄冷系統(tǒng)的運行該建筑蓄冷系統(tǒng)在100%負荷時采用主機優(yōu)先的運行方式，基載主機的供冷量為15685kWh，雙工況主機的供冷量為11139kWh，融冰的供冷量為599kWh，雙工況的主機制冰量為4192kWh，氨制冷機的制冰量為5512kWh（供滑雪館使用）。設(shè)備的運行情況見表3。負荷的分配見圖4.表3 100%負荷時運行策略時段23：00-7：00 （低谷電時段）7：00-8：00

7、 （平電時段）22：0023：00 （平電時段）設(shè)備運行情況 基載主機供冷 氨制冷機制冰、雙工況主機制冰 基載主機、雙工況主機供冷 基載主機、融冰聯(lián)合運行供冷 9：0022：00 （平電、高峰、尖峰時段） 基載主機、雙工況主機、融冰聯(lián)合運行供冷KW3500300025002000150010005000時間圖4 100%負荷時負荷分配示意圖蓄冷系統(tǒng)在60%負荷運行時，在用電尖峰時段，全部采用融冰供冷，用電高峰時段，開啟基載主機，其余不足部分由融冰供冷來補充。蓄冷系統(tǒng)在30%負荷運行時，在用電尖峰及高峰時段，全部采用融冰供冷，不開啟基載主機。部分負荷時負荷分配示意圖從略。4 冰蓄冷系統(tǒng)的控制該建

8、筑設(shè)置手動控制和自動控制系統(tǒng)。自動控制系統(tǒng)能實現(xiàn)根據(jù)室外溫度自動選擇主機優(yōu)先或融冰優(yōu)先。采用可編程控制器（PLC），對所有設(shè)備進行實時監(jiān)控，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序解決制冷機組和蓄冷設(shè)備之間供冷負荷分配的問題。部分負荷時融冰優(yōu)先，盡可能的保證將蓄冷設(shè)備的冷量釋放，充分發(fā)揮冰蓄冷系統(tǒng)移峰填谷的作用。在監(jiān)控計算機脫機狀況下，系統(tǒng)可由控制柜操作面板手動控制?？刂葡到y(tǒng)可根據(jù)空調(diào)實際的冷負荷，在各工況下控制制冷主機啟停臺數(shù)及各設(shè)備的連鎖啟停。5 經(jīng)濟性分析冰蓄冷與常規(guī)空調(diào)相比，其經(jīng)濟性也是大家關(guān)心的問題。分析該系統(tǒng)的經(jīng)濟性，一般從初投資和日常的運行費用兩個角度與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)進行比較，最終以投資回收期來體現(xiàn)。經(jīng)

9、濟分析的前提是在壽命期內(nèi)電價不變，空調(diào)滿負荷所占時數(shù)為2.3%，75%負荷所占時數(shù)為41.5%，50%負荷所占時數(shù)為46.1%，25%負荷所占時數(shù)為10.1%。冰蓄冷系統(tǒng)的運行費用需分不同的負荷段，進行逐時計算。通過計算可知，該建筑冰蓄冷系統(tǒng)一次性初投資比常規(guī)電制冷系統(tǒng)高出85萬元，每年的運行費用節(jié)省25.8萬元，按照靜態(tài)投資回收期的算法，回收年限為3.3年，遠遠低于制冷系統(tǒng)的壽命期。6 結(jié)束語冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)在移峰填谷、均衡用電負荷、提高電力投資效益等方面具有明顯的優(yōu)點，但對于業(yè)主來說，選擇空調(diào)系統(tǒng)的主要原則之一就是經(jīng)濟性。目前由于電力增容費的取消，冰蓄冷在一次投資方面略顯較高，在設(shè)計中更要合

10、理地匹配基載主機與蓄冰設(shè)備的容量，以最優(yōu)的策略運行，使得冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的投資回收期限最短。7 參考文獻嚴德隆，張維君. 空調(diào)蓄冷應(yīng)用技術(shù). 北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.彥啟森，蓄冷空調(diào)設(shè)計. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，1995作者介紹：華君，女，1973年10月生，高級工程師，通訊地址：清華大學(xué)建筑設(shè)計研究院，郵編：100084電話：（010）62792029，傳真：（010）62792212E-mail：huajunT冰雪世界會議中心冰蓄冷空調(diào)設(shè)計作者：作者單位：華君， 劉建華， 陳矣人清華大學(xué)建筑設(shè)計研究院相似文獻(10條)1.期刊論文 丁云飛.趙運超.周孝清.DING Yun-f

11、ei.ZHAO Yun-chao.ZHOU Xiao-qing 夏熱冬暖地區(qū)公共建筑空調(diào)排風熱回收模式探討 -建筑科學(xué)2007,23(12)本文分析了夏熱冬暖地區(qū)公共建筑空調(diào)新風負荷特征,研究了不同排風熱回收模式下的節(jié)能效果.結(jié)果表明,當采用全熱回收模式時,新風負荷降低60%以上,建筑空調(diào)冷負荷降低18%23%;而采用顯熱回收模式時,新風負荷降低5%20%,建筑空調(diào)冷負荷僅降低8%.可見,夏熱冬暖地區(qū)公共建筑空調(diào)排風全熱回收模式具有較好的節(jié)能效益.2.學(xué)位論文 劉海燕 我國公共建筑空調(diào)系統(tǒng)能耗現(xiàn)狀及節(jié)能技術(shù)研究 2006隨著我國城市建設(shè)的高速發(fā)展，建筑能耗逐年大幅度上升，已成為中國能源消費的主

12、體之一。我國建筑能耗在社會總能耗中的比重越來越大，特別是近十年來我國公共建筑大量增加，公共建筑成為建筑中的用能大戶，其空調(diào)系統(tǒng)高能耗問題逐漸突出。然而，我國在公共建筑空調(diào)系統(tǒng)能耗方面的研究還沒有全面展開，且研究水平地域差別大。因此，我國各地區(qū)進行關(guān)于公共建筑空調(diào)系統(tǒng)能耗狀況及節(jié)能技術(shù)在公共建筑空調(diào)系統(tǒng)中節(jié)能潛力的研究是十分必要的。論文分析了節(jié)能技術(shù)在我國公共建筑空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用狀況，探討了各種節(jié)能技術(shù)在我國公共建筑空調(diào)系統(tǒng)中的適用性和節(jié)能能力。并以某酒店水系統(tǒng)改造為例，通過測試和計算，重點研究了變頻技術(shù)在空調(diào)水系統(tǒng)中的節(jié)能效果及變水量系統(tǒng)對冷水機組性能的影響。對我國公共建筑的能源利用情況進行了

13、詳細的闡述，鑒于空調(diào)在公共建筑中所處的主要能耗地位，以空調(diào)系統(tǒng)的能耗為重點，應(yīng)用模擬分析軟件DeST，以鄭州市某典型公共建筑為例，模擬分析了相關(guān)節(jié)能技術(shù)在公共建筑空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用。探討了在冬夏兩季不同的室內(nèi)設(shè)定溫度對建筑能耗的影響以及分別采用不同新風比、熱回收技術(shù)、變頻技術(shù)在公共建筑空調(diào)系統(tǒng)中的節(jié)能潛力。本研究所得數(shù)據(jù)和相關(guān)分析具有一定的代表性，將為科學(xué)、合理地制定適合鄭州的建筑節(jié)能標準、法規(guī)和激勵政策提供依據(jù)，也能為相關(guān)研究提供參考。 通過對某一公共建筑進行了建筑環(huán)境的主觀評價調(diào)查，采用以問卷調(diào)查滿意度百分比統(tǒng)計的方法，對室內(nèi)環(huán)境、室內(nèi)空氣品質(zhì)、室內(nèi)熱舒適環(huán)境、視覺環(huán)境、環(huán)境及綜合環(huán)境進行了

14、調(diào)查。對公共建筑室內(nèi)環(huán)境存在的問題進行了一定的歸納，并提出了具體的改進措施。對公共建筑的室內(nèi)綜合環(huán)境改進有一定的參考價值。3.期刊論文 陳燦 公共建筑空調(diào)能耗存在的主要問題及節(jié)能措施 -科協(xié)論壇（下半月）2009(4)本文對多個項目的冷源系統(tǒng)進行測試、調(diào)查,對結(jié)果進行分析討論,指出了現(xiàn)有公共建筑冷源系統(tǒng)在系統(tǒng)配置、運行管理、自動控制方面存在的普遍問題和節(jié)能潛力,為空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計、運行以及自動控制等方面提出了建議.4.會議論文 余曉平.付祥釗 既有公共建筑空調(diào)工程能效診斷程序探討 2008現(xiàn)有公共建筑存量大，能源浪費大，節(jié)能降耗形勢嚴峻，而政府在推進建筑節(jié)能改造方面政策性投入資金有限、各種社會資

15、源還沒有充分調(diào)動的情況下，有必要對現(xiàn)有建筑進行篩選，重點對部分建筑開展節(jié)能改造，然后通過示范推廣，最后達到對所有高能耗建筑進行有效改造的目的。 本文從建筑壽命周期能效水平角度，闡述了空調(diào)工程設(shè)計能效比、裝機能效比和運行能效比的概念，建立了對既有建筑空調(diào)工程能效診斷的基本程序，分析了開展建筑節(jié)能降耗需要解決的相關(guān)問題和途徑。5.期刊論文 吳澤玲.龍惟定.Wu Zeling.Long Weiding 上海公共建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能改造與空調(diào)運行模式的優(yōu)化分析 -暖通空調(diào)2008,38(3)利用 DOE-2 軟件模擬計算了上海地區(qū)公共建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能改造后,不同空調(diào)運行模式下建筑空調(diào)耗冷量與供暖耗熱量;分

16、析了不同空調(diào)運行模式下,節(jié)能改造后全年空調(diào)、供暖能耗相對變化率規(guī)律及其原因,認為圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能改造的節(jié)能效果要結(jié)合具體的建筑情況、空調(diào)運行模式等綜合確定.6.會議論文 魏明華.付祥釗.卜增文 深圳市公共建筑不同空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計能效比的比較 2008本文以4個2005年7月1日以后設(shè)計公共建筑空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計能效比DEER為基礎(chǔ)，通過對比分析，得到已有文獻中關(guān)于深圳市大型離心式冷水機組下空調(diào)系統(tǒng)DEER限值偏高、深圳市VRV系統(tǒng)DEER大于重慶市VRV系統(tǒng)DEER、水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的DEER小于離心式冷水機空調(diào)系統(tǒng)DEER和VRV+新風全熱交換器空調(diào)系統(tǒng)DEER等結(jié)論。7.期刊論文 林真國.張素云.付祥

17、釗.肖益民.楊李寧.Lin Zhenguo.Zhang Suyun.Fu Xiangzhoo.Xiao Yimin.Yang Lining 重慶市酒店類建筑空調(diào)工程設(shè)計能效比調(diào)研 -暖通空調(diào)2009,39(2)調(diào)研了重慶市12個酒店建筑的空調(diào)工程設(shè)計,從冷熱源系統(tǒng)、水系統(tǒng)、風系統(tǒng)和整個空調(diào)工程等方面分析了空調(diào)設(shè)計能效比.結(jié)果表明,冷熱源系統(tǒng)設(shè)計能效比對整個空調(diào)工程設(shè)計能效比的影響最大,設(shè)計中要避免冷熱源系統(tǒng)裝機容量超出設(shè)計負荷過多和空調(diào)冷熱水泵兼用而不作調(diào)節(jié),盡量減少采用定風量全空氣系統(tǒng)等,可有效提高空調(diào)工程設(shè)計能效比.調(diào)研結(jié)果反映出重慶市酒店類建筑空調(diào)工程節(jié)能設(shè)計水平參差不齊,如以各設(shè)計能效比的平均值作為設(shè)計最低標準,將使公共建筑空調(diào)工程的節(jié)能設(shè)計水平得到提升.8.會議論文 牛利敏.宋業(yè)輝.曹勇.路賓 大型公共建筑冷源系統(tǒng)能耗調(diào)查和主要問題分析 2008本文對四個典型城市多個項目的冷源系統(tǒng)進行測試、調(diào)查，給出了部分測試調(diào)查結(jié)果，并對結(jié)果進行分析討論，指出了現(xiàn)有公共建筑冷源系統(tǒng)在系統(tǒng)配置、運行管理、自動控制方面存在的普遍問題和節(jié)能潛力，為空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計、運行提出了建議。9.會議論文 李愷淵.王景剛 冷卻塔輔助冷卻地源熱