某新建辦公樓水蓄冷集中空調系統(tǒng)設計分析

1、*某新建辦公樓水蓄冷集中空調系統(tǒng)技術分析北京時空筑城建筑設計有限公司 楊 飛 *李小華 姜言濤華電華源人工環(huán)境工程有限公司 楊凱青袁照旺摘 要 介紹了一個水蓄冷空調系統(tǒng)的構成及運行情況,分析了蓄冷水池在各種空調負荷下的運行情況,對系統(tǒng)進行了性能評價。認為利用消防水池兼作水蓄冷,可以節(jié)約初投資和運行費,指出了水蓄冷系統(tǒng)設計特點和運行策略。關鍵詞 水蓄冷;性能分析;運行策略Technical Analysis of Chilled Water Storage System for MIIT BuildingYang Fei, Li Xiaohua, Jiang Yantao, Yang Kaiqi

2、ng and Y uan ZhaowangAbstract Presents a project with the chilled water thermal storage system. Describes its constitution and opetation. Analy-ses its opetation in different air condition load. Holds that the fire storage tank can also serve as a chilled water pool so to reduce both the first cost

3、and operation costs. Points out the characteristics which should be noted in design and run.Keywords Chilled water thetmal storage; System analysis; Run strategy楊飛,男,1977年11月生,大學,工程師100036 北京市海淀區(qū)玉淵潭南路85號君安寫字樓5層北京時空筑城建筑設計有限公司(01068250052-290E-mail:yangfei 收稿日期:2010-1-80引言為了響應國家節(jié)能號召,使非空調使用時間與空調使用時間和電網

4、高峰與低谷同步時,將電網高峰時間的空調用電量轉移至電網低谷時使用以期達到平衡電網負荷,進而做到節(jié)約電費的目的,本工程采用水蓄能技術。水蓄冷中央空調是指建筑物空調時間所需要冷量的部分或全部在非空調時間利用蓄冷介質的顯熱等特性,將能量儲存起來,然后根據空調負荷要求釋放這些冷量,這樣在用電高峰時期就可以少開甚至不開主機。當非空調使用時間與空調時間和電網高峰與低谷同步時,就可以將電網高峰時間的空調用電量轉移至電網低谷時使用,達到節(jié)約電費的目的。在一般大樓中,空調系統(tǒng)用電量占總耗電量的35%65%,而制冷主機的電耗在空調系統(tǒng)中又占65%75%。在常規(guī)空調設計中,冷水主機及輔助設備容量均按尖峰負荷來選配,

5、這不僅使空調系統(tǒng)的電力容量增大,而且使得主機等空調設備在絕大部分情況下均處于部分負荷狀態(tài)運行,顯得很不經濟?？照{負荷的分布在一年之內極不均衡,尖峰負荷約占總運行時間的6%8%,如果設計中能選擇與實際冷負荷相匹配的制冷機,而且讓其在絕大多數情況下高效運行,這對空調系統(tǒng)節(jié)能是十分有利的。水蓄冷從系統(tǒng)構成上來說只是在常規(guī)空調系統(tǒng)的基礎上增加了一套蓄冷裝置,其它各部分在結構上與常規(guī)空調并無不同,它在使用范圍方面也與常規(guī)空調基本一致。1概述本項目為某新建辦公樓水蓄冷中央空調系統(tǒng)工程,中央空調系統(tǒng)夏季采用水蓄冷?？照{機房設于地下一層。根據負荷計算,夏季設計日尖峰負荷為4500 kW 。本大樓主要為辦公使用

6、,從建筑整體規(guī)劃而言必須設置消防水池,消防水池只是在出現火災情況下使用,其使用率很低。為了充分利用消防水池,提高整體系統(tǒng)的使用率,故而從設計初期就考慮采用水蓄冷方案,利用消防水池做蓄冷水池,在出現火警情況下消防水池仍然可以當作消防水池來利用,這樣就能充分利用現場一切可以使用的條件,使得整座大樓的整體利用率上升。本系統(tǒng)采用此種方式,年節(jié)約運行費用約30萬元。以下就針對本項目的性能特點做一介紹。*w ww .z hu lo ng .co m2系統(tǒng)流程本工程主要特點是充分利用消防水池,由于水池自身蓄冷能力有限,從系統(tǒng)整體效率考慮,我們設置一臺主機來進行蓄冷,設置兩臺基載主機來輔助供冷。圖1為本系統(tǒng)的

7、蓄冷流程示意圖。 目前,此種流程的水蓄冷系統(tǒng)已被廣泛應用。一般在確定制冷機容量與蓄冷槽的容量時,先根據消防水池的容量來計算出蓄冷量,然后根據剩余負荷量來確定制冷機組的制冷量。最后校核一下冷水機組能否滿足夜間蓄冷的需要。3蓄冷水槽眾所周知,水蓄冷是利用水的顯熱實現冷量的儲存。因此,一個設計合理的蓄冷系統(tǒng)應通過維圖2 溫度分層式系統(tǒng)4系統(tǒng)配置系統(tǒng)配置列于表1。持盡可能大的蓄水溫差并防止冷水與熱水的混合來獲得最大的蓄冷效率。在水蓄冷技術中,關鍵問題是蓄冷罐的結構形式應能防止所蓄冷水與回流熱水的混合,從而使得最大限度的利用其蓄冷量。目前水蓄冷的主要形式:水蓄冷分類a .迷宮式系統(tǒng):有旋渦b .隔膜式系

8、統(tǒng):有破損c .多槽式系統(tǒng):管道復雜、閥門多、效率高d .溫度分層系統(tǒng)溫度分層系統(tǒng)(見圖2能有效的防止冷水與熱水的混合來獲得最大的蓄冷效率。所以,本方案采用蓄冷效果好、運行可靠的溫度分層式系統(tǒng)。圖1 蓄冷流程示意圖表1w ww .z hu lo ng .co m 5運行策略分析水蓄冷系統(tǒng)的運行必須優(yōu)先滿足在任意時刻主機+水槽蓄冷量能夠滿足大樓末端的使用要求,同時在電價高峰段考慮使用所蓄的冷負荷,且保證在白天能盡可能多的使用夜間所蓄的冷量,這樣才能最大限度的節(jié)約能量,同時為用戶節(jié)約運行成本。5.1100%設計日(見圖3 圖3 大樓設計日儲冷空調運行策略a. 主機蓄冷模式(1:00-6:00這期間

9、為電力低谷時段,一臺雙工況水源熱泵主機全力蓄冷,至6:00時系統(tǒng)總蓄冷量達到6600k W ,儲存在蓄水裝置中。b. 主機與水槽聯(lián)合供冷模式(8:00-19:00在100%負荷日,因負荷達到設計最高值,需要主機開啟,同時水槽供冷,才能滿足末端冷負荷需求。主機大部分時間都滿負荷運行,優(yōu)先滿足部分冷負荷,其余部分由蓄冷槽滿足。c. 主機單獨供冷模式(7:00-8:00,19:00-21:00這期間只開基載主機,靠主機單獨制冷來滿足負荷要求。5.270%設計日(見圖4 圖4 70%負荷儲冷空調運行策略 a. 主機蓄冷模式(1:00-6:00這期間為電力低谷時段,一臺雙工況水源熱泵主機全力蓄冷,至6:

10、00時系統(tǒng)總蓄冷量達到6600k W ,儲存在蓄水裝置中。圖5 50%負荷儲冷空調運行策略a.主機蓄冷模式(1:00-6:00這期間為電力低谷時段,一臺雙工況水源熱泵主機全力蓄冷,至6:00時系統(tǒng)總蓄冷量達到6600k W ,儲存在蓄水裝置中。b. 主機與水槽聯(lián)合供冷模式(10:00-17:00因負荷比較高,需要主機與水槽聯(lián)合供冷,才能滿足末端冷負荷需求。主機大部分時間都滿負荷運行,優(yōu)先滿足部分冷負荷,其余部分由蓄冷槽滿足。c. 水槽單獨供冷模式(18:00-21:00這期間,靠水槽單獨制冷來滿足負荷要求。d. 主機單獨供冷模式(7:00-10:00,17:00-18:00這期間只開主機,靠主

11、機單獨制冷來滿足負荷要求。5.430%設計日(見圖6a. 主機蓄冷模式(1:00-6:00這期間為電力低谷時段,一臺雙工況水源熱泵主機全力蓄冷,至6:00時系統(tǒng)總蓄冷量達到6600k W ,儲存在蓄水裝置中。b. 主機與水槽聯(lián)合供冷模式(14:00-15:00因負荷比較高,需要主機與水槽聯(lián)合供冷,才能滿足末端冷負荷需求。主機大部分時間都滿負荷b. 主機與水槽聯(lián)合供冷模式(10:00-15:00因負荷比較高,需要主機與水槽聯(lián)合供冷,才能滿足末端冷負荷需求。主機大部分時間都滿負荷運行,優(yōu)先滿足部分冷負荷,其余部分由蓄冷槽滿足。c. 水槽單獨供冷模式(18:00-21:00這期間靠水槽單獨制冷來滿足

12、負荷要求。d. 主機單獨供冷模式(7:00-10:00,15:00-18:00這期間只開主機,靠主機單獨制冷來滿足負荷要求。5.350%設計日(見圖5w ww .z hu lo ng .co m運行,優(yōu)先滿足部分冷負荷,其余部分由蓄冷槽滿足。c. 水槽單獨供冷模式(10:00-14:00,18:00-21:00這期間,靠水槽單獨制冷來滿足負荷要求。d. 主機單獨供冷模式(7:00-10:00,14:00-18:00這期間只開主機,靠主機單獨制冷來滿足負荷要求。圖6 30%負荷儲冷空調運行策略6運行費用計算(詳見表27結論通過前述分析可以看出本系統(tǒng)有以下一些突出優(yōu)點:(1用原有消防水池來作為蓄冷水槽,只需增加防水保溫即可,可降低系統(tǒng)初投資。(2同時蓄冷系統(tǒng)用于空調系統(tǒng)的削峰,可以降低系統(tǒng)的裝機容量,也可減少配電容量,從而減少配電設施費。(3在運行上而言系統(tǒng)運行較為方便,在系統(tǒng)自控控制下,可減少人為操作;同時大大降低系統(tǒng)的運行費用。(4利用