项目冰蓄冷系统设计

1、某项目冰蓄冷空调系统设计摘 要 以实际设计案例介绍了冰蓄冷空调系统的设计方法，运行策略的选择，分析了该技术在实际应用中应注意的问题，并与常规电制冷方式进行了经济性比较。关键词 冰蓄冷；负荷分析；运行策略；经济分析；注意问题1、 工程概述该项目位于石家庄，总体布局分为a、b、c三个功能不同的区域。项目占地55012m2，其中a、b区为44628m2，c区为10384m2。项目建筑面积约40万m2。二、 空调蓄冷系统简介 空调蓄冷技术，即是在电力负荷很低的夜间用电低谷期，采用电动制冷机制冷，利用蓄冷介质的显热或潜热特性，用将冷量储存起来，在电力负荷较高的白天，将储存的冷量释放出来，以满足建筑物空调

2、的需要。在蓄冷应用技术中，多采用水蓄冷、冰蓄冷的方式。空调蓄冷系统使用的前提条件：1、 合适的电费结构及其它优惠政策。电力峰、谷差价越大，对蓄冷系统越有利。其它优惠政策主要体现在少收或免收电力增容费以及移峰电力补贴等。2、 空调冷负荷在用电峰、谷时段有一定的不均衡性。在电力谷时冷负荷越小或无负荷，制冷机组才有利于在低电价是制冷蓄冷。三、夏季空调负荷分析 本项目设置一个中央机房，为a、b区的商业、办公提供冷源。经过计算，该项目的设计计算总负荷为：157888.2kw.h。 该项目冷负荷较大，若采用一次电制冷，冷冻机数量多，用电负荷大，且水循环系统也较为庞大，运行费用很高；由于该项目的性质，夜间几

3、乎没有冷负荷。因此，在本项目中采用部分负荷冰蓄冷技术，利用夜间电力资源充沛，且价格较低的优势，进行畜冰；在白天峰值时，利用冰的蓄冷量进一步降低冷冻水水温，（可以将一般冷水机组的7出水温度降低为5左右）这样既可以降低冷水机组的运行费用，又可以减少冷冻水循环系统的一次投资和运行费用，同时系统末端可以节约20的投资，系统风道、水管尺寸均可以相应减小20左右，可提高建筑物的有效利用空间。根据电力系统的统计资料表明：市电供应的高峰值与大部分建筑空调冷量峰值的出现时间是基本一致的，而在夜间负荷较低。因此，为了充分利用低谷时的电力资源，解决峰值时电力紧张的问题，石家庄采取电力分时计费的方式，这样可以充分利用

4、现有电力资源，缓解电力供求矛盾；同时峰谷电价政策将给用户带来极其客观的经济回报。时段 各时段起始时间电价(元/kwh)高峰期8:00 -11:000.80618:00 - 23:00平段期7:00 - 8:00 0.54311:00 - 18:00低谷期23:00 - 7:000.280表：石家庄分时电价 综上所述，在本项目中采用电制冷结合部分冰蓄冷技术为建筑物供冷。四、蓄冰系统计算 1、总蓄冰量按总负荷的40考虑：157888.2 kw.h×0.463155.3 kw.h 2、考虑95融、制冰率，则制冰总量为： 63155.3 kw.h÷0.9566479.3 kw.h

5、3、 根据建筑特性，选用bac：tsc-l592m型冰盘管，单台蓄冰量为296th：66479.3÷（296×3.517）63.8个 4、考虑3融、制冰衰减系数：冰盘管数量：63.8÷0.9766个则总蓄冰量为：296×66×3.51768708.1kw.h 5、制冷机组配备：主机选用york：ysfzs55cne，制冰工况：1213kw运行时间为：23：007：00项目选用8台制冷主机，其中一台主机满足供夜间空调负荷。6、制冷系统原理图五、运行策略蓄冰系统能以下几种工作模式运行：1、100%负荷运行策略100%负荷蓄冰运行策略时段逐时负荷二工

6、况主机融冰二工况主机供冷量供冷量制冰量0:0000 0 8313.71:0000 0 8173.02:0000 0 8074.73:0000 0 7999.84:0000 0 7935.75:0000 0 7733.46:0000 0 7259.77:0000 0 0 8:0060790 6079 0 9:0075980 7598 0 10:00115496000 5549 0 11:00121576000 6157 0 12:001337312000 1373 0 13:0014284 12000 2284 0 14:001458812000 2588 0 15:001519612000 3

7、196 0 16:001458812000 2588 0 17:001291712000 917 0 18:00121576000 6157 0 19:0097263000 6726 0 20:0075981500 6098 0 21:0060790 6079 0 22:0000 0 0 23:0000 0 8491.0总63389 63981.02、60%负荷蓄冰运行策略：60%负荷蓄冰运行策略时段逐时负荷二工况主机融冰二工况主机供冷量供冷量制冰量0:00000 8313.71:00000 8173.02:00000 8074.73:00000 7999.84:00

8、000 7935.75:00000 7733.46:00000 7259.77:00000 0 8:00364703647 0 9:00455904559 0 10:00692906929 0 11:00729407294 0 12:00802460002024 0 13:008571 60002571 0 14:00875360002753 0 15:00911860003118 0 16:00875360002753 0 17:00775015006250 0 18:00729407294 0 19:0058360 5836 0 20:00455904559 0 21:0036470364

9、7 0 22:00000 0 23:00000 8491.0总计947333150063233 63981.03、30%负荷蓄冰运行策略：30%负荷蓄冰运行策略时段逐时负荷二工况主机融冰二工况主机供冷量供冷量制冰量0:000 0 0 0 1:000 0 0 8491 2:000 0 0 8313.73:000 0 0 8173.04:000 0 0 8074.75:000 0 0 7999.86:000 0 0 7935.77:000 0 0 08:0018240 1824 0 9:0022790 2279 0 10:0034650 3465 0 11:0036470 3647 0 12:00

10、40120 4012 0 13:004285 0 4285 0 14:0043770 4377 0 15:0045590 4559 0 16:0043760 4376 0 17:0038750 3875 0 18:0036470 3647 0 19:0029180 2918 0 20:0022790 2279 0 21:0018240 1824 0 22:000 0 0 0 23:000 0 0 0 总计47367 0 47367 48988 运行策略说明:a：主机单制冰时段 23：00-7：00 此间为电力低谷期，电价低廉。主机设定为制冰工况并满足负荷运转，所制得的冷量全部以冰储存起来，供白

11、天冷负荷高峰期使用。b：融冰 + 主机供冷时段 9：00-20：00此时段内尽量使用融冰制冷,同时主机部分满负荷运行，尽量提高主机效率。c：单融冰供冷时段此时段为高价电时段,冷却塔及主机均关闭，避开电力高峰期，仅以融冰来满足冷负荷的需求，将系统的高峰用电量降至最低，以节约运行成本。d：制冷机单供冷时段 此时段,冷负荷完全由主机提供。在夜间运行中可采用此策略。六、经济效益分析1、 初投资比较初投资项目电制冷蓄冰电制冷制冷机组1000万元1500万元蓄冰盘管150万元/土建蓄冰槽100万元循环水泵400万元250万元冷却塔100万元150万元换热器200万元/补水定压装置50万元30万元自动控制2

12、00万元60万元施工费用250万元100万元机房面积800平方米500平方米小计2690万元2240万元机房面积按3000元/平方米计算电力负荷约4000kva约7500kva电力设备400万元750万元电力贴费800万元1500万元投资小计3890万元4490万元系统初投资差额600万元由以上统计可见，采用蓄冰技术的初投资较常规电制冷系统增加450万元，约占总投资的20%，但由于采用蓄冰技术导致的电力负荷降低可节约的电力扩容费及设备初装费等约1050万元，因此采用蓄冰技术总的初投资较常规电制冷系统节省约600万元。2、 运行费用比较：运行费用项目时段电制冷蓄冰电制冷100%负荷40天23：0

13、0-7:0063981÷3.5×0.280元×40天=20.4万元08:00 -11:0012000÷4.5×0.806元×40天+25383÷40×0.806元×40天=10.6万元37383÷4.5×0.806元×40天=26.8万元18:00 - 23:0010500÷4.5×0.806元×40天+25383÷40×0.806元×40天=9.6万元35560÷4.5×0.806元×

14、40天=25.4万元7:00-8:006079÷40×0.543元×40天=0.4万元6079÷4.5×0.543元×40天=3万元11:00-18:0078000÷4.5×0.543元×40天+19103÷40×0.543元×40天=38.6万元97103÷4.5×0.543元×40天=46.8万元小计79.610260%负荷70天23：00-7:0063981÷3.5×0.280元×70天=35.8万元08:00

15、 -11:0022429÷40×0.806元×70天=3.1万元22429÷4.5×0.806元×70天=28.1万元18:00 - 23:0021336÷40×0.806元×70天=3.0万元21336÷4.5×0.806元×70天=26.8万元7:00-8:003647÷40×0.543元×70天=0.3万元3647÷4.5×0.543元×70天=3.1万元11:00-18:0031500÷4.5

16、15;0.543元×70天+24010÷40×0.543元×70天=28.8万元55510÷4.5×0.543元×70天=46.9万元小计71104.830%负荷250天包含过渡季节及冬季内区制冷23：00-7:0048988÷3.5×0.280元×250天=97.9万元08:00 -11:0011215÷40×0.806元×250天=5.7万元11215÷4.5×0.806元×250天=50.2万元18:00 - 23:0010668

17、÷40×0.806元×250天=5.4万元10688÷4.5×0.806元×250天=47.8万元7:00-8:001824÷40×0.543元×250天=0.6万元1824÷4.5×0.543元×250天=0.6万元11:00-18:0032778÷40×0.543元×250天=11.2万元32778÷4.5×0.543元×250天=98.8万元小计120.8197.4总计271.4404.2由此可见，冰蓄冷系统比

18、常规电制冷系统每年可节省运行费用132.8万元。七、施工图设计中应注意的问题1、 制冰主机的选择： 应选择二工况制冷机组；同时在计算制冰量时，应充分考虑制冷机组在低温工况下的衰减，随着出口温度的降低，制冷量应有所衰减。2、 乙二醇泵的选择：由于浓度为25%的乙二醇水溶液其密度、粘度均大于水，而比热小于水，因此在选择以清水为设计参数的水泵时，其流量、扬程均应考虑附加系数，查阅相关资料，确定系统中乙二醇泵的流量附加10%-15%，扬程附加20-25%；泵体材料应选择为不锈钢。3、 自动控制：冰蓄冷系统的自动控制系统在运行中尤为重要，自控系统设计应满足暖通专业提出的运行策略要求，在不同时段采用不同的运行方式；对蓄冰量的检测也很重要，要根据蓄冰余量的变化及时调整运行方式，以期达到高电价时充分利用融冰供冷，平电价时以融冰为主辅以主机制冷的完美运行方式。八、结论该项目自2005年动工，2007年正式投入使用，经过一年的试运行，对蓄冰系统、控制系统的调试、