冰蓄冷系统技术方案及经济性分析

1、冰蓄冷系统技术方案及经济性分析2022 年 9 月目 录 HYPERLINK l “_TOC_250016“ 第一章 冰蓄冷系统原理及设计原则3 HYPERLINK l “_TOC_250015“ 、冰蓄冷系统原理4 HYPERLINK l “_TOC_250014“ 、冰蓄冷系统设计原则8 HYPERLINK l “_TOC_250013“ 、蓄冰模式选择8 HYPERLINK l “_TOC_250012“ 、蓄冰方式选择过冷水冰浆的动态蓄冰系统10 HYPERLINK l “_TOC_250011“ 其次章 工程概况及设计依据14 HYPERLINK l “_TOC_250010“ 、工

2、程概况14 HYPERLINK l “_TOC_250009“ 、设计依据15第三章 冷源系统设计19 HYPERLINK l “_TOC_250008“ 、冰蓄冷系统设计概述19 HYPERLINK l “_TOC_250007“ 、冰蓄冷系统设备配置及概算20 HYPERLINK l “_TOC_250006“ 第四章 冰蓄冷系统运行模式及把握策略25 HYPERLINK l “_TOC_250005“ 、冰蓄冷运行模式25 HYPERLINK l “_TOC_250004“ 、冰蓄冷系统运行把握策略27 HYPERLINK l “_TOC_250003“ 第五章 冰蓄冷系统投资经济性分析

3、31 HYPERLINK l “_TOC_250002“ 、设备投资概算分析31 HYPERLINK l “_TOC_250001“ 、各系统年运行费用比较表36 HYPERLINK l “_TOC_250000“ 、经济综合分析36 11冰蓄冷系统经济参数一览表冰蓄冷中心冷源系统设计日尖峰负荷RT3161空调系统参数设计日全日负荷RT.H)40857空调系统全年运行时间(天180主机装机容量RT2600消减比例%29系统蓄冰量RT.H)12022削峰比例%87系统配电功率KVA)3166冰蓄冷系统投资额万元1478常规系统投资额万元969投资回报冰蓄冷系统投资增加比例%53年省费用万元142

4、投资回收期年3.6系统 20 年寿命的投资回报万元2329第一章 冰蓄冷系统原理及设计原则、冰蓄冷系统原理冰蓄冷中心空调的原理冰蓄冷中心空调是指建筑物空调时间所需要冷量的局部或全部在非空调时间利用蓄冰介质的显热及其相变过程的潜热迁移等特性，将能量以冰的形式蓄存起来，然后依据空调负荷要求释放这些冷量，这样在用电顶峰时期就可以少开甚至不开主机。当空调使用时间与非空调时间和电网顶峰和低谷同步时，就可以将电网顶峰时间的空调用电量转移至电网低谷时使用，到达节约空调运行费用的目的。在一般大楼中,空调系统用电量占总耗电量的 35%-65%,而制冷主机的电耗在空调系统中又占 65%-75% 。在常规空调设计中

5、，冷水主机及关心设备容量均按尖峰负荷来选配，这不仅使空调系统的电力容量增大，而且使得主机等空调设备在绝大局部状况下均处于低效率的局部负荷状态运行，显得很不经济。空调负荷的分布在一年之内极不均衡，尖峰负荷约占总运行时间的 68，空调主机的利用率低，且铺张配电设施及其他相关投资。假设设计中能选择与实际冷负荷相匹配的制冷机,而且让其在绝大多数状况下高效运行,这对空调系统节能是格外有利的。承受冰蓄冷中心空调后，可以选择相对较小的主机，在夜间主机蓄冰，白天主机与蓄冰装置一起工作满足空调负荷，这样全日主机利用率将极大提高，用电负荷将格外平均，相应的配电设施及其他投资效益大幅度提高。冰蓄冷中心空调的意义：随

6、着社会的进展，中心空调在大中城市的普及率日渐增高。据统计，空调顶峰时用电量到达城市用电负荷的 25%-30%，加大了电网的峰谷用电差。冰蓄冷中心空调之所以得到各国政府和工程技术界的重视，正由于它对电网有卓越的移峰填谷功能，是电力需求侧最有效的电能蓄存方法，全国假设有300 家 3 万平米商场承受蓄冰空调，则相当于建设了一座30 万千瓦的调峰电厂。冰蓄冷技术具有以下特点：平衡电网负荷，延缓电厂建设随着社会的进展，中心空调在大中城市的普及率日渐增高。据统计，空调顶峰时用电量到达城市用电负荷的 25%-30%，加大了电网的峰谷用电差。冰蓄冷中心空调之所以得到各国政府和工程技术界的重视，正由于它对电网

7、有卓越的移峰填谷功能，是电力需求侧最有效的电能蓄存方法，全中国假设有300 家 3 万平米商场承受空调，则相当于建设了一座30 万千瓦的调峰电厂。依据美国制冷协议以及加州能源组织统计，仅在加州，在过去 10 年内，全美国的冰蓄冷技术应用相当于削减了 3 个 750 MW 的基载电厂或 25 个 100MW 级的削峰电厂。提高电厂的发电效率、降低燃煤/燃气消耗量，削减 CO2 和 NOx 的排放。在夜间低谷时段，通常由于用电负荷缺乏，发电厂为了避开将发电机组停机，需要将发电机组处于低效率运行的状况下，此时单位发电量所消耗的燃煤/燃气将远远高于发电机组在高2x负载率时消耗量。因此，假设可以充分利用

8、低谷电，可以使得大局部发电机组在夜间处于相对较高的负载状态，从而可以大幅度提高发电效率，在生产效益更好的同时，大幅度削减了 CO 和 NO 的排放。对于用户，可以充分利用峰谷电价政策，大幅度节约运行费用目前我国各地均已经出台电力峰谷电价政策，普遍峰谷电价差异到达 3:1 以上，即夜间低谷电价只有白天顶峰电价的 20%左右，承受冰蓄冷技术节约运行费用的优势明显。全国其他地区峰谷电价政策：此外，冰蓄冷中心空调对于用户还有以下的一些优点：空调的出水温度低、制冷效果好，降温速度快。空调环境相对湿度较低，空调品质提高，有利于防止中心空调综合症。空调系统智能化程度高，可依据外界温度的变化自动调整冷量输出，

9、冷量的利用率高， 节能效果明显。空调系统全自动运行，空调自控系统与大楼的楼宇自控系统通过 BA 接口连接。可实现大楼空调系统的远程维护，为业主解决后顾之忧。利用峰谷电价差，平衡电网负荷。削减空调年运行费。在主机消灭故障或系统断电的状况下，冰蓄冷相当于应急冷源，增加了系统的牢靠性。当由于建筑功能变化或面积增加引起冷负荷增加时，只要增加冰槽内的冰球，即可满足大楼增冷量需要针对冰球式蓄冰设备。冷冻水温度可降低至 1.0-3.0 度，可以实现低温送风，节约水、风输送系统的投资和能耗。、冰蓄冷系统设计原则、经济性蓄冰系统设计须依据影响初期投资及运行本钱的各种因素综合考虑而确定，蓄冰空调系统中的蓄冰容量越

10、大，初期投资越高，但可节约更多的运行本钱，因而在方案设计时，须详尽争辩系统的电力增容投资、峰谷电价构造及设备初投资等资料，以期到达最正确的经济效益，在降低初期投资的同季节约更多的运行本钱，转移更多的顶峰用电量。、完整牢靠评价蓄冰系统品质的最重要的依据是系统的整体效能及运行稳定性。进展系统设计时，须结合蓄冰系统的运行特点，优选各种设备，以使系统协作完善，符合整体运行要求。同时各种配套设备也要求能经受长期稳定工作的考验，削减对系统的维护，满足寿命要求。、有效地利用空间与常规空调系统相比，蓄冰盘管的 IPF 值高，蓄冰盘管所需的空间小，空间利用性高。、蓄冰模式选择依据不同冰蓄冷工程工程的实际状况，通

11、常有两种蓄冰模式可供选择，一种称之为全量蓄冰模式，与之相对称之为重量蓄冰模式。、全量蓄冰模式主机在电力低谷期全负荷运行,制得系统全天所需要的全部冷量。在电力顶峰与平峰期,主机不需要运行，所需冷负荷全部由融冰来满足。优点：a.最大限度的转移了电力顶峰期的用电量，白天系统的用电容量小。b.白天全天通过融冰供冷，运行本钱低。缺点：a.系统的蓄冰容量、制冷主机及及相应设备容量较大。b.系统的占地面积较大。c.系统的初期投资较高。、负荷均衡的重量蓄冰模式主机在设计日均以满负荷运行 ,在设计负荷日,当主机制冷量小于冷负荷量时 ,缺乏局部由融冰补充；主机在电力低谷期全负荷运行，制得所需要的全部冷量。优点：a

12、.系统的蓄冰容量、制冷主机及相应设备容量较小。b.系统的占地面积较小。c.初期投资最小，回收周期短。缺点：a.仅转移了电力顶峰期的局部用电量，白天系统还需较大的配电容量。b.运行费用较全量蓄冰高。、全量蓄冰模式与重量蓄冰模式分析比较全量蓄冰模式与重量蓄冰模式最大的差异在于蓄冰率的凹凸，虽然全量蓄冰模式蓄冰率达 100，转移电量最多，运行费用最低，但因在制冷机组、蓄冰装置上投入过多， 经过经济比较，投资回收期反而较重量模式长。目前国内绝大多数冰蓄冷工程工程均承受重量蓄冰模式。由于全年空调负荷存在不均衡性，在负荷渐渐下降时，重量蓄冰系统的蓄冰率会渐渐上升，避开了全量蓄冰模式在局部负荷下系统设备闲置

13、过多的问题。冰蓄冷相对于其它空调方式，各有优缺点，具体某一建筑物来说，是否适宜承受蓄冰空调， 要依据实际状况来打算。一般我们可按实际状况统计出一天甚至一年的空调冷负荷，并按常规空调及蓄冰空调的设计要求确定不同的设备容量，而后依据当地电力部门公布的峰谷差价与实际运行能耗，计算这两种系统一次性综合投资值与各自的运行费用，只要冰蓄冷系统多发生的一次投资在 3-5 年能予以回收，承受冰蓄冷系统就是适宜的。而对于一些大型、超大型的建筑物，由于制冷设备综合投资的削减要大于蓄冰装置设备费，冰蓄冷就更能显示其优越性了。、蓄冰方式选择过冷水冰浆的动态蓄冰系统、动态冰浆蓄冰系统简介动态冰浆蓄冰储能系统是当今世界蓄

14、冰储能领域最先进技术。它是指水溶液降温至冻结点温度以下产生极细小的冰晶(一般为 0.050.15mm)与水的混合物。由于其生成形式类似于雪花，即自结晶核以三维空间向外生长而成，生成后成为一种游浆状的液冰，因此又称为颗粒流冰、二元冰binary ice、深冷冰deep chill ice、液冰liquid ice、流冰fluid ice 和可泵送冰pumpable ice等。冰浆具有液体冰的热力学物理特性：极好的冷却性能、高热容量和流淌性，从而能到达极高的制冷效率。与其它介质相比，冰浆冷却速度更快、冷却效果更好30%冰浆的制冷容量是 7冷冻水的 6-10 倍且其冷却温度更低。另外由于冰浆优异的传

15、热性能和 6 倍于常规空调 水的热容量，使得换热器的型号、水泵的功率以及相应管道、设备的尺寸等大大减小，从而降低了其初投资与运行费用。、过冷水制冰的动态冰浆系统简介过冷水制冰：将不含任何添加剂的可食用水冷却至零下-2，水照旧是液态，并在换热器内保持稳定，当水流出换热器后再进展冷量解除即产生冰浆。这项技术在制冰行业从技术和应用上都是无可挑剔，只是零下液态水是亚稳定状态，不易保持，造成换热器冰堵。日本从20世纪 80 年月末开头争辩，已形成了以Takasago高砂和 Shinryo菱等一批规模化应用的公司，并且建立了多个城市区域供冷站。1、系统构成简洁，安全。没有浩大的热交换盘管或冰球，不用担忧管

16、道腐蚀和泄漏等隐患； 除了主机和水泵，没有其他简单机械部件；2、系统运行牢靠。没有简单的设备和管路就没有简单的把握系统；3、系统效率极高。系统换热器内保持液态水的稳定状态，几乎没有冷量损失的地方。制冰时主机的蒸发器出口温度可保持在3，对于用水目前在 PCM 材料中最稳定牢靠的进展相变储能技术来说，制冷效率几乎是到达极致。4、冰浆的制取为低温送风的实现制造了先天条件。承受低温送风后，可大大减小风管、水管的尺寸、换热器的型号和风机、水泵的功率；空调末端由于冷冻水的进出口焓差大，人的热舒适感增加。国外应用比较典型的、冰浆浓度为 30%的空调系统，冷水的进出口温差为 10、焓差为 140(kJ/kg)

17、；5、无可比较的释冷性能、稳定牢靠的冷源。在释冷时，冰的外表积与释冷的速率成正比，同等质量的冰浆的外表积是常规冰块的上百倍，片冰的几十倍。是一些应急冷源的最正确选择：比方用作灭火剂，现有的灭火装置和喷嘴仍旧可以输送浓度为 30%的冰浆溶液，承受冰浆溶液灭火可以使灭火时间削减一半，同时使室内温度急剧降低。与水相比，承受冰浆灭火所需的量较少。由于极高的释冷反响速率，也是最牢靠的冷源。6、低廉的本钱。相对于常规的制冷机组，我们的系统只增加了一套冰浆机组，一套板换、一套水泵以及管道阀门和把握系统。7，冰浆应用广泛、机敏。如前所述，不仅由于冰中不含任何添加剂和冰浆的流淌性，更主要的是该系统本身极高的热交

18、换效率和相对低廉的本钱为其冰浆的广泛应用有了最牢靠的保证。冰浆的流淌性使其在应用上几乎不受到任何限制。关键技术：过冷却水稳定生成技术。过冷却水生成技术是冰浆冷却及蓄冷技术的核心。过冷却水是冰浆生成的根底，只有稳定生成过冷却水，才可以通过促晶等技术生成冰浆；超声波促晶技术。在生成过冷水后，只有通过促晶才能使过冷水快速生成冰浆，这就需要促晶技术。目前，国际上承受的技术有超声波促晶、电动阀促晶以及其他一些促晶技术；冰晶传播阻断技术。工艺流程：动态冰蓄冷技术可应用于建系统以及既有系统的节能改造。建系统需要依据冷量输送需求进展全设计，其它过程一样，包括依据制冷机组的额定功率搭配制冰机组；依据负荷状况合理

19、配置蓄冰槽，并依据应用场合配置不同的把握系统。其次章 工程概况及设计依据、工程概况1、工程名称：冰蓄冷系统2、建筑物类型：、商业、会所3、工程规模中心空调局部：本工程为宜宾国际大工程，包括 1 栋及商场、1 栋会所、3 栋别墅，其中主楼为 22 层局部 12、14 层，设备夹层不计入自然层数，裙房为 3 层，商场为 4 层，会所及别墅均为 3 层。地下为 1 层汽车库、设备及后勤等用房。估算空调设计冷负荷 11117Kw由设计院负荷设计资料推算得到系统设计日逐时负荷分布：921116200单位:RT340032003000280078314625582241316139003987236271

20、418260024002200202226981189122260631800160014004516315120010008009996006664003330123建议配置：7777775554567890112131415161718191021222273296342双工况主机：2 台电制冷主机，单台空调工况制冷量 1000RT，制冰工况750RT。基载主机：1 台电制冷主机，制冷量为 600RT。系统蓄冰率：29%、设计依据、依据设计标准与标准冰蓄冷系统工程的深化设计、加工、安装、试验、验收，均基于分时电价政策及中华人民共和国现行的国家、行业、地区的有关标准、规程、标准执行。并参考美

21、国冰蓄冷的相关标准、标准设计。采暖通风与空气调整设计标准GB500192022全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调动力2022 版高层民用建筑设计防火标准GB50045952022 年版工业设备及管道绝热工程设计标准GB50264-2022通风与空调工程施工质量验收标准GB503042022建筑给排水及采暖工程施工质量验收标准GB502422022蓄冰空调系统的测试和评价方法GB/T194122022ARI 美国制冷协会ARI Guideline T-2022 蓄冰设备设计标准ASHRAE 美国暖通工程师协会ASHRAE150蓄冰工程检验标准、供冷供热期本工程按全天供冷时间计算；全年按180

22、天空调供冷天数计算，供冷期4 月下旬至 11 月上旬。、电价政策由于四川地区峰谷电价政策，承受冰蓄冷系统，可以降低空调系统经常运行费用。现行电价政策。电价时间时段(元/KWH)小时顶峰时段7:0011:0019:00-23:001.19798寻常段11:00-19:000.79868冰蓄冷低谷23:00次日 7:000.39938时段、承受蓄冰转移峰电节约运行费用的比例在确定选用冰蓄冷系统后，承受蓄冰转移峰电节约运行费用的量取决于峰谷电价本身的价格差。本工程推举承受过冷水冰浆的动态蓄冰系统，空调主机制冰工况下运行时蒸发器冷冻水出 口温度一般为-3.2，使得机组冷媒 R-22 蒸发温度下降，导致

23、制冷主机制冷力量和制冷能效比 COP 值下降。如下 R-22 冷媒压缩制冷特性曲线示意图所示：常规工况单位冷媒气体的制冷力量为 1-4，而蓄冰工况制冷量为 1- 4。由于这是冷媒气体的压缩特性，各大主机生产厂家的制冷主机蓄冰工况下制冷力量下降的幅度根本一样，以本工程承受双工况离心机组在常规工况下制冷力量为 1000 冷吨，COP=5.15，而在夜间冷冻液温度在-3.2/0.0时，制冷力量仅为 750 冷吨，COP=4.0，效率仅为常规工况下的 4.0/5.2=77%，蓄冰工况下效率下降 22%。夜间低谷电力 0.3993 元/kWh 蓄冰假设应用于其他时段，其他时段的电费必需高于 0.3993

24、/77%=0.52 元/kWh，另外由于蓄冰和融冰过程中乙二醇溶液泵以及制/融冰泵的耗电在蓄冰段乙二醇泵和制冰泵都需要运行， 在融冰段需要开启融冰泵，一般该局部水泵运行功率约占主机功率的 10%左右，加上蓄冰槽的单位小时冷损失，合计约占主机耗电的 15%，实际上其他时段的电费必需高于 0.52 元/kWh*115%=0.598 元/kWh 时利用低谷蓄冰量才会节约运行费用 ，而 0.598 元/kWh 0.7986元/kWh 1.1979 元/kWh。因此，由电力政策可见，与当前 1.1979 元/kWh 的尖峰段电价差为：1.1979-0.598=0.5999 元/kWh。即承受冰蓄冷转移尖

25、峰用电到低谷电每千瓦时可节约 0.5999元，节约的比例为 50%。、合理的蓄冰比例确定设计蓄冰系统的并非蓄冰量越大运行费用越节约，但最大蓄冷量以满足设计日顶峰用电时段的总冷负荷为条件，即承受蓄冰量等于设计日顶峰用电时段的总冷负荷时蓄冰系统的运行费用节约量最大。、制冷主机的满载与局部负载效率美国制冷协会ARI ARI550/590-98 标准中所提出的推断主机全年运行的 NPLV/IPLV 局部负载效率计算方法，并不能作为推断主机局部载荷效率的依据，主要缘由是该方法将局部负载时的冷却水进口温度也降低了，实际工程中绝大多数85%以上多台机组并联运行，与ARI 假设单台机组担当空调系统负荷状况大相

26、径庭，而实际上对于冷却水温度肯定时，主机应当是在满载时效率最高：ARI 依据此四种模式制定一个针对冷冻机产品单机性能的评价标准， 即单机 IPLV 或 NPLV 方程综合模式：IPLV=1/0.01/A+0.42/B+0.45/C+0.12/D，NPLV公式与 IPLV 公式一样，仅NPLV 公式中冷却水最高进水温度为实际应用中任一温度，并且冷冻机 100%与 50%负荷对应冷却水 65F 进水温度之间，冷冻机负荷与冷却水进水温度呈线性关系；冷冻机 50%与 0%负荷之间， 冷却水进水温度恒为 65F。对于单台机组，当冷却水进水温度不变时，负载越高，冷冻机运行效率越高，在 100%四周时冷冻机

27、运行效率最高， 多台机组中的单机负荷大于单一机组运行负荷，故单机的运行效率高，节能。冰蓄冷系统把握运行策略的第一个动身点在于：在融冰及双工况主机联合供冷时应确保 双工况主机尽量处于满负荷状态，调整融冰供冷量以适应负荷变化。第三章 中心冷源系统设计、冰蓄冷系统设计概述依据本工程实际状况，冰蓄冷系统内的设备配置效劳于最适宜本工程的重量蓄冰模式，蓄冰流程承受了技术成熟、效率高、易把握的过冷水冰浆的动态蓄冰系统。在系统空调设计日的 白天，由融冰直接制冷，满足局部冷负荷的需要，缺乏的冷量由双工况机组运行空调工况补充。在过渡季节局部负荷状态下，系统将通过优化把握算法设定运行模式，并自动调整系统内各关键点参

28、数设定，转变不同时段内蓄冰装置融冰供冷及主机供冷的相对应比例，以实现重量储冰模式逐步向全量储冰模式的运行转化。原理图中设备均为示意，具体数量参见设备配置表、系统主要设计参数：蓄冰储冷时间：每天 23：00次日 07：00；蓄冰储冷工况主机进出水温度：0.0/-3.2； 蓄冰主机单独供冷进出水温度：5/10； 主机冷却水进出水温度：32/37；主机直供板换进出水温度：25%乙二醇水溶液侧进出温度为 5.0/10.0冷冻水侧进出温度为 12/7 融冰供冷板换进出水温度：冰浆侧进出温度为 2.0/10.0冷冻水侧进出温度为 12/7、系统其他设计说明：系统用载冷剂：20%工业抑制性乙烯乙二醇溶液机房

29、的排水：蓄冰主机、水泵、板式换热器根底四周设计有排水沟，全部排水排至集水坑； 管道保温设计：保温范围为冷冻水管道、乙二醇管道、冰浆系统管道、板式换热器，保温材料设计为优质橡塑保温材料，乙二醇管道保温厚度 64mm 以上。蓄冰主机冷冻水、冷却水出口管道、板式换热器进口、冷却塔出水管道均设计有电动阀门以利于系统全自控把握，削减操作工作量；蓄冰主机冷冻水入口、冷却水入口、板换乙二醇入口、板换冷冻水入口都设有水流开关，以利于保护设备，同时便利把握；、冰蓄冷系统设备配置及概算运行总序 设备单 数功率单价总价规格参数功率备注号 名称位 量KwKw万元万元1双工 空调工况制冷量：1000RT台 2676/5

30、861352181362具体配置参见表格：考虑设备检修时系统的持续运行，水泵均考虑备用运行总序设备单数功率单价总价规格参数功率备注号名称位量KwKw万元万元况主蓄冰工况制冷量：750RT机蒸发器进出口温度：空调10/5.0；蓄冰 0.0/-2.8蒸发器流量：653/875m/h冷凝器流量：721m/h制冷量：600RT基载2蒸发器流量：363m/h台140640699.899.8主机冷凝器流量：433m/h双工3况冷处理水量：950m/h台2377426.653.2却塔基载4冷却处理水量：550m/h台1151515.415.4塔双工况冷水量：757m/h5却水扬程：30m台390180927

31、2 用1 备泵运行总序设备单数功率单价总价规格参数功率备注号名称位量KwKw万元万元基载水量：454m/h6冷却台255555.5111 用1 备扬程：30m水泵乙二水量：919m/h7醇泵扬程：28m台31102204.513.52 用1 备制/8融冰水量：410m/h台5371483.718.54 用1 备扬程：22m泵增效水量：56m/h9台11.11.111水泵扬程：8m基载机冷水量：381m/h10台245904.591 用1 备冻水扬程：30m泵板换水量：669m/h11冷冻台4902709363 用1 备扬程：37m水泵板式换热量：2022RT12台1004545换热冷侧进出水温

32、度：序 设备规格参数单 数功率运行总功率单价总价备注号 名称位 量KwKw万元万元器5.0/10.0热侧进出乙 水温度：12.0/7.0 二醇/水 板式换热 换热量：1787RT器冷侧进出水温度：13台 1002626冰 2.0/10.0热侧进出水/水温度：12.0/7.0 水型号：BJ-500冰浆 水侧进出口温度：14机0.5/-1.8乙二醇侧进出口温度：-2.8/0.0套 400125500蓄冰15蓄冰槽有效容积：1000m套 1008080槽乙二16醇溶液100%乙烯乙二醇溶液含备用吨 15001.624运行总序 设备单 数功率单价总价规格参数功率备注号 名称位 量KwKw万元万元动力及

33、自17PLC套 1005050控系统18合计2811.11371第四章 冰蓄冷系统运行模式及把握策略、冰蓄冷运行模式蓄冷系统按空调供回水温度 7/12设计，可以通过不同阀门的开、关或调整来实现以下 4 种不同的运行模式：A、双工况主机制冰B、基载主机+融冰联合供冷C、融冰单独供冷D、双工况主机+基载主机供冷双工况主机制冰该时段为电力低谷期，依据蓄冰系统的优化原理，双工况主机在电力低谷时段充分利用当地的低价电运行制冰。在该时段内双工况主机满负荷运行，通过低温的乙二醇溶液使蓄冰槽内的水蓄冰。双工况主机在蓄冰工况下运行时，制冷主机的效率有相应的降低，乙二醇溶液仅在双工况主机和蓄冰槽之间循环，随着蓄冰

34、量的增加和时间的推移，当蓄冰槽的名义蓄冰量到达要求时，双工况主机自动停顿蓄冰工况运行。系统循环示意图如下：、制冷主机及融冰联合供冷该时段为空调冷负荷较大时段，为了满足空调负荷要求同时尽量削减系统的电力运行费用， 冷负荷由基载和蓄冰槽联合供冷。在该时段内通过优化把握实现蓄冰槽的有效融冰并保证系统 内的冷负荷需求。系统运行原理示意图如下：、融冰单独供冷在白天电价较高的时间段，蓄冰槽的总融冰供冷量为空调系统负荷的全部。依据优化把握原理，为了减小运行电费，该时段的冷负荷由蓄冰槽单独供给，制冷机白天停顿运行，只在电力低谷段运行蓄冰。系统运行原理示意图如下：、冰蓄冷系统运行把握策略、设计日100%负荷运行

35、策略如下：单位RT350030002500202215001000融冰供冷基载主机制冷双工况主机制冷双工况主机制冰5000上述运行策略说明如下，双工况主机、基载主机、蓄冰槽按以下 3 种模式运行：1双工况主机蓄冰，蓄冰槽融冰+基载主机供冷23:00 7:00：此时处在电价低谷期，在此期间双工况主机在蓄冰工况下满负荷运行全力蓄冰，蓄冰槽融冰+ 基载主机制冷，满足夜间冷负荷需求。2蓄冰槽顶峰融冰优先融冰+基载供冷模式7:0011:00，19:0023:00此时处在电价顶峰期，且为工程负荷时段，为节约运行费用，蓄冰槽优先融冰供冷，缺乏局部由基载主机供给。3双工况主机+基载主机优先供冷模式11:001

36、9:00：此时处在电价平价段，在此期间双工况主机及基载主机尽量满负荷运转，保证蓄冰能用于电价顶峰段，以有效降低运行费用。、设计日75%负荷下的运行策略：单位RT2500202215001000500融冰供冷基载主机制冷 双工况主机制冰双工况主机制冷0上述运行策略说明如下，双工况主机、蓄冰槽按以下 3 种模式运行：1双工况主机蓄冰，蓄冰槽融冰+基载主机供冷23:00 7:00：2蓄冰槽融冰+基载供冷7:0011:00，19:0023:003双工况主机+基载主机优先供冷，蓄冰槽融冰供冷模式11:0019:00：、设计日50%负荷下的运行策略：单位RT2500202215001000500融冰供冷基

37、载主机制冷双工况主机制冰双工况主机制冷0上述运行方式说明如下，双工况主机、蓄冰槽按以下 3 种模式运行：双工况主机蓄冰，蓄冰槽融冰+基载主机供冷23:00 7:00：2基载主机+蓄冰槽融冰供冷7:0023:00、设计日25%负荷下的运行策略：单位RT18001600140012001000800600400融冰供冷基载主机制冷双工况主机制冰双工况主机制冷2000上述运行方式说明如下，双工况主机、蓄冰槽按以下 3 种模式运行：1双工况主机蓄冰23:00 7:00：蓄冰槽融冰供冷模式全天第五章 冰蓄冷系统投资经济性分析、设备投资概算分析设备选型及报价均依据国内一线合资品牌，仅供参考。、常规冷冻机设

38、备投资概算只计算运行功率，只包含冷冻机房内全部设备运行功单总总功单数率价价序号设备名称规格参数率备注位量万万KwKw元元制冷量：1100RT蒸发器流量：181电制离心式主机台37442232549665m/h3冷凝器流量：793m/h2冷却塔处理水量：台3309028841000m/h水量：3冷却水泵833m/h台411033011443 用 1 备扬程：30m4冷冻水泵水量：台4902709363 用 1 备699m/h扬程：30m5动力及自控系统PLC套10050506合计2922763备注：不含二次冷冻水泵、冰蓄冷系统设备投资概算只计算运行功率，只包含冷冻机房内全部设备运行总序设备单数功

39、率单价总价规格参数功率备注号名称位量KwKw万元万元空调工况制冷量：1000RT蓄冰工况制冷量：750RT双工1况主蒸发器进出口温度：空调台2676/586135218136210/5.0；蓄冰 0.0/-2.8机蒸发器流量：653/875m/h冷凝器流量：721m/h制冷量：600RT基载2蒸发器流量：363m/h台140640699.899.8主机冷凝器流量：433m/h3双工处理水量：950m/h台2377426.653.2运行总序设备单数功率单价总价规格参数功率备注号名称位量KwKw万元万元况冷却塔基载4冷却处理水量：550m/h台1151515.415.4塔双工况冷水量：757m/h

40、2 用 15台390180927却水扬程：30m备泵基载水量：454m/h1 用 16冷却台255555.511扬程：30m备水泵乙二水量：919m/h2 用 17台31102204.513.5醇泵扬程：28m备制/水量：410m/h4 用 18融冰台5371483.718.5扬程：22m备泵增效水量：56m/h9水泵扬程：8m台11.11.111运行总序设备单数功率单价总价规格参数功率备注号名称位量KwKw万元万元基载机冷水量：381m/h1 用 110冻水扬程：30m台245904.59备泵板换水量：669m/h3 用 111冷冻扬程：37m台490270936备水泵板式换热换热量：202

41、2RT器冷侧进出水温度：12台1004545乙5.0/10.0热侧进出二醇水温度：12.0/7.0/水板式换热换热量：1787RT器冷侧进出水温度：13台1002626冰2.0/10.0热侧进出水/水温度：12.0/7.0水运行总序设备单数功率单价总价规格参数功率备注号名称位量KwKw万元万元型号：BJ-500冰浆水侧进出口温度：14机0.5/-1.8乙二醇侧进套400125500出口温度：-2.8/0.0蓄冰15蓄冰槽有效容积：1000m套1008080槽乙二100%乙烯乙二醇溶液16醇溶吨15001.624含备用液动力及自17PLC套1005050控系统18合计2811.11371说明：依

42、据功率因素 0.85，配点设施费 600 元/KVA 计算： 1常规空调配电设施费为：206 万元2冰蓄冷空调配电设备费为：198 万元则综合初投资，冰蓄冷空调系统比常规空调系统多出 1371+198-763+206=600 万元、各系统年运行费用比较表各系统年运行费用汇总表常规空调系统每天运行费用元100%负荷3453375%负荷2654250%负荷1873625%负荷10562运行时间日20806020小计元69065121233841124143211235年运行费用万元415冰蓄冷系统100%负荷75%负荷50%负荷25%负荷每天运行费用元2618717976122505226运行时间

43、日20806020夏季夏季小计元5237371438088734981104514年运行费用万元280年运行费用差：415-280=135 万元、经济综合分析由上述的分析可以看出：承受冰蓄冷机房系统时，系统相对常规电制冷空调初投资增加 600 万元，按全年运行180 天计算年运行费用节约 135 万元，投资回收年限为 4.4 年，按制冷主机及蓄冰设备使用寿命 20 年计算，投资收益为 13520 年-4.4 年=2106 万元。实际上随着经济不断进展， 电价差今后将越来越大，投资收益将逐年增加。冰蓄冷系统相对常规电制冷空调系统，空调冷水机组更平稳地运行，更多时间处于满负 荷工作状态，提高冷水机

44、组的利用率和使用寿命，系统实际运行费用会比计算更减省；且把握更准确，系统进出口水温更稳定。由于承受冰蓄冷系统可以使得主机大局部时间都处于满负荷工作状态，如各负荷安排图 所示意，主机此时 COP 高，而常规空调系统中主机通常都处于局部负荷状态， COP 低。因此，承受冰蓄冷系统节约的运行费用应大于上述数值。冰蓄冷中心空调整能、削减环境污染，有明显的社会效益，代表着当今世界央空调的先 进水平，成为今后大中型中心空调进展的方向。附件 1：经济分析表内 容冰蓄冷系统常规空调系统备 注每天总负荷4085740857RT每天总耗电量KW3893238654100% 负每天总电费元2618734533荷每天

45、节约费用元83460每年天数2020每年电费元523737690651每年节约费用元166915每天总负荷3064330643RT每天总耗电量KW297052973875% 负每天总电费元1797626542荷每天节约费用元85660每年天数8080每年电费元14380882123384每年节约费用元685296每天总负荷2042820428RT每天总耗电量KW209672128250% 负每天总电费元1225018736荷每天节约费用元64860每年天数6060每年电费元7349811124143每年节约费用元389161每天总负荷RT1021410214每天总耗电量KW1215212136

46、每天总电费25% 负元522610562每天节约费用元53360荷每年天数2020每年电费元104514211235每年节约费用元106722每年总运行费万元280415每年节约运行费用万元135机房设备用电功率KW28112922机房设备配电容量kVA33073438功率因素取 0.85。机房设备概算(万元)1371763一次性投资机房 配电 设施 费( 万元)198206配电设施费:600 元/KVA。合 计(万元)系统初投资增加万元 系统静态投资回收期年按系统 20 年使用寿命的投资收益(万元)15701570-969=601601135=4.420-4.4135=2106969空调冷负

47、荷冷负荷安排RT系统蓄冰RT耗电量Kw100%时间1000RT冷却冷却600RT 基双工况冷却冷却水附件 2：冰蓄冷系统运行策略及费用分析1冰蓄冷系统 100%负荷日运行策略及费用双工况蓄冰供系统蓄双工况基载塔水泵乙二制/RT载供冷主机制塔基泵基主机供冷量冰量主机主机主(主醇泵冰泵量冰量载载冷量机机0:00-1:00369036901500300011722507411180391101481:00-2:00369036901500450011722507411180391101482:00-3:00369036901500600011722507411180391101483:00-4:00

48、577057701500750011723917415180551101484:00-5:00577057701500900011723917415180551101485:00-6:005770577015001050011723917415180551101486:00-7:001154060055415001202211724067415180551101487:00-8:00136206007620004060150550428:00-9:0018960600129600040601505507140空调冷时间冷负荷安排RT系统蓄冰RT耗电量Kw负荷75%9:00-10:0019810

49、600138100040601505507510:00-11:0023870600178700040601505509811:00-12:002641202260041001352406741518055156212:00-13:00285520226002550013524067415180551561413:00-14:00314220226005420013524067415180551563014:00-15:00316120226005610013524067415180551563115:00-16:00300920226004090013524067415180551562216

50、:00-17:00278920226001890013524067415180551561017:00-18:002693202260093001352406741518055156518:00-19:00241718176000001228406701517155142019:00-20:0022810600168100040601505509220:00-21:0016060600100600040601505505521:00-22:001513060091300040601505505022:00-23:0076202325300001570602202923:00-24:003690

51、0015001500117207401800110148408571581712670120221202212022冰蓄冷系统 75%负荷日运行策略及费用411000RT冷却600RT双工况冷却塔冷却水 冷却水双工况蓄冰供系统蓄双工况基载塔乙二制/融RT基载供主机制基泵(主泵基主机供冷量冰量主机主机主醇泵冰泵冷量冰量载机载冷量机0:00-1:0027702770150030001172187748180281101481:00-2:0027702770150045001172187748180281101482:00-3:002770277015006000117218774818028110

52、1483:00-4:00433043301500750011722937412180441101484:00-5:00433043301500900011722937412180441101485:00-6:004330433015001050011722937412180441101486:00-7:00866060026615001202211724067415180551101487:00-8:001021001021000000000568:00-9:001422001422000000000789:00-10:0014860014860000000008110:00-11:00179

53、00440135000029801204407411:00-12:00198110006003810067640637159055782112:00-13:00214110006005410067640637159055783013:00-14:00235717576000001187406671516255137014:00-15:0023701770600000119740667151625513804215:00-16:00225716576000001120406631515355130016:00-17:00209210006004920067640637159055782717:0

54、0-18:00202210006004190067640637159055782318:00-19:00181310006000006764063715905578019:00-20:0017110017110000000009320:00-21:0012040012040000000006621:00-22:0011350011350000000006222:00-23:00571005710000000003123:00-24:00277027701500150010141873801100747430643101838247120221202212022空调冷冷负荷安排RT 系统蓄冰RT

55、耗电量Kw负荷50%1000RT冷却时间600RT双工况冷却塔 冷却水 冷却水双工况蓄冰供系统蓄 双工况 基载 塔乙二 制/融RT基载供主机制基 泵(主 泵基主机供冷量冰量主机 主机 主醇泵 冰泵冷量冰量载机载冷量机冰蓄冷系统 50%负荷日运行策略及费用430:00-1:0018500185150030001172074018001101481:00-2:0018500185150045001172074018001101482:00-3:0018500185150060001172074018001101483:00-4:00289002891500750011720740180011014

56、84:00-5:0028900289150090001172074018001101485:00-6:00289002891500105001172074018001101486:00-7:005770577015001202211723907415180551101487:00-8:0068100681000000000378:00-9:0094806003480004060150550199:00-10:00991060039100040601505502110:00-11:001193060059300040601505503211:00-12:001320060072000040601

57、505503912:00-13:001428060082800040601505504513:00-14:001571060097100040601505505314:00-15:001580060098000040601505505315:00-16:001504060090400040601505504916:00-17:001394060079400040601505504317:00-18:001346060074600040601505504118:00-19:001208060060800040601505503319:00-20:0011410600541000406015055

58、0304420:00-21:0080303524510002380903302521:00-22:0075703004570002030802802522:00-23:00381003810000000002123:00-24:0018500185150015001172074018001101482042808429120221202212022空调冷冷负荷安排RT 系统蓄冰RT耗电量Kw负荷25%1000RT600RT时间双工况冷却塔 冷却塔 冷却水 冷却水双工况 基载 蓄冰供系统蓄 双工况基载乙二 制/RT主机制主基 泵(主 泵基冰蓄冷系统 25%负荷日运行策略及费用主机供 供冷冷量冰量

59、主机主机醇泵冰泵冰量机载机载冷量量0:00-1:00920092150030001172074018001101481:00-2:00920092150045001172074018001101482:00-3:00920092150060001172074018001101483:00-4:0014400144150075001172074018001101484:00-5:0014400144150090001172074018001101485:00-6:00144001441214102149390590144088118456:00-7:00289002890102140000000

60、07:00-8:0034000340000000000198:00-9:0047400474000000000269:00-10:00495004950000000002710:00-11:00597005970000000003311:00-12:00660006600000000003612:00-13:00714007140000000003913:00-14:00786007860000000004314:00-15:00790007900000000004315:00-16:00752007520000000004116:00-17:00697006970000000003817:0