某大型场馆冰蓄冷系统运行诊断及调适建议

1、鼻泡矗通阀,2Iii2#蒸发器2#冷凝器3#蒸发斜jT希冰酒鼻泡矗通阀,2Iii2#蒸发器2#冷凝器3#蒸发斜jT希冰酒2卜T帮冰槽三卜T蓄冰槽#1-3#冷凝热I乙二醇泵冷水机组单供冷IT蓄冰槽54T蜜冰槽64T蓄冰槽7卜T音冰槽Rl-T蕾冰阴，卜蓄冰槽101一 蓄冷工况乙二帝回（1 310曲/h） 一 双供冷/制冷机单供冷乙二醇回某大型场馆冰蓄冷系统运行诊断及调适建议0引言我国自上世纪90年代以来，冰蓄冷空调技术已有成功应用案例。通过冰蓄冷系统，可有效转移空调电力的高峰负荷，减轻电网压力并降低设备容量，同时充分利用城市峰谷电价，降低空调系统运行费用。本文基于已运行20年的某大型场馆冰蓄冷系统

2、，对运行问题进行分析、诊断，并提出解决方案，为冰蓄冷系统的实际应用分析提供参考案例。1项目概况1.1建筑概况 该场馆位于上海，2001年投入使用，营业时间为09: 00-17: 15,每周一闭馆。总建筑面积为100666m2,共2幢楼。其中1#楼为展示场馆，建筑面积 89857 m2； 2#楼为行政楼，建筑面积 10809m2。设备概况空调系统采用冰蓄冷系统，4台双工况螺杆式主机，1台基载主机，主要参数见表1。供暖系统采用2台2960kW、 1台1172kW的燃气热水锅炉。照明系统主要灯具为日光灯、金属卤化物灯、节能灯等，总功率456.2kWo图1为冰蓄冷系统图。表1空调系统制冷机主要参数 招

3、数*1冷盘招数*1冷盘kW星用机功率k*，定口冲做F说理杆式冷冷Him -4Ftmt班加冷i焉5. 3I瑞白（11津1卷3. | I 山副与I.N乙.一步出出出艮，.t 门即也建风为10I.4餐认 m 冷#* 婢；底石涵商蕊砧二7 t .泠ZU束迸出术U用12 1 一飞图1冰蓄冷系统图主要设备作息4台双工况螺杆式冷水机组 +蓄冰槽一一供应1#I!(场馆)。4台双工况制冷机于 22: 00至次日03: 00蓄冰，夏季白天 07: 30-17: 00采用制冷机和冰槽双供冷，优先利 用冰槽供冷，融冰结束后由制冷机单供冷；过渡季采用冰槽单供冷或制冷机单供冷。乙二醇泵一机对一泵，定频运行；冷却水泵并联，

4、定频运行；冷水一级泵定频运行；冷水二级泵手动变频运行。1台单工况螺杆式冷水机组一一供应2#楼(办公楼)。2#楼采用1台单工况螺杆式冷水机组供冷。1.4建筑基本用能概况该场馆2015年总用电量11127512kW - h,用气量415897 m|汉：为潦也隽窿i叩为此出屯*除 mW|汉：为潦也隽窿i叩为此出屯*除 mW 力介岫林业戊/小 舄山为1处为；51件工13主要运行问题诊断及调适建议3.1运行策略不合理及双工况制冷机限流.导致主机负载率偏低.影响运行效率场馆2015年实测数据显示， 双工况制冷机制冷工况及蓄冰工况运行COP均低于额定值，冷水机组全年EER平均值为2.33。测试结果如图 3,

5、 4所示。然气)，建筑总能耗折合标准煤3878.80t,单位建筑面积能耗38.5kg/(m2 - a)。根据DB31/T554 2015上海市大型公共文化设施建筑合理用能指南，该场馆用能水平介于先进值 30kg/(m2 a)与合理值42kg/(m2 - a)之间。建筑用能系统能耗拆分见图2,空调用电占总用电量的 46.6%,照明插座占总用电量的 27.8% ,高低压变损及其他占10%左右，其他用能包括未计入分项计量系统的消防设备和5#制冷机及部分插座用能。2主要测试方法及测试仪器本文关键测试指标为冷量和功率，主要测试设备为超声波流量计、三相四线电功率计、温度自记仪、精密压力表等。主要计算公式及

6、测试方法如表2所示。表2主要计算公式及测试方法-，标诃/公K谪试H法门；：,-/ ：i：Q 0.27 . I节 出的热冰阴河.忆湾乙 肿/沿刃.丁： 3；.带，碑片及岷il。二不精冷量门大忖冰期间, 同乙二的济油进出苦冰相洵# 温度.特利展时段累it扑冷量我 兄加一机在世冷切门K伊冷明同/的巴一、足业在出牧I W制冷机曲员4温巾洱时他早供冷一助中 M冷机.本泵、冷即塔这 直接战里钻制冷机.家犁.冷却塔安装功率计狙行氏期人力峰命;，一擀得到嫌善悔年功U力率宰冷水机组编号制冷工况口蓄冰工况-3.02.52. 0图3双工况制冷机实测 COP年平均2. 3.02.52. 0图3双工况制冷机实测 COP

7、年平均2. 335689b547月份10山71图4冷水机组2015年全年EER导致cop导致cop偏低的主要原因为制冷机运行负载率偏低。如图率为30%70%的运行时间占总运行时间的74%。5所示，4台主机大部分运行在部分负载率下，负载200r2CKJro O .5 OI* 1*.LflOUO0OOOOOOOOOOOOOOO 负载率a 1#冷水机组产蒙京0 TLi K K E m k b y 200r2CKJro O .5 OI* 1*.LflOUO0OOOOOOOOOOOOOOO 负载率a 1#冷水机组产蒙京0 TLi K K E m k b y 9 H ：Q E G R 6 6 0+ + +

8、 p * f + a、 + + + a + + +00000000=0000000000-负载率b 2#冷水机组000000DD0000000D00D一帘喙2(X1负秋率负秋率c 3#冷水机组，璃嘴号：应他1971d 44冷水机组图5 4台冷水机组全年运行负载率频数统计如图6所示，以典型日夜间测试数据为例，22: 30开启制冷机蓄冰，直到02:15关闭制冷机。制冷机负荷率下降,COP从3.2降至2.9,蓄冰温差（乙二醇进出口温差）从 3.0C降为2.7C。但直到02: 15制冷机关闭，乙二醇 供水温度还未达到-6C的设定温度。测试日 22: 3002: 154台制冷机全开制冰，08: 00-1

9、7: 00开启2#, 3#3。3。蓄冰工况下，面板显示的电流百分比达100%,但实测功率为 300kW,计算得实际电流百分比仅为82%。蓄冰工况下，面板显示的电流百分比达比 mooooooooCC 5 5 050501199887766比 mooooooooCC 5 5 050501199887766至/卑文枪右假o O怎混浜*lli 进冷 雪蓄时 心实 f怎混浜*lli 进冷 雪蓄时 心实 f-O-J一乙二醇出实测温度蓄冰工况COP图6双工况制冷机蓄冰工况实测数据表3双工况制冷机面板电流与实际电流对比面板电流实际电流面板电流负荷率/ %电流百分比/%负荷率/ %电流百分比/%1 #60 To

10、1022460 - 8010151 - 68803轩63 801006080954#62 80102七微信号;3.2蓄冰量不足及蓄冰策略不合理采取液位计测量冰槽蓄冰量，由于液位计误差较大，导致实际蓄冰量没有达到设定值时提前结束蓄冷。测试期间平均蓄冰量为 20444kW - h,仅为额定蓄冰量 32497kW h的64%。上海的谷电时间为 22: 00-06: 00,但是该场馆结束蓄冷的时间从02: 30至04: 30不等，对谷电时间利用不充分，没有将蓄冷系统的经济性优势发挥到最大。峰谷电价及蓄冰时间见图7。4配04 400k4配04 400k4 300l4 20014 10011 00013

11、90013 80013 7Q0l3 60013 50q| o0030 07S8-S电价 7月7日蓄冰量7月8日蓄冰量 一7月9日蓄冰量电价 7月7日蓄冰量图7峰谷电价及蓄冰时间3.3释冰策略不合理3.3释冰策略不合理冰槽表面水温如图8所示，除了 7月8日外，融冰结束后冰槽内温度均未保持在0c附近，处于冰水混合物的状态，并未进行完全释冷。07-06 07-07 07-08 07-09 07-10 07-11 07-12日期4上信号-m图8冰槽温度曲线3.4输配系统能效偏低乙二醇系统、冷水系统、冷却水系统及冷却塔系统输配系数实测结果均低于一般值，冷水泵、冷却水泵运行效率相比于理论效率偏低较多（见表

12、4）,具有较大节能潜力。表4水泵输配系数实测结果普冷输鼠 系数放冷输配系数冷水输配 系数冷却水输 配系数冷却塔 系数场馆24, 627, 927. 325, 911. 2一般值2430302550优秀值35444462145建议冷水泵降频，控制末端供回水温差在5c左右；夜间蓄冰工况降低乙二醇泵频率，控制制冰进出水温差为3.5 C左右；冷却水泵、冷却塔输配能效较低，通过加装变频装置，优化调节策略，进一步实现节能效益。水泵 运行效率实测值与理论值比较见图9。冷水泵乙二醇泵冷却水泵图9冷水泵乙二醇泵冷却水泵图9水泵运行效率实测值与理论值比较冷却塔排风不畅，影响冷却效果冷却塔安放在行政楼屋顶，但冷却塔

13、四周三面为墙壁，仅北面和顶部与外界环境相通。图10显示了现场实测温图10冷却塔现场实测温度场（单位：C ）冷却塔流量不均.填料利用不充分.部分冷却塔溢水严重如图11所示，冷却塔流量不均，低流量冷却塔填料利用不充分，影响冷却效果。部分冷却塔溢水情况严重。需 对冷却塔进水流量进行平衡调适。400300200011-400300200011-85YU 2#3#4#冷却塔编号 一图11冷却塔进水流量4节能及节费效果测算系统整体优化以典型供冷日数据进行测算（见图 12）,基于上述调适建议，在不调整蓄冰/释冰运行策略工况下，对制冷机、水 泵、冷却塔进行调适，可实现制冷系统能耗下降2737kW h,系统节能

14、率达15.6%。18 00017 制 111 417 00022216 00018 00017 制 111 417 00022216 00015 00049058932214 82414 000IE13 000IE运行工况一图12典型日系统整体优化节能量测算系统整体优化+蓄冰/释冰运行策略调整该场馆由于冰槽液位计不准，导致夜间蓄冷时间不足。可将运行策略改为：夜间蓄冰结束时间延长至06: 00,可以达到额定蓄冰量；07: 0010: 00,室外温度较低且电价处于峰电，采用冰槽单供冷；11: 00开始，采用双工况制冷机优先运行，保证制冷机满负载运行，不足部分采用冰槽补峰。如图13所示。 :二 一_

15、!-丈1.Ju;_堀niiwiLJllllllll.8S888Sg8ggSSg888gSg口 a?38og8S88588S = 3SSS2!8M时刻需部吊 他球供冷后 双匚况制冷机也供冷中a ! r L,uiaiii w ,! n QI E Q簿 5 寻 I Z E r gg r K Q IM CM OOOO d 000 0 三.=A - 一一1 1 Z CM时刻芾泳易聃冰供冷扇双L况制冷机火供用中aa冷柝分（7月8日）b改进运行策略后冷拆分a*mw二%瘟2 IKK)I :山口1 1KJCJIlin-1.0 5a.5 15 金 u却KEq 工 W工工广安 I笠 WO =-9 0 3 IX 6 01JrjiC?OOOOC,&Oo,-i1 -1 1 1 时刎制冷机电能乙懵聚电量-冷却水泵电量:冷却塔电量冷水泉肮信 一电糖C电拆分7月6日）士+甚 卜(“+/+/一z a n o u。o n o 口。n I 一 i u 一一一 时划制冷机打量 乙.存泉中晨 一冷却水电量冷却,屯塞冷二二番才：竽I协才.I -d改进运行策略后电量揖分图13蓄冰/释冰运行策略调整运行策略调整后，制冷站全天的耗电量及单位冷量价格如图14, 15所示。运行方案图14系统优化节能量18 00018 00016 00014 00012 00010 000优化前 优化后运行策略调整后