XX医疗用品生产开发公司水蓄冷节能解决方案

1、广州百特侨光医疗用品有限公司水蓄冷节能方案 TOC o 1-5 h z 一、项目基本概况 31、业主概况 32、机组概况3二、设计依据4三、水蓄冷系统简介 43.1概述：43.2工作原理53.3优点5四、布水系统介绍 64.1温度分层原理64.2布水器设计74.3总结9五、水蓄冷系统设计 .105.1 概述.105.2蓄冷罐设计1.15.3蓄冷空调系统1.15.4蓄冷罐参数125.5蓄冷节约运行费用 1.2六、投资预算分析 29七、投资回收期及总结 297.1工程模式29一、项目基本概况1、业主概况本工程位于广东省广州市荔湾区宝华路。本公司主要经营氨基酸注射液体、脂肪乳注射液体、多腔袋输液袋，

2、机器、仪器设备、原材料等2、机组概况广州百特侨光医疗用品有限公司制冷设备站房有3台型号相同的日立水冷螺杆式冷水机组，单台额定制冷量为 425RT，单台额定功率为 84.7kW ;水泵房中有 3台相同的冷却 水泵，单台额定输入功率为 30kW，额定流量为173m 3/h,扬程38m ；水泵房中有3台型号 相同的冷冻水泵，单台额定输入功率为22kW，额定流量为90m 3/h,扬程43m。根据本月17日我司技术人员到贵司考察以及从贵司相关技术人员处得知：贵公司所使用的是大宗工业电价， 制冷设备站房中3台冷水机组中有一台作为备用机组使用，3台机组轮流开启每隔一定时间一换。通常时间开启两台机组，开启两台

3、冷冻水泵和一台冷却水泵， 其中冷冻水泵和冷却水泵已经做了变频改造。机组开启负荷根据末端实际使用来调节。在此我司再次感谢贵公司给我们提供的制冷设备运行的记录数据，此运行记录对给贵公司的制冷设备进行节能改造具有很大的帮助！根据该公司末端用冷需求、 现运行情况及现场实际情况， 提出水蓄冷节能技术改造方案,通过谷电蓄冷，峰平电价时段放冷的策略，同时提高机组能效比，达到节约能源费用的目的。二、设计依据工业金属管道工程施工及验收规范( GB 50235)现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范( GB 50236)管道工程和管道连接用弹性密封件规范(BS 2494)钢铁制件的热浸锌层规范和试验方法( IS

4、O 1461)金属覆盖层钢铁制件热浸镀锌层技术要求及试验方法(GB/T 13912 )厚度3mm或3mm以上热轧钢板尺寸、形状和质，量公差规范(BS EN 10029 ) TOC o 1-5 h z 立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范( GB 50341-2003)立式圆筒形钢制焊接储罐施工及验收规范( GB 50128-2005)压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范( GB 50275-98)蓄冷空调技术规程JGJ158-2008业主对本工程的有关意见及其它要求三、水蓄冷系统简介3.1概述：水蓄冷即是在电力负荷低、电价低的谷电时段(通常是夜间)，用制冷机将冷量以冷水的形式储存起来，在电力高峰期

5、，不开或少开制冷机，充分利用谷电时段储存的冷量进行 供冷，从而达到电力移峰填谷的目的。同时，由于峰谷电价差价较大，可较大程度地节约制冷机组运行费用，降低企业运营成本。3.2工作原理水蓄冷系统原理图其基本工作原理是利用水在不同的温度下密度不同的的特性，通过特殊设计的上下布水器将温水与冷冻水利用斜温层分隔开来， 从而达到夜间蓄冷白天放冷的目的。 评价水蓄冷 系统的优劣主要看斜温层的厚度与分布。 斜温层分布越稳定，厚度越小，说明水蓄冷效果越 好。3.3优点水蓄冷系统的具体收益有以下几点:峰谷电价差价大，节约运行成本。夜间蓄冷时，环境温度低。离心制冷机工作工况优，系统整体能效高。制冷设备满负荷运行比例

6、增大，充分提高设备利用率和效率。作为应急冷源。设备故障或停电时只需少量电力驱动水泵便可供冷。同时，水蓄冷系统对电网起到削峰填谷的作用，平衡电网峰谷差，对电力系统具有良 好的节能作用，从宏观上来看，间接减少了C02等废气排放，保护环境，节约资源。因此，建议公司采用水蓄冷系统。四、布水系统介绍4.1温度分层原理在水蓄冷技术中，目前常用的有以下几种方法：多蓄水罐法、迷宫法、自燃分层法及隔板法等。自然分层型水蓄冷槽是基于水因密度不同而形成不同温度的分层。水的密度与温度相关，等水温大于4 C时温度升高密度减少，在0-4 C范围内温度升高密度增大，因此蓄冷温度不宜低于4 C。4-6 C的低温水由于密度相对

7、较大而聚集在水蓄冷槽的下部，10-18 C的回流温水密度较小聚集在水蓄冷槽的上部。隣溫层顶部散流器隣溫层5C TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark5 o Current Document 底邮歆流黙|f, HYPERLINK l bookmark7 o Current Document 严/v尸rfr tiI51015制b护C自然分层蓄冷槽及斜温层示意图一般来说，自然分层方法是最简单，有效和经济的，如果设计合理，蓄冷效率可以高达95%。图2所示为蓄冷罐和斜温层内温度变化简图。斜温层是冷水与热水之间的温度过渡层。明确而稳定的斜温层能防止冷水与热水的混合,但斜温层的

8、存在降低了蓄冷效率。蓄渡层。明确而稳定的斜温层能防止冷水与热水的混合,但斜温层的存在降低了蓄冷效率。蓄冷系统能否在高效率下保持正常而稳定的工作主要取决于顶部和底部布水器的设计和蓄水 罐的设计。布水器用于均布进入罐中的水流，减少扰动和对斜温层的破坏。4.2布水器设计在温度分层型水蓄冷装置中，布水器的作用就是引导水以重力流的形式缓慢地进入蓄冷槽，减少水流对槽内的扰动，形成一个冷、温水混合程度最小的斜温层，并通过减小可能产 生的混合作用维持斜温层的稳定，减少因冷温水混合而引起的可利用冷量的损失。常见布水器的型式有：八边形、条缝形、径向圆盘形和H形。下图为其中两种。八边形适用于圆柱体蓄水罐，H形适用于

9、长方体或立方体的蓄水罐。八角形布水器H形布水器布水器构造图自然分层的蓄水罐需要用布水器将水平稳地引入罐中，依靠密度差而不是惯性力产生一个沿罐底或罐顶水平分布的重力流，形成一个使冷热水混合作用尽量小的斜温层。在0-20C范围内，水的密度差不大，形成的斜温层不太稳定。因此，要求通过布水器的进出口水流 流速足够小，以免造成斜温层的扰动破坏，这就需要确定恰当的Fr数和布水器最小进口高度hi，确定合理的Re数来避免斜温层品质的下降。 斜温层厚度是衡量蓄冷效果的主要指标，95%。95%。PiPi进口水密度， kg/m 3;自然分层法对蓄水槽有效水深高度有一定要求（一般认为应不低于自然分层法对蓄水槽有效水深

10、高度有一定要求（一般认为应不低于3.5m ），隔板法对有效水深无严格要求。Re）和弗劳德数（Re）和弗劳德数（Fr ）是布水器设计的重要依据。1）雷诺数（Re）雷诺（Reynolds ）数Re是表示作用在流体上的惯性力与粘滞力之比的无因次准则数。Wild in和Truma n通过试验证明，较低的进口Re数有利于减小斜温层厚度，提高蓄水罐的分层效率（罐内流体的流动应当像液体活塞一样运动）。进口雷诺（Reynolds ）数Re在240-280时能取得理想的分层效果（这时惯性力相对于粘性力比较小，为层流状态）。通常Re=200，如果水槽高度大于 5m，雷诺数可以增加 Re=400850 。深度12m

11、时，雷诺数可以放宽至 2000左右。Re数的定义由下式给出；Re=q/v （1）式中：q布水器单位长度上的流量，m3/s.m ; q=Q/L;V进口水的运动粘度，m 2/s。2）弗劳德数（Fr）弗劳德（Froude ）数Fr是表示作用在流体上的惯性力与浮升力之比的无因次准则数。Fr数的定义由下式YOO等人证实：Fr1Fr数的定义由下式给出：Q/Lg Q/Lg 巾- a)/式中：Q最大进口流量，m3/s ;L布水器有效长度，m ;g重力加速度，m/s 2;hi最小进口高度，m ；Pa出口水密度，kg/m 3。由（1）式可得，布水器的最小进口高度hi表达式为(q/Fr)2/3(q/Fr)2/3h

12、飞(R-2)/Pa 】(3)本设计中要求：Rev 700, Frv 0.7。本布水器设计方案拟采用八角形布水器的布水方式。八角形布水器呈八角形布置,本布水器设计方案拟采用八角形布水器的布水方式。八角形布水器呈八角形布置,在水平面呈1-3圈同心环状布置，各环所分割面积相等。下部布水器在分配管的下部开口,上部布水器在分配管的上部开口。由于温度分层型水蓄冷槽在下部布水器与槽底之间、上部布水器与水面之间容易形成死由于温度分层型水蓄冷槽在下部布水器与槽底之间、上部布水器与水面之间容易形成死水域，减少槽的有效蓄冷容积，因此，上部布水器应该接近水面，下部布水器应靠近槽的地 面布置。布水器孔口的设计应使进入槽

13、内的流体朝着邻近的槽底或稍高的水表面流出，然后水平地与相邻孔口的水融合在一起，因此，沿着布水器长度方向上的出水均匀性对形成重力流是十分重要的。布水器孔口的流量不均匀会导致产生涡流、干扰和恶化斜温层。 故布水器孔口设计需注意开口方向和出流均匀性。为了减少孔口处的动压与动量，保持布水器内静压均匀，配水管的设计流速是布水器孔 口前水流速小于 0.3m/s。孔口的最大出流速度一般控制在0.3-0.6 m/s 范围内。4.3总结根据贵方的要求及现场制冷设备机房周围的条件，我司建议采用温度分层型水蓄冷系统的蓄冷装置。其中蓄冷装置内布水器采用高效节能型布水器，达到温度分层的效果， 有效的提高蓄放冷效率。五、

14、水蓄冷系统设计5.1概述根据相关维护管理人员介绍，3台机组连通为1个系统，开启时间为每年 112月份,每天24小时供冷。根据广州百特侨光相关技术人员提供的机组运行数据数据如下显示:1月、2月、3月和12月逐时用冷负荷表（表 1）时间0 :02 :04:006:008:010:012:014:016:018:020:022:000000000000000逐时负荷21212212212212212212212212212212212(kW2h）4月、5月、10月和11月逐时用冷负荷表（表2）时间0 :02 :04:006:008:010:012:014:016:018:020:022:000000

15、000000000逐时负荷29296296296425425425425425425425425(kW6h）6月、7月、8月和9月逐时用冷负荷表（表 3）时间0 :02 :04:006:008:010:012:014:016:018:020:022:000000000000000逐时负荷42425425425638638638638638531531531(kW5h)本方案采用1台日立水冷螺杆式冷水机组，用来进行夜间谷电价时段用来蓄冷。暂定 蓄冷全年运行330天，蓄放冷温度为 4/11 C。蓄冷罐的位置为站房靠墙外侧。5.2蓄冷罐设计根据目前设计，采用1台制冷量为120RT ( 425kW )

16、水冷螺杆式冷水机组进行夜间蓄冷，白天蓄冷罐削峰运行或者峰电时期全蓄冷运行的策略。则1台主机夜间8h可蓄冷量Q ,则Q计算如下：Q=120 X3.517kW X8h=3376kWh本次蓄冷罐设计供回水度为4/11 C,蓄冷罐直接供水，则蓄冷密度pp= At X pwXCw XFOM Xa -3600=7 CX1000 kg / m3 X4. 187 kJ / kg KX0.9 X0.95 -3600=6.96kWh/m3式中：P3为蓄冷水的密度，一般取1 000 kg /m ; C3为冷水的比热容， 取4 .187 kJ /kg K; Q为蓄冷量，kW . h ; At为释冷回水温度与蓄冷进水温

17、度问的温度差，C； FOM为蓄冷水槽的完善度，考虑混合和斜温层等因数的影响，一般取85 % 90 %; a为蓄冷水槽的体积利用率，考虑配水器的布置和蓄冷水槽内其他不可用空间等因素影响一般取95 %。蓄冷罐体积VV=3376kWh-6.96 kWh/m 3 祠85m 3蓄冷罐，钢制罐体，外保温，初步设计直径4.0m ,高9.7m (加弧顶总高11.2m左右)， 具体根据场地调整。工程安装时增加空调机房至罐体之间的管道、循环泵及管件、控制系统等配套设备即可。5.3蓄冷空调系统本系统配备蓄冷罐有效容积为485m 3，综合考虑水罐放置场地及罐体自身因素影响, 罐体直径初步选定为 D=4m，高度H=9.

18、7m 左右。利用水罐蓄冷，蓄冷水温为4/11 C，总蓄冷量约为3376kWh ;设置2台蓄放冷用循环水泵，1用1备，管道与原系统 3号冷水机组冷冻水出水管直接进行对接。本蓄冷空调系统有以下几种运行模式：冷水机组蓄冷、蓄冷装置供冷、蓄冷装置+冷水机组供冷、常规主机供冷，各种供冷模式可满足不同空调负荷的需求。蓄冷系统应根据室外气温采用智能负荷预测方式控制蓄冷池及冷水机组的运行。5.4蓄冷罐参数根据蓄冷罐大小，设计具体参数如下（可根据实际情况调整）：1） 罐体直径：约 4m ;罐体高度：9.7m （含罐顶附属设施约为11.2m）；2） 罐体采用钢制立式圆罐，主要材质Q235B，外加保温；3 ）采用专

19、利高效布水装置，自然分层。5.5蓄冷节约运行费用下表为广东广州市大工业用电分时段电价表。广州市大工业用电电价（元 /kWh）表1时段时间区域电价（元/kwh）尖峰9:00-12:00、19:00-22:001.1214平峰8:00-9:00、12:00-19:00、22:00-24:000.6973低谷0:00-8:000.37115.5.1常规水冷中央空调各个月份以及各工况的的运行费用表2常规水冷中央空调逐时负荷工况运行费用（1月、2月、3月和12月）序分时电力时段逐时主机空调主要设备用电情况（KW）电价每天号（起始时刻）负荷供冷电费主机冷冻冷却冷却元天/天（kWkWh供冷）泵泵塔/kW.h

20、1（平）23:00-24 :21221242.40.6970032（谷）00:00-01 :21221242.40.3710013（谷）01:00-02 :21221242.40.3710014（谷）02:00-03 :21221242.40.3710015（谷）03:00-04 :21221242.40.3710016（谷）04:00-05 :21221242.40.3710017（谷）05:00-06 :21221242.40.3710018（谷）06:00-07 :21221242.40.3710019（谷）07:00-08 :21221242.40.3710011（平）08:00-09

21、 :21221242.40.69700031（峰）09:00-10 :21221242.41.12110041（峰）10:00-11 :21221242.41.12120041（峰）11:00-12 :21221242.41.12130041（平）12:00-13 :21221242.40.69740031（平）13:00-14 :21221242.40.69750031（平）14:00-15 :21221242.40.69760031（平）15:00-16 :21221242.40.69770031（平）16:00-17 :21221242.40.69780031（平）17:00-18 :2

22、1221242.40.69790032（平）18:00-19 :21221242.40.69700032（峰）19:00-20 :21221242.41.12110042（峰）20:00-21 :21221242.41.12120042（峰）21:00-22 :21221242.41.12130042（平）22:00-23 :21221242.40.6974003表3常规水冷中央空调逐时负荷工况运行费用（4月、5月、10月和11月）序号分时电力时段（起始时刻）逐时 负荷（kW）主机供冷kWh空调主要设备用电情况 （KW）电价每天 电费主机供冷冷冻泵冷却泵冷却塔元/kW.h天/天1（平）23:0

23、0-24 :0029629659.00.69732（谷）00:00-01 :0029629659.00.37113（谷）01:00-02 :29629659.00.3710014（谷）02:00-03 :29629659.00.3710015（谷）03:00-04 :29629659.00.3710016（谷）04:00-05 :29629659.00.3710017（谷）05:00-06 :29629659.00.3710018（谷）06:00-07 :29629659.00.3710019（谷）07:00-08 :29629659.00.3710011（平）08:00-09 :425425

24、84.70.69700031（峰）09:00-10 :42542584.71.12110041（峰）10:00-11 :42542584.71.12120041（峰）11:00-12 :42542584.71.12130041（平）12:00-13 :42542584.70.69740031（平）13:00-14 :42542584.70.69750031（平）14:00-15 :42542584.70.69760031（平）15:00-16 :42542584.70.69770031（平）16:00-17 :42542584.70.69780031（平）17:00-18 :42542584.

25、70.69790032（平）18:00-19 :42542584.70.69700032（峰）19:00-20 :42542584.71.12110042（峰）20:00-21 :42542584.71.12120042（峰）21:00-22 :42542584.71.12130042（平）22:00-23 :29629659.00.6974003表4常规水冷中央空调逐时负荷工况运行费用（6月、7月、8月和9月）序分时电力时段（起逐时主机空调主要设备用电情况 （KW）电价每天号始时刻）负荷供冷电费主机冷冻冷却冷却元天/天（kWkWh供冷泵泵塔/kW.）h1（平）23:00-24 :425425

26、84.70.6970032（谷）00:00-01 :42542584.70.3710013（谷）01:00-02 :42542584.70.3710014（谷）02:00-03 :42542584.70.3710015（谷）03:00-04 :42542584.70.3710016（谷）04:00-05 :42542584.70.3710017（谷）05:00-06 :42542584.70.3710018（谷）06:00-07 :42542584.70.3710019（谷）07:00-08 :42542584.70.3710011（平）08:00-09 :638638126.80.69700

27、031（峰）09:00-10 :638638126.81.12110041（峰）10:00-11 :638638126.81.12120041（峰）11:00-12 :638638126.81.12130041（平）12:00-13 :638638126.80.69740031（平）13:00-14 :638638126.80.69750031（平）14:00-15 :638638126.80.69760031（平）15:00-16 :638638126.80.69770031（平）16:00-17 :531531105.80.69780031（平）17:00-18 :531531105.80

28、.69790032（平）18:00-19 :531531105.80.69700032（峰）19:00-20 :531531105.81.12110042（峰）20:00-21 :531531105.81.121200423（峰）21:00-22 :00531531105.81.121424（平）22:00-23 :00531531105.80.69735.5.2改造后水蓄冷中央空调各个月份以及各工况的的运行费用蓄冷放冷表5常规水冷中央空调逐时负何工况运行费用（1月、2月、3月和12月）序分时电力时段逐时主机畜放空调主要设备用电情况电价每天号（起始时刻）负荷供冷冷量（KW）电费（k量Kwh主机

29、冷冷蓄冷元天/天W）kwh供冷冻却放却/kW.h泵泵冷塔泵1（平）23:00-24 :2120放0000.6970021232（谷）00:00-01 :212637蓄127.0.37100425013（谷）01:00-02 :212637蓄127.0.37100425014（谷）02:00-03 :212637蓄127.0.37100425015（谷）03:00-04 :212637蓄127.0.37100425016（谷）04:00-05 :212637蓄127.0.37100425017（谷）05:00-06 :212637蓄127.0.37100425018（谷）06:00-07 :21

30、2637蓄127.0.37100425019（谷）07:00-08 :212637蓄127.0.371004250110（平）08:00-09 :212212放0000.69700212311（峰）09:00-10 :212212放0001.12100212412（峰）10:00-11 :212212放0001.12100212413（峰）11:00-12 :212212放0001.12100212414（平）12:00-13 :212212放0000.69700212315（平）13:00-14 :212212放0000.69700212316（平）14:00-15 :212212放0000

31、.69700212317（平）15:00-16 :212212放0000.69700212318（平）16:00-17 :212212放0000.69700212319（平）17:00-18 :212212放0000.69700212320（平）18:00-19 :212212放0000.69700212321（峰）19:00-20 :212212放0001.12100212422（峰）20:00-21 :212212放0001.12100212423（峰）21:00-22 :212212放0001.12100212424（平）22:00-23 :212212放0000.697002123表6

32、常规水冷中央空调逐时负荷工况运行费用（4月、5月、10月和11月）序分时电力时段（起逐时主机空调主要设备用电情况（KW）电价每天号始时刻）负荷供冷电费（kW）COP主机供冷冷冻泵冷却泵冷却塔元/kW.天/天h1（平）23:00-24 :296559.00.6970032（谷）00:00-01 :296559.00.3710013（谷）01:00-02 :296559.00.3710014（谷）02:00-03 :296559.00.3710015（谷）03:00-04 :296559.00.3710016（谷）04:00-05 :296559.00.3710017（谷）05:00-06 :29

33、6559.00.3710018（谷）06:00-07 :296559.00.3710019（谷）07:00-08 :296559.00.3710011（平）08:00-09 :425584.70.69700031（峰）09:00-10 :425584.71.12110041（峰）10:00-11 :425584.71.12120041（峰）11:00-12 :425584.71.12130041（平）12:00-13 :425584.70.69740031（平）13:00-14 :425584.70.69750031（平）14:00-15 :425584.70.69760031（平）15:00

34、-16 :425584.70.69770031（平）16:00-17 :425584.70.69780031（平）17:00-18 :425584.70.69790032（平）18:00-19 :425584.70.69700032（峰）19:00-20 :425584.71.12110042（峰）20:00-21 :425584.71.12120042（峰）21:00-22 :425584.71.121300424（平）22:00-23 :00296559.00.6973表7常规水冷中央空调逐时负荷工况运行费用（6月、7月、8月和9月）序分时电力时段（起逐时主机空调主要设备用电情况（KW）电

35、价每天号始时刻）负荷供冷电费主机冷冻冷却冷却元天/天（kWCOP供冷）泵泵塔/kW.h1（平）23:00-24 :425584.70.6970032（谷）00:00-01 :425584.70.3710013（谷）01:00-02 :425584.70.3710014（谷）02:00-03 :425584.70.3710015（谷）03:00-04 :425584.70.3710016（谷）04:00-05 :425584.70.3710017（谷）05:00-06 :425584.70.3710018（谷）06:00-07 :425584.70.3710019（谷）07:00-08 :425

36、584.70.3710011（平）08:00-09 :6385126.80.69700031（峰）09:00-10 :6385126.81.12110041（峰）10:00-11 :6385126.81.12120041（峰）11:00-12 :6385126.81.12130041（平）12:00-13 :6385126.80.69740031（平）13:00-14 :6385126.80.69750031（平）14:00-15 :6385126.80.69760031（平）15:00-16 :6385126.80.69770031（平）16:00-17 :5315105.80.697800

37、31（平）17:00-18 :5315105.80.69790032（平）18:00-19 :5315105.80.69700032（峰）19:00-20 :5315105.81.12110042（峰）20:00-21 :5315105.81.12120042（峰）21:00-22 :5315105.81.12130042（平）22:00-23 :5315105.80.6974003本方案蓄冷装置共蓄存冷量为3376kWh ,按照峰段6小时供冷，来计算供冷系统运行节约费用。鉴于广州百特侨光医疗用品有限公司空调系统使用年限较长且机组现在已经老旧，故按系统效率EER=3.5来计算。(1 ) 1月、2月、3月和12月份改造后系统峰段转移电量为：212 X6kWh十3.5=363.43kWh，系统平段转移电量为：(3376 212 X6 ) kWh +3.5=601.14 ,由于峰平与谷电价差约为 0.7503元/kWh，峰平与平电价差约为 0.4241元/kWh 所有这几个月