某办公建筑冰蓄冷空调系统毕业设计

摘要长沙市某办公建筑的冰蓄冷空调系统的设计，本设计主要是围绕冰蓄冷的冷源局部而进行的。为平衡电网负荷、削峰填谷结合长沙市实行的谷峰电价政策，对冰蓄冷空调系统与常规的空调系统的经济性进行分析比拟从而确定了此建筑适合应用冰蓄冷空调系统。通过对该建筑的冷负荷计算和冷负荷的分布情况的分析，从而确定了冰蓄冷空调系统宜采用的运行策略，工作模式和运行控制方案进而确定了其机组容量和蓄冰槽的容量。此冰蓄冷空调系统采用的是风机盘管加新风系统，其中新风系统不负责室内负荷把室外空气处理到室内的等焓状态点而送入室内。最后，在讨论冰蓄冷空调系统的经济性时对冰蓄冷空调系统的能耗情况和经济性进行了整体的分析和比拟。关键词：办公建筑冰蓄冷空调系统经济性分析ABSTRACTThegraduationprojectdesignsairconditioningsystemswithicestorageforXXofficialbuildinginChangshaCity,thisdesignmainlyisrevolvestheicestoragethecoldheatsinkpartialtocarryon.Forbalancestheelectricalnetworkload,tounifythevalleypeakelectrovalencepolicywhichChangshaimplements,gatheredtheair-conditioningsystemwithicestorageandtheconventionalair-conditioningsystemefficiencytotheicecarriesontheanalysiscomparisonthustodeterminethisconstructionsuitedusingtheairconditioningsystemswithicesystem.Throughtothisbuildingcoldloadcalculationandcoldloaddistributedsituationanalysis,thushaddeterminedtheicestoragethemovementstrategywhichtheair-conditioningsystemwithicestoragesuitablyused,theworkingpatternandtheoperatingcontrolplanthenhaddetermineditsunitcapacityandicestoragecapacity.Thisairconditioningsystemswithicestorageisusesoftheairblowerplatetubeaddsthenewatmospheresystem,newatmospheresystemisnotresponsibleforintheroomtoshouldertheoutdoorairprocessestotheroominsometoenthalpyconditionsendsintheroom.Finally,air-conditioningsystemwithicestoragewhenthediscussionicetheefficiencyair-conditioningsystemwithicetheenergyconsumptionsituationandtheefficiencyhascarriedonthewholeanalysisandthecomparison.Keywords:air-conditioningsystem,icestorage,economicanalysis,buildingofoffice目录1绪论11.1冰蓄冷空调技术的社会背景11.2冰蓄冷空调的开展历史和现状11.3冰蓄冷空调系统介绍21.3.1冰蓄冷空调的根本概念21.3.2冰蓄冷系统的分类41.3.3冰蓄冷系统的运行方式41.3.4冰蓄冷系统的工作模式51.3.5低温送风空调81.4冰蓄冷在制冷空调中的开展趋势91.4.1建立与冰蓄冷相结合的低温送风空调系统91.4.2开发新型的蓄冷技术和设备91.4.3建立区域性蓄冷空调供冷站101.5应用蓄冷空调技术的意义102建筑概况122.1工程名称122.2设计依据122.3工程概况122.3.1建筑物概况122.3.2建筑的围护结构的情况142.4室内外设计参数确实定152.4.1室外空气计算参数152.4.2室内空气设计标准153设计方案论证163.1夏季设计日空调冷负荷163.2蓄冷系统的运行策略和工作模式以及工作流程173.2.1蓄冷系统运行策略173.2.2冰蓄冷空调设计模式的选定173.2.3冰蓄冷空调系统的流程配置183.3设备确实定183.3.1制冷机组确实定183.3.2蓄冷设备容量确定18机组运行情况确实定193.5蓄冷介质与蓄冷系统形式选择203.5.1蓄冷介质的选取203.5.2蓄冷形式的选取213.6设备的选择：213.6.1冷源设备的选择213.6.2蓄冰设备的选择213.6.3其他设备的选择计算223.7方案的比拟及经济分析与结论233.7.1方案一：螺杆水冷式冷水机组233.7.2方案二：螺杆水冷式双工况冷水机组+蓄冰设备243.7.3方案三：风冷式螺杆冷水机组+蓄冰设备253.7.4方案比拟〔采用价值分析法〕263.7.8冰蓄冷系统的回收年限283.7.9结论和建议284冷负荷的计算304.1房间冷负荷的构成304.2房间湿负荷的构成304.2.1房间的湿量由以下各项构成：304.2.2湿负荷计算304.3空调系统冷负荷的构成31冷负荷计算314.4.1通过墙体、屋顶的传热形成的冷负荷314.4.2通过窗户的瞬变传热的冷负荷314.4.3通过窗户的日射得热的冷负荷314.4.4通过设备、照明、人体形成的逐时冷负荷324.4.5新风冷负荷32空调系统的设计与分析324.5.1风机盘管的选择344.5.2新风机组的选择355冷源系统设计与分析375.1确定典型设计日的空调冷负荷375.2选择蓄冷装置的形式和模式及运行策略385.2.1蓄冷装置的形式的选取385.2.2选择冷源蓄冷模式和运行策略385.3进行蓄冷冷源设计并确定它的运行控制方案395.3.1确定制冷主机和蓄冷装置的容量395.3.2蓄冷设备容量确定395.3.3机组运行状况确实定及负荷分布情况405.3.4制冷机组的选取425.3.5蓄冰设备的选择：435.3.6系统流程设计435.4冰蓄冷空调系统的水力计算与集成445.4.1乙二醇初级泵系统的水力计算与选择44`5.4.2乙二醇次级泵系统的水力计算与选择455.4.3低位乙二醇膨胀水箱的选择计算475.4.4冷冻水系统的水力计算与设备选择475.4.5冷却水系统的水力计算与选择515.5冰蓄冷空调系统的运行控制535.5.1运行策略535.5.2控制策略535.5.3淡季的空调运行控制546冰蓄冷空调系统的全年能耗分析566.1装机电功率统计566.2年耗能量分析566.2.1蓄冷空调的工程的夜间的年能耗566.2.2蓄冷空调工程的日间的年能耗：566.2.3蓄冷空调工程的年能耗577方案的比拟和经济分析58分为如下三种方案进行比拟分析587.1.1.方案一：螺杆水冷式冷水机组58方案二：螺杆水冷式双工况冷水机组+蓄冰设备59方案三：风冷式螺杆冷水机组+蓄冰设备617.2三种方案的寿命周期本钱分析62年经营费的计算和比拟62各方案的功能工程评分与功能评价指数汇总637.2.3各方案的寿命本钱指数Gi63各方案的寿命周期价值指数Vi的计算647.3.冰蓄冷设计方案下的经济性评价657.3.1采用峰谷比为3:1的回收周期657.3.2.采用峰谷比为4:1的回收周期65结论67致谢68参考文献69附录701绪论1.1冰蓄冷空调技术的社会背景环境污染和能源危机已成为当今社会的两大难题，如何合理的利用能源为人类创造现代生活已经成为当今社会的共识。在人类共同警视的时期，蓄能空调应运而生。随着社会的开展电力工业作为国民经济的根底产业，以取得了长足的开展。但是，电力的增长仍然满足不了国民经济的快速开展和人民生活用电的急剧增长的需要，全国缺电情况仍未得到根本的改变。目前电力供给紧张表现在以下两点：(1)电网负荷率低，系统峰谷差加大，顶峰电力严重缺乏致使电网经常拉闸限电。电网的峰谷差占顶峰负荷的比例已高达25%——30%。随着用电结构的变化，工业用电比重相对减少，城市生活商业用电快速增长，达成电网顶峰限电，低谷电用不上的问题也越来越突出。(2)城市电力消费迅速，而城市电网不能适应，造成有电送不出，配不上的局面。解决电力缺乏的问题，一方面是靠增加对电力的投入，加快电力建设的步伐，多装机组；另一方面还要继续坚持开发与节约并重的能源开发的工作方针，加强方案用电和节约用电，通过经济的、技术的、行政的和法律的手段，鼓励用户节约用电，移峰填谷，充分利用电力资源，大力开发低谷用电。为鼓励用户削峰填谷，电力部门同地方制订了峰谷电价政策，将顶峰电价与低谷电价拉开，使低谷电价只相当与顶峰电价的1/2——1/5，鼓励用户使用低谷电，这项政策目前已在局部地区实施，并将推广至全国。在电力供给紧张的情况下，峰谷电价政策的实施，为蓄冷空调技术提供了广阔的开展前景。1.2冰蓄冷空调的开展历史和现状自古以来人民就懂得使用天然冰保存食物和改善环境。采用人工制冷的空调蓄冷大约出现在1930年前后，那时的蓄冷只是着眼于减少制冷机容量和制冷设备的购置费用。随着设备制造业的不断开展，制冷机的本钱大幅度降低，节省购置费用渐渐的失去了吸引力。相反，蓄冷装置本钱高及电耗多的不利因素却突出起来，以致使该项技术的应用陷入了相当一段停滞期。自七十年代世界能源危机以来，各国政府都十分重视开发新能源与“节省能源”，促使了蓄冷技术的迅速开展。美国、加拿大、日本和欧洲一些国家率先将冰蓄冷技术引入到建筑空调系统里来，积极开发蓄冷设备与蓄冷系统，实施的工程逐年成倍增多。在日本近年来积极引进蓄冷技术，大力开展冰蓄冷技术的研究与开发应用，到1989年美国、日本、加拿大等国从事冰蓄冷系统开发和冰蓄冷专用制冷机生产的公司多达49家；美国提出将在1997年将空调蓄冷技术普及应用到99%的宏伟目标；根据有关统计1990年北美冰蓄冷空调系统的投资占当年新增暖通空调系统总投资的24.2%；×105万元；九十年代，我国大陆地区蓄冷技术也得到了开展，首先中电深圳工贸公司在办公楼中应用了法国的冰球式蓄冷系统，使装机容量降低45%以上；北京西冷工程公司开发研制的有压式齿球蓄冷器已获国家专利并用在北京日报社综合楼和广州市面上某办公楼的空调系统中，取得了良好的社会效益和经济效益；同时浙江国祥制冷工业公司推出了完全结冻式冰蓄冷系统在浙江诸暨百货大楼实行了国产大型冰储冷首例中央空调系统，仅用一年时间就完成了设计施工任务，并于1995年8月10日调试成功投入运行。储冰蓄冷国产化的成功，克服了冰储冷中央空调投资大的缺点，对推广冰蓄冷空调事业起到很好的促进作用；国家计委、国家经贸委和电力工业部联合提出到2000年将转移1000—12000万Kw的尖峰负荷到低谷使用，这将为国家节省150—250万元的资金，这是节能节电中一项利国利民的重大创举；据统计，就北京市面上目前拥有集中空调的宾馆与写字楼约250座，商场约50家，空调负荷约30—40万kw，这是些负荷具有较大的冰蓄冷空调前景，即具有很大的削峰填谷的潜力，联系到全国冰蓄冷空调的前景更加是宏伟壮观。由中国制冷学会组织的“第三届海峡两岸制冷空调学术交流会冰蓄冷空调技术研讨会”。海峡两岸著名的空调科技工作者、专家教授、欢聚一堂畅所欲言，共同探讨研究：〔1〕.冰蓄冷技术在制冷空调工程中的应用前景与开展趋势；〔2〕.冰蓄冷技术应用的环境及匹配的设备；〔3〕.冰蓄冷技术的新工艺和新设备；〔4〕.衡量和推广冰蓄冷技术〔设备〕先进性指标；〔5.冰蓄冷工程应用实例总结等问题，这将会大大地促进海峡两岸冰蓄冷技术的迅速开展。1.3冰蓄冷空调系统介绍冰蓄冷空调的根本概念空调系统不需要能量或用能量小的时间内将能量储存起来，在空调系统需求大量的冷量时，就是利用蓄冰设备在这时间内将这局部能量释放出来。根据使用对象和储存温度的上下，可以分为蓄冷和蓄热。结合电力系统的分时电价政策，以冰蓄冷系统为例，在夜间用电低谷期，采用电制冷机制冷，将制得冷量以冰〔或其它相变材料〕的形式储存起来，在白天空调负荷〔电价〕顶峰期将冰融化释放冷量，用以局部或全部满足供冷需求。每1千克水发生1℃的温度变化会向外界吸收或释放1千卡的热量，为显热蓄能；而每1千克0℃冰发生相变融化成0℃水需要吸收80千卡的热量，为潜热蓄能。很明显，同一物质的潜热蓄能量(相变温度)大大高于显热蓄能量(1℃温差)，因此采用潜热蓄能方式将大大减少介质的用量和设备的体积。冰蓄冷空调系统主要就是利用水结成冰的潜热进行工作，原理工作示意图如图1-1。图1-1冰蓄冷示意图“冰蓄冷空调”一词大家都一目了解，英文为‘ICESTORAGE’，日文为[冰蓄热]，狭义的定义为[制冰蓄冷]的冷气系统。早期称谓[COOLSTORAGE〔蓄冷〕]，此包含了[制冷水蓄冷]的冷气系统。但在寒带国家除了[蓄冷]外，还要[蓄热]，因此，广义的用语为[THERMAL〔ENERGY〕STORAGEAIRCONDITIONINGSYSTEM〔缩写为TES〕]，可译为[蓄能式空调系统]。对于南方地区仅有夏季〔冷气〕电力过载的困扰，仅需[蓄冰空调]。蓄冰率一般英文简写为IPF〔ICEPACKINGFACTOR〕，即蓄冰槽内制冰容积与蓄冰槽容积之比值。IPF=蓄冰槽内制冰容积M3/蓄冰槽容积M3*100%

〔日本冷冻协会〕一般用它来决定蓄冰槽的大小。目前各种蓄冰设备，其IPF约在20-70%范围内。另一称之为制冰率，其英文简写也为IPF，即蓄冰槽中水的最大制冰量与全水量〔槽中充水的容积〕之比值：

IPF=槽中水的最大制冰量kg/全水量kg*100%

(日本电力空调研究会〕通过它可了解结冰多少，有的蓄冰设备，此值可达90%以上。应注意，国外两个定义都用IPF表示。各种冰蓄冷设备的两种蓄冰率数据见表1.1。表1.1冰蓄冷设备的蓄冰率类型冷媒盘管式完全冻结式制水滑落式冰晶或冰泥冰球式蓄冰率IPF120-50%50-70%40-50%45%左右50-60%蓄冰率IPF230-60%70-90%--90%以上美国多以Void(Space)Ratio[无效〔空间〕比]来表示，故蓄冰率

IPF=1-VoidRatio.融冰能力

DISCHARGECAPACITY

蓄冰槽中之冰，实际可溶解而用于空调的蓄冷量。融冰效率

DISCHARGEEFFICIENCY

实际可用于应付空调负荷之[融冰能量]除以[总蓄冰能量]之值。蓄冷效率

STORAGE〔THERMAL〕EFFICIENCY指实际可用于应付空负荷之[融冰能量]除以[用以制冰蓄冷的能量]之值。此值与融冰效率不同，但有时蓄冷效率也定义为融冰效率。过冷现象

SUPERCOOLING指超过流体的冻结点而仍不冻结的现象。例如：纯水的冻结点为0oC，但水温需先降至-7oC左右，才会形成[冰核]再冻结成冰，〔一般水之过冷现象约为-5oC，此现象将增加制冰初期的耗能量。〕如图1-5所示。如要设法提高成核温度，减少过冷度，就要添加成核剂，但使用不同的成核剂配方，效果也各不相同。有些单位在研究和试验。冰蓄冷系统的分类冰蓄冷的种类很多，归纳起来有以下常用的几种：〔1〕完全冰结式；〔2〕优待盐式；〔3〕冰球、蕊心冰球工；〔4〕制冰滑落式；〔5〕热管式；〔6〕冰晶、冰片式；〔7〕冰盘管式；〔8〕供冷蓄冷双效机等等。冰蓄冷系统的运行方式制冰方式多种多样，仅日本各厂商生产的蓄冰制冰设备的形式就有30多种之多，但归纳起来无非是两种，即静止制冰与动态制冰；运行方法有以下两种：〔1〕全蓄冷式，蓄冰时间与空调时间完全分开，夜间用电谷值期间，制冷机用于制冰，一般采用静止型制冰，当冰层厚度到达设定值时便停机，设定厚度值由电脑预测第二天负荷用冷量来控制，在白天空调开始运行后的用电顶峰值期间，水与冰换热，冰水用于空调，制冰机不运行，这种系统制冰器要承当全部负荷，多数用于间歇性的空调场合，如体育馆、影剧院、写字楼，商业建筑等。但制冰器要求容量大，初投资费用高；〔2〕半蓄冰式：在用谷值期间，制冰机用于蓄冰制冰到家行，在白天里，一局部负荷由蓄冰器承当，另一局部那么由制冰机看接负担，这种方式可由下面三种方法运行：eq\o\ac(○,1)冰水并联系统，这种系统中空调器只需一个盘管，空调期间，冷媒不直接送入空调器而是在另一组蒸发器中蒸发，制成冰水再泵入制冰器中与冰换热，进一步冷却成低温冷水，再送入空调器盘管使用，蓄冰器与制冰水蒸发器回路是并联的；eq\o\ac(○,2)冰媒并联系统，这种系统的空调器中有两个盘管，用电“谷值”期间，制冷机冷媒送入蓄冰器制冰。空调期间，制冰机冷媒送入空调器一个盘管直接蒸发，而蓄冰器中的冰水那么送入另一个盘管，蓄冰器与空调器中的冷媒回路是并联的；eq\o\ac(○,3)压缩机辅助系统，这种系统全部冷媒均进入蓄冰器，这种系统不仅夜间制冰，在空调顶峰期间也是一边融冰，一边继续制冰，这种系统初投资省，但因昼夜制冰，始终维持较低的蒸发温度，故耗电量较大，与以上两种方法相比，因其系统简单，初投资省而得到最普遍的青睐与应用。冰蓄冷系统的工作模式冰蓄冷系统的工作模式是指系统在充冷还是供冷，供冷时蓄冷装置及制冷机组是各自单独工作还是共同工作。蓄冷系统需要在几种规定的方式下运行，以满足供冷负荷的要求，常用的工作模式有如下几种：机组制冰模式在此种工作模式下，通过浓度为25%的乙二醇溶液的循环，在蓄冰装置中制冰。此间，制冷机的工作状况受到监控，当离开制冷机的乙二醇溶液到达最低出口温度时制冷机关闭。此种工作模式的示意图如图1-2所示。图1-2机组制冰工作模式示意图制冰同时供冷模式当制冰期间存在冷负荷时，用于制冷的一局部低温乙二醇溶液被分送至冷负荷以满足供冷需要，乙二醇溶液分送量取决于空调水回路的设定温度。一般情况下，这局部的供冷负荷不宜过大，因为这局部冷负荷的制冷量是制冷机组在制冰工况下运行提供的。蓄冷时供冷在能耗及制冷机组容量上是不经济合理的，因此，只要此冷负荷有适宜的制冷机组可选用，就应设置基载制冷机组专供这局部冷负荷，该工作模式示意图如图1-3所示。图1-3制冰同时供冷模式示意图单制冷机供冷模式：在此种工作模式下，制冷机满足空调全部冷负荷需求。出口处的乙二醇溶液不再经过蓄冰装置，而直接流至负荷端设定温度有机组维持。该工作模式示意图如图1-4所示。图1-4单制冷机供冷模式示意图单融冰供冷模式：在此工作模式下，制冷机关闭。回流的乙二醇溶液通过融化储存在蓄冷装置内的冰，被冷却至所需要的温度。在全部蓄冷运行策略下，融冰供冷是根本的运行方式它的运行费用是最低的，但是要求有足够大的蓄冷装置的容量，初投资费用会较大。该工作模式示意图如图1-5所示。图1-5单融冰供冷模式示意图制冷机与融冰同时供冷：在此工作模式下，制冷机和蓄冰装置同时运行满足负荷需求。按局部蓄冷运行策略在较热季节需要采用该种工作模式，才能满足供冷要求。该工作模式又分成两种情况，即机组优先和融冰优先。=1\*GB3①机组优先：回流的热乙二醇溶液，先经制冷机预冷，而后流经蓄冷装置而被融冰冷却至设定温度。下该种工作模式示意图如图1-6所示图1-6机组优先=2\*GB3②融冰优先：从空调负荷端流回的热乙二醇溶液先经蓄冷装置冷却到某一中间温度而后经制冷机冷却至设定温度。该种工作模式示意图如图1-7所示。图1-7融冰优先低温送风空调低温送风空调冰蓄冷系统之核心当代冰蓄冷系统与低温送风空调紧密结合在一起，被誉为蓄冷技术的一颗明珠，更显示出了冰蓄冷技术的优越性与竞争力，被称为暖通空调工程中继变风量空调系统之后最重大的变革。〔1〕低温送风空调系统中，应用冰蓄冷技术把建筑空调的用电需要，从白天顶峰期转移至夜间低谷期，实现用户侧的“移峰填谷”，改变了建筑物电力物负荷曲线形状，减少用户顶峰电力需求，相应地也减少了对整个输配电设备的容量要求，并减少了建筑物制冷系统机电设备的增容费用；〔2〕冰蓄低温送风系统运行时，主要设备制冷机是在夜间用电低谷期运转，在白天供泠时，只有系统循环泵和终端设备运行，在电力公司制定的分时电价下，空调运行费用会有较大程度的降低，假设峰谷电价差是两倍的话，运行费用可以节省50—70%，据某纪念体育馆在对空调系统改造中，采用了两台1056kw螺杆压缩制冷机，54个蓄冰缸〔总容量为124GJ〕储存设计73%的空调负荷，可移荷1200kw，每年可节省电费约60~80万元，取得了显著的经济效益；(3)低温送风蓄冰空调系统在建筑空调系统建设和工程改造中具有很优越的应用前景,在未来21世纪高科的应用中将得到广泛应用前；℃，可使相对湿度到达36%，而常规系统是50%。相对温度的降低及25℃的室内条件〔典型的低温一次风系统〕可以在使用区内产生清新而凉爽的感觉，同时较小的空气处理设备也减少了空调区域内噪音释放，由此也增加了使用者的舒适度而受到很大的欢送；〔5〕在扩建和新建的工程中，冰蓄冷低温送风系统是一项最好的方式，在选定系统之前，重要的是根据各种条件和数据，如电价，用户负荷特征，设备费用等，进行技术经济分析比拟，选择出建设工程的最正确方案，随着经济建设的开展，在大中城市新建和改建的高级商业中心、宾馆饭店、办公大楼等建筑中，大型集中冰蓄系统将会更加普及，同时，现在许多商业建筑原有的空调系统已不能满足现实要求，也必须进行更新改造；℃的低温送风系统比常规送风系统风机功率减少13~28%，对于低温送风系统，有这样规律即送风温度较低，建筑规模越大时，低温送风系统消耗功率相对减小。1.4冰蓄冷在制冷空调中的开展趋势1建立与冰蓄冷相结合的低温送风空调系统冰蓄冷低温送风系统具有优越的经济特性：推行蓄冰空调系统并配合4~6℃的超低温送风，大大地降低能耗，有效地提高COP值，使一次投资比常规系统更省，具备了特有的竞争力，如采用半蓄冷式空气水VAV系统的用电量和初投资最小，显示出了低温送风系统优越的经济性，如果一个空调系统按使用20年计算，所取得社会效益和经济效益是非常巨大的，这就是冰蓄冷低温送风系统能迅速开展起来的根本原因，由此证明空调蓄冷技术特别适用于冷负荷要求变化大的场所：如办公写字楼、体育馆、音乐厅、影剧院、商业中心、文化馆建身康乐城、国防、科研、教学试验楼和白班制的工业厂房等等全方位的广泛应用。开发新型的蓄冷技术和设备我国蓄冰空调与低温送风冰蓄冷空调系统，九十年代与21世纪的开展趋势是：〔1〕只要国内具备了技术先进，可靠的冰蓄冷系统设备供货条件，全国范围内将积极推广此项技术；〔2〕当前摆在中国电力部门和空调工程界科技人士面前的一个紧迫任务是如何引进国外先进技术肖化吸收并提高，建立我国自已的蓄冰空调设备系列；〔3〕冰蓄冷在当代制冷空调事业中有着极其广阔的开展前景，冰蓄冷低温送风空调将成为九十年代和21世纪集中空调的“主流”系统。归纳起来有以下三个大工程，eq\o\ac(○,1)蓄冰产品一定要逐步国产化，就是向国外购置专昨，组织在国内生产；eq\o\ac(○,2)将蓄冰空调系统积极推向高效率化，降低系统耗电率，提高性能系数；eq\o\ac(○,3)使用上平安、故障少、维护方便。建立区域性蓄冷空调供冷站九十年代乃至21世纪冰蓄冷空调的开展趋势应是建立冰蓄冷区域性空调低温供冷站，这种供冷站可根据区域空调负荷的大小，而建立大中、小三种类型的供冷站，采用微电脑全自动控制，应用十分方便。这类方式的供冷，不需使用CFC冷媒，保护环境、占地较小，使用灵活、安装及运行费和低廉等优点。目前区域供冷空调，对有意向减低空调本钱的建设业主及管理人员来说，无疑是一个最好的选择。实际上区域性冰蓄冷空调低温送风系统已在世界各地，从美国芝加哥、至日本东京、法国里昂、再到瑞典、化敦等大城市都被普遍应用。在美国芝加哥夜间的电费仅是日间电费的1/6，普金斯大学的应用物理实验室，其夜间制冰每年分别节省153000美元及250000美元。因此，无论是从省钱节地或保护环境等方面来看，就蓄冷区域供冷是当代空调开展的趋势。随着冰蓄冷供冷向小型的、分层的、家庭式的方向开展，微型冰蓄冷机将进入行驶万户，造福于人类。1.5应用蓄冷空调技术的意义蓄冷系统就是在不需要冷量或冷量少的时间〔如夜间〕，利用制冷设备在蓄冷介质中的能量转移，进行蓄冷，并将此冷量用在空调或工艺用冷顶峰期。蓄冷空调的实质是：将制冷机组用电顶峰时的运行时间转移到用电低谷期运行，从而到达削峰填谷的目的，并利用峰谷电价差实现其较高的经济性。蓄冷空调系统全部或局部地将制冷主机的负荷自白天转移至夜间的特性，称为蓄冷空调系统的“负荷平移”效应。在能源消费逐渐增加的情况下，应用蓄冷空调技术具有较大的社会效益和经济效益，主要表现在如下几个方面：eq\o\ac(○,1)削峰填谷、平衡电力负荷。eq\o\ac(○,2)改善发电机组效率、减少环境污染。eq\o\ac(○,3)减小机组装机容量、节省空调用户的电力花费。eq\o\ac(○,4)改善制冷机组的运行效率。空调的制冷机组运行时，其效益随着负荷的变化而变化，因此，具有蓄冷的空调系统，可根据空调负荷的大小使机组处在最正确的效益下运行。eq\o\ac(○,5)蓄冷空调系统特别适用于负荷比拟集中变化比拟大的场所。eq\o\ac(○,6)应用蓄冷空调技术，可扩大空调区域使用面积。亦即蓄冷空调系统适合于改扩建空调工程。eq\o\ac(○,7)适合于应急设备所处的环境，使用应急蓄冷系统可大大减少对应急能源的依赖提高系统的可靠性。综上所述，蓄冷空调技术在未来具有广阔的开展前景，今后我们要不失时机地抓住机遇继续加强与扩大与外国蓄冷设备厂的合作。国产的蓄冷空调要向低本钱、高效率、全自动化方向开展，使国内蓄冷空调应用建立在吸收众多技术优点的根底上。另外，政府部门应大力提倡、宣传蓄冷空调的社会效益和经济效益，制定合理的分时电价政策，鼓励广阔用户采用蓄冷空调系统。要积极开展蓄冷空调的设计、施工、调试、运行的培训，是广阔的工程技术人员和施工安装人员深入了解蓄冷空调系统，使我国的蓄冷空调事业步入迅速开展的良性轨道。2建筑概况2.1工程名称长沙市某六层办公建筑冰蓄冷空调系统设计。2.2设计依据〔1〕长沙市某办公建筑的一到六层的平面图。〔2〕国家标准。a.暖通空调设计手册。b.采暖通风与空气调节设计标准。c.蓄冷空调工程实用新技术。〔3〕设计任务书。〔4〕建设单位提出的设计要求。2.3工程概况建筑物概况该建筑位于长沙市是以办公为主体功能，建筑内有办公室、洗手间、展廊和展厅、休息廊等此建筑的每层平面分布图如以下图所示：图2-1建筑平面分布图此建筑物的各个房间的概况见表：建筑物的各个房间的概况表楼层房间面积F(m2)人员密度dp〔m2/人〕人数N〔人〕第一层接待大厅545商务中心55咖啡厅43贵宾室811第二层开敞式办公室一59开敞式办公室二59开敞式办公室三513开敞式办公室四59厂部中心517第三层展厅和展廊58会议室一28会议室二43会议室三58第四层公司分部一59休息廊318公司分部二459公司分部三513公司分部四59总部中心517第五层副总经理室一2休息廊318副总经理室二2开敞式办公室一59开敞式办公室二59会议室58第六层培训室一29休息廊318培训室二29电教室一29电教室二43培训中心58建筑的围护结构的情况围护结构的选取均根据《实用供热空调设计手册》中的规定选用：a.外墙:—1中的88号墙体，其中20mm厚外粉刷、200mm厚加气混凝土、20mm厚内粉刷，其中传热系数/(m2·k)；传热温差的衰减系数β=0.68；衰减度ν=15；延迟时间ε=h。b.内墙：—3中的3号墙体，其中20mm厚外粉刷、120mm厚砖墙、20mm厚内粉刷，其中传热系数/(m2·k)；传热温差的衰减系数β=0.56；衰减度ν=6.32；延迟时间ε=h。c.楼面：—4中的33号，其中20mm面层、80mm厚的钢筋混凝土楼板、400mm厚的吊顶空间、25mm厚的钢板网抹灰、油漆。其中传热系数/(m2·k)；传热温差的衰减系数β=0.55；衰减度ν=8.72；延迟时间ε=h。d.屋面：—2中的13号、其中20mm厚的防水层加小豆石、20mm水泥砂浆找平层、160mm沥青膨胀珍珠岩保温层、隔气层、80mm厚承重层、15mm厚内粉刷,其中传热系数/(m2·k)；传热温差的衰减系数β=0.37；衰减度ν=47.36；延迟时间ε=h。e.外围护结构中有些房间围护结构采用玻璃幕墙，所选用的玻璃幕墙的导热系数为λ，厚度为δ=15mm。由公式K=2-1W/(m2·k)其中：h1——室外对流换热系数;h2——室内对流换热系数；λ——所用材料的导热系数；δ——材料的厚度；由《采暖通风与空气调节标准》可以查得h1=23W/(m2·k),h2W/(m2·k)。f.窗户：选用单层的金属窗6mm厚的普通玻璃，内挂尼龙绸浅兰色窗帘。g.门：办公建筑要求采光性好环境舒适,所以选用玻璃制的门，其传热系数/(m2·k)。2.4室内外设计参数确实定室外空气计算参数参阅《实用供热空调设计手册》可知：东经113°8´；北纬28°2´；长沙市海拔为44.81m。夏季空调室外计算参数:夏季空调计算日平均温度=32℃；夏季通风干球温度=33℃；夏季空调计算干球温度=35.8℃；夏季空调计算湿球温度=℃；℃；夏季最热月平均相对湿度为ψ=75%；室外平均风速:v=2.6m/s。室内空气设计标准民用建筑空调室内空气设计参数确实定主要取决于以下内容:①空调房间使用功能对舒适性的要求其中影响人舒适感的主要因素有:室内空气的温度、湿度和空气流动速度。②要综合考虑地区、经济条件和节能要求等因素。参阅《民用建筑空调设计》可知:夏季室内空气温度=26℃；夏季室内空气相对湿度ψ=60%；；设计时使室内空气压力稍高于室外大气压，此种情况可以不考虑由于室外的空气渗透而引起的附加冷负荷。3设计方案论证3.1夏季设计日空调冷负荷此处冷负荷只是为了方便方案确实定。其具体的数值可参见附录中的表一和表3-1局部。此设计建筑的空调冷负荷概略分布情况可见参见附录中附表1到8。设计建筑的冷负荷概略分布表时间8-99-1010-1111-1212-1313-1414-1515-1616-1717-18冷负荷〔kw〕810.5860.7由此建筑的冷负荷概略分布表可绘制出其冷负荷的分布图，见图3-1。图3-1空调负荷分布图由以上计算可以看出，日负荷呈参差不齐状，差异较大，结合长沙市的用电峰谷所在时间表〔表3.2〕：表3.2长沙市的电力峰谷分布表峰段平段谷段8：00——12：007：00——8：0022：00——7：0019：00——22：0012：00——19：00可见，冷负荷均分部在用电的峰谷段。且最大值∑Qmax=875.824KW,出现在16：00—17：00这个时段。因此，用蓄冷模式对大楼的冷负荷进行调节比拟适宜。3.2蓄冷系统的运行策略和工作模式以及工作流程蓄冷系统运行策略蓄冷空调系统将转移多少顶峰负荷应储存多少冷量才具有经济效益,首先取决与采用哪一种运行策略.运行策略的选择需要考虑的因素很多的.主要有建筑物空调负荷分布,电力负荷分布,电费计价结构,设备容量及储存空间,具体需要以实际情况为依据。所谓的运行策略是指蓄冷系统以设计循环周期(如设计日或周等)的负荷及其特点为根底将电费结构等条件对系统以蓄冷容量,释冷供冷或以释冷连同制冷机组共同供冷做出最优运行安排考虑.一般可归纳为全部蓄冷策略和局部蓄冷策略.〔1〕全部蓄冷策略:其蓄冷时间与空调时间完全错开,在夜间非用电顶峰期,启动制冷机进行蓄冷,当冷量到达空调所需的全部冷量时,制冷机停机;在白天空调时,蓄冷系统将冷量供给空调系统.空调期间制冷机不运行.全负荷蓄冷时.蓄冷设备要承当空调所需要的全部冷量.故蓄冷设备的容量较大初次投资费用高.该运行策略适用于白天供冷时间较短的场所或峰谷电差价很大的地区。〔2〕局部蓄冷策略:局部蓄冷策略是在夜间非用电顶峰时制冷设备运行.储存局部冷量.白天空调期间一局部空调负荷由蓄冷设备承当.在设计计算日(空调负荷顶峰期)制冷机昼夜运行.局部蓄冷制冷机利用率高.蓄冷设备容量小,制冷机比常规的空调制冷机容量小30%—40%，是一种更经济有效的运行模式。根据本建筑的日负荷曲线应采用局部负荷蓄冷，它不仅使蓄冷装置容量减少，其装机容量也大幅度减低，尤其适合于全天空调时间长、负荷变化大的场合，是一种经济有效的蓄冷设计模式。冰蓄冷空调设计模式的选定蓄冷系统工作模式是指系统在充冷还是供冷，供冷时蓄冷装置及制冷机组是各自单独工作还是共同工作。蓄冷系统需要在规定的几种方式下运行，以满足供冷负荷的要求，常用的工作模式有：机组制冰模式，制冰同时供冷模式，单制冷机供冷模式，单融冰供冷模式，制冷机与融冰同时供冷。局部蓄冷策略有制冷机优先供冷和蓄冰优先供冷控制策略。制冷机优先控制策略实施简便，运行可靠，能耗低，制冷机组一直处于满负荷运行，机组利用率高，机组和蓄冰槽的容量最小，投资最节省。蓄冰装置优先控制策略能尽量发挥蓄冰装置的释冷供冷能力，有利于节省电费，但能耗较高，在控制程序上复杂。故本设计采用制冷机组优先策略。冰蓄冷空调系统的流程配置制冷机组与蓄冷装置并联，常用于供回液温差约为5℃，并适用于低温送风系统，也适用于温差大于6℃的系统。制冷机组与蓄冰装置串联适用于供回液温差大于8℃的系统。适用于低温送风，但它不可防止产生空气循环量少。影响室内空调的舒适性，且易在送风口产生结雾和滴水，严重破坏室内环境。由于本空调系统采用的是7℃/12℃的冷冻水供、回水温差的常规空调系统，所以采用并联流程。3.3设备确实定制冷机组确实定由《蓄冷空调实用技术》一书中可知其主机容量可用下式来确定：R2=3-1R1=η*R2式中：RH——在设计日中建筑物所需的总冷负荷〔KW〕；Q——蓄冷槽热损失〔KW〕，其值约为0.04-0.08倍的RH；D——白天使用空调的时间(h)；N——晚间制冰时间(h)；R2——制冷机组在空调工况下制冷量〔KW〕；R1——制冷机组在制冰工况下制冷量〔KW〕；η——压缩机容量变化率，一般为0.65-0.70。本设计中根据用电谷峰所在时间段及负荷分布情况确定，白天空调的使用时间D=10h，夜晚制冰的时间N=10h。总的制冷量∑Q=8184.5KW=RH。那么其主机制冷工况的容量为：R2===519.96KW蓄冷设备容量确定由《蓄冷空调实用技术》一书中可知局部蓄冷策略主机优先模式下其蓄冷设备容量可按下式确定：Qi=N*R1=N*R2*η3-2式中：Qi——蓄冷设备蓄冷量〔KWh〕；N——夜间蓄冰时间〔h〕；R1——制冷机组在夜间制冷工况下制冷量〔KW〕；R2——制冷机组在白天空调工况下制冷量〔KW〕；η——压缩机容量变化率，一般为0.65-0.70。在设计顶峰负荷时，从蓄冷设备融冰供冷量为：Qimax=Qmax-R23-3式中：Qimax——设计顶峰时最大融冰供冷量〔KW〕；Qmax——建筑物顶峰设计负荷〔KW〕；R2——制冷机组在空调工况下制冷量〔KW〕；其蓄冷设备容量为：Qi=N*R1=N*R2*η=10*519.96*0.7=3639.7(KWh)机组运行情况确实定由建筑物的冷负荷在各个逐时的数值和长沙市的电力分布情况制冷机组的容量以及蓄冷设备的容量可编制出机组运行负荷表〔表3.3〕如下：表3.3机组运行负荷表时间冷负荷〔KW)机组供冷〔KW)融冰供冷〔KW)蓄冷负荷(KW)0—10003641—20003642—30003643—40003644—50003645—60003646—70003647—80003648—909—10010—11011—128012—130续表3.313—14014—15015—16016—17017—18519.96018—19000019—20000020—21000021—22000022—2300036423—24000364总计〔KW)3640由机组的运行负荷表〔表3.3〕可得出空调负荷的分配图如下所以：图3-2空调负荷的分配图3.5蓄冷介质与蓄冷系统形式选择蓄冷介质的选取℃左右，无毒、平安、低造价等优点，所以是理想的蓄冷介质。·℃〕远小于冰的融解热，故水蓄冷的蓄冷密度低，需要庞大的蓄水池，且冷损耗大，保温及防水处理麻烦。冰蓄冷的蓄冷密度大〔利用冰的相变潜热进行冷量的储存，0℃时冰的蓄冷密度达334kJ/kg〕，蓄冷温度几乎恒定，体积只有水蓄冷的几十分之一，便于储存，对蓄冷槽的要求较低，占有的空间小，易于制造。但冰蓄冷具有蒸发温度低、COP〔压缩机性能系数〕值小、系统复杂、初投资高的缺点。经综合比拟后，本设计采用冰蓄冷系统制冷。蓄冷形式的选取冰蓄冷系统按其蓄冰元件或制冰方式，通常可分为完全冻结式、冷媒盘管式、封装件式、片冰滑落式和冰晶式这几种系统类型。相对于其他形式的系统而言，封装件系统具有结构紧凑、布置方便、围护简单等优点，蓄冰元件通常有冰球、芯心冰球、冰板等商品可供选择，介质系统通常采用闭式循环，除需使用双工况制冷机外，对制冷和蓄冷设备并无特殊要求，因而国内外在中、小型蓄冷工程中得到十分广泛的应用。经综合比拟，本工程拟采用以芯心冰球作为蓄冷元件的封装件式冰蓄冷系统。3.6设备的选择：冷源设备的选择主机制冷工况的容量为:R2蓄冷工况的容量为：R1=η*R2=0.7*519.96=364〔KW〕由以上数据，选定两台浙江吉佳公司生产的JCSLD—100型号的机组其技术参数如下：空调工况的制冷量为354KW,蓄冷工况的制冷量为240KW,压缩机数量2台，压缩机的空调工况额定功率74KW，蓄冷工况额定功率为56KW，其中蒸发器中水流量为61m3/h，冷凝器中水的流量为76m3/h。蓄冰设备的选择冰蓄冷系统主要有芯心冰球系统、完全冻结式系统和冰盘管系统等，现比拟如表3.4。表3.4冰蓄冷形式比拟芯心冰球完全冻结式冰盘管式系统简单，蓄冰单元少，联合管道阀门少，故障低系统复杂，蓄冰单元多，联合管道阀门多系统复杂，蓄冰单元多，联合管道阀门多个别冰球破损不影响系统运行管道破损无法结冰管道破损无法结冰，制冷剂泄露污染环境球内设有配重克服上浮引起短路的缺点，冰槽能灵活布置，节省空间无短路现象，但占用有效建筑空间大占用有效建筑空间大不冻液用量较完全冻结式大不冻液用量少制冷剂用量大，价格高维护简单维护简单维护复杂蓄冷槽体积的计算：V=3-4式中：V——蓄冷槽体积m3；Qi——蓄冷设备容量〔kWh〕；b——容积膨胀系数，对于水蓄冷b≈1.0，对于冰蓄冷b≈1.05-1.15；q——单位蓄冷槽体积蓄冷能力〔KW/M3〕由以上的比拟，从平安、使用方便和节省建筑物空间的角度出发，采用芯心冰球系统。选用源牌单金属芯心冰球BQ130D—00，单位热容1/q=V≤3/RT.h。Qi=3549.88KWh=1009.06RT.h，n=35*Qii××3。由以上数据选用杭州三泰公司生产的ST—40B卧式蓄冷槽3个，其数据如表3.5。蓄冰槽局部参数表标准容积〔m3〕储冰罐外径D〔mm〕进出口法兰FL〔mm〕载冷剂体积〔m3〕2530002509.9其他设备的选择计算〔1〕冷冻泵：L=61m3/h2台〔2〕初级溶液泵：L=m3/h2台3-5〔3〕次级溶液泵：L=m3/h2台3-6〔4〕冷却塔：L=76m3/h2台〔5〕冷却泵：L=76m3/h2台〔6〕板式换热器：Δt=2℃，换热面积F=㎡3-7〔7)乙二醇的量：V乙二醇=0.1*V槽管3-8=0.1*66.4+0.25*[406.1/〔3600*15〕*2*40]3.7方案的比拟及经济分析与结论现设计三种方案，进行比拟，以表达冰蓄冷空调的经济性：方案一：螺杆水冷式冷水机组方案二：螺杆水冷式双工况冷水机组+蓄冰设备方案三：螺杆风冷式双工况冷水机组+蓄冰设备方案一：螺杆水冷式冷水机组〔1〕设备选择：机组选择：由Qmax=875.8KW，选用2台重庆嘉陵制冷LSBLG494型号的螺杆冷水机组，Qo=494KW=424040kcal/h，压缩机功率120KW，制冷剂R22，充入量130kg，冷却水量106m3/h，冷冻水量85m3/h。冷水泵：L=85m3/h2台冷却水泵：L=106m3/h2台冷却塔：L=106m3/h2台〔2〕设备初投资计算：eq\o\ac(○,1)螺杆冷水机组2台：单价0.8元/kal/h，Q=424040kal/h/台eq\o\ac(○,2)冷冻水泵2台：单价0.8万元/100m3/h，L=85m3/h/台eq\o\ac(○,3)冷却水2台：单价：0.8万元/100m3/h，L=106m3/h/台eq\o\ac(○,4)冷却塔2台：单价：80元/KW，Q=494KWeq\o\ac(○,5)自控投资：单价：90元/KWeq\o\ac(○,6)电力投资：单价：280元/KW〔总功率按照3.5台压缩机的功率计〕eq\o\ac(○,7)设备运杂、安装、调试费用：eq\o\ac(○,8)用电增容费用：单价：1000元/KWC8=1000*3.5*120=42万元用电集资费用：单价：1600元/KW〔3〕运行费用〔局部负荷运行系数为0.8〕：eq\o\ac(○,1)按折算峰值电价1.04元/KWh，1年运行22400h，那么：eq\o\ac(○,2)电价1.12元/KWh，那么：方案二：螺杆水冷式双工况冷水机组+蓄冰设备〔1〕设备初投资：eq\o\ac(○,1)eq\o\ac(○,2)冷冻水泵2台：单价：0.8万元/100m3/h，L=61m3/heq\o\ac(○,3)冷却水泵2台：单价：0.8万元/100m3/h，L=76m3/heq\o\ac(○,4)初级溶液泵2台：单价：1.125万元/100m3/h，L=133m3/h，C5=2*1.125*1.33=3万元eq\o\ac(○,5)次级溶液泵2台：单价：1.125万元/100m3/h，L=165m3/h，eq\o\ac(○,6)eq\o\ac(○,7)冷却塔2台：单价：80元/KW，Q=354KWeq\o\ac(○,8)eq\o\ac(○,9)自控投资：单价：90元/KW，eq\o\ac(○,10)电力投资：单价：280元/KW，总功率按7台蓄冷工况时的压缩机功率计，即N=7*56=392KWeq\o\ac(○,11)设备运杂、安装、调试费用：C12=0.12*(C1+C2+C3+C4+C5+C6+C7+C8+C9+C10+C11〕eq\o\ac(○,12)电力增容费用：单价：1000元/KWeq\o\ac(○,13)电集资费用：单价：1600元/KW〔2〕运行费用〔局部负荷运行系数为0.8〕：eq\o\ac(○,1)按5台蓄冰工况下的压缩机功率计，N蓄冰=5*56=280KW，SR1=0.8*0.28*9*30*3*280=5.08万元；按5台空调工况下的压缩机功率计，N制冰。SR=SR1+SR2=5.08+68.96=74.04万元eq\o\ac(○,2)按峰谷比3：1计：折算峰值电价0.96元/KWh，谷时电价0.35元/KWh，万元，方案三：风冷式螺杆冷水机组+蓄冰设备〔1〕、机组及设备选择：选择2台风冷式螺杆冷水机组，其它冷冻水泵、溶液泵、蓄冰装置、板式换热器、乙二醇溶液、自控设备同方案二。〔2〕、初投资计算：eq\o\ac(○,1)风冷式螺杆冷水机组2台：价格按水冷式的1.5倍计，即：eq\o\ac(○,2)其它设备投资额同方案2，即：eq\o\ac(○,3)电力投资费用：单价：280元/KW，功率按水冷式机组的1.5倍计，eq\o\ac(○,4)设备运杂、安装、调试费用：eq\o\ac(○,5)电力增容费用：单价：1000元/KWheq\o\ac(○,6)电集资费用：单价：1600元/KWh〔3〕、运行费用〔局部负荷运行系数为0.8〕：eq\o\ac(○,1)N蓄冰=1.5*280=420KW，SR1=0.8*0.28*9*30*3*420=7.63万元；N制冰+融冰=1.5*370=555KW，SR2=0.8*1.04*2240*555=103.44万元，SR=SR1+SR2=111.07万元。eq\o\ac(○,2)按峰谷比3：1计：折算峰值电价0.96元/KWh，谷时电价0.35元/KWh，SR1=0.8*0.35*9*30*3*420=9.53万元，SR2=0.8*0.96*2240*555=95.48万元，SR=SR1+SR2=105万元。方案比拟〔采用价值分析法〕价值工程，是运用集体智慧和有组织的活动，着重对产品进行功能分析，使之以最低的本钱，可靠地实现产品必要的功能，从而提高产品价值的一套科学的技术经济分析方案。这里的价值〔V〕是功能〔F〕和实现这一功能所消耗的本钱〔C〕的比值，即3-9计算不同方案的价值功能指数〔Vi〕取其最大值为最正确方案。功能重要度系数〔fi〕计算〔4分制〕3-10功能是对象能够满足某种要求的一种属性。就冷源方案进行功能分析，其功能可大致归纳为①使用平安可靠②机房面积省③使用寿命长④便于维护管理⑤环保效果好⑥社会效益好。显然这6种功能，其重要性不可相提并论，于是就要采用功能重要度系数fi，既各功能对总功能指数影响的权重。这里对fi值采用4分制一对一比拟打分法。各功能累计得分为si，功能重要度系数，计算结果见表3.6。表3.6功能重要度系数〔fi〕计算表〔4分制〕功能一对一打分累计得分si功能重要度系数fi使用平安可靠机房面积省使用寿命长便于维护管理环保效果好社会效益好使用平安可靠——3333315机房面积省1——333313使用寿命长11——33311便于维护管理111——339环保效果好1111——１5社会效益好11113——7总计60〔2〕功能得分〔ti〕与功能评价系数〔Fi〕的计算〔10分制〕各功能评分〔ti〕采用10分制。某方案该项功能最正确得分10分，其余两方案比照该方案打分。某方案累计功能得分Ti=fi×ti，功能评价系数3-11计算结果见表3.7。表3.7功能得分与功能评价系数〔Fi〕的计算表〔10分制〕评价对象各功能及其重要度系数功能累计得分Ti功能评价系数Fi使用平安机房面积使用寿命便于维护环保效果社会效益方案1510101030方案21071081010方案3988898总计1〔3〕本钱分析及本钱指数Ci由上表中的3种方案的初投资和运行费，得各方案的本钱Bi=初投资费+年运行费。各方案的本钱Bi及本钱指数Ci计算结果见表3.8。本钱指数〔括号中的数据为峰谷比为4：1时的费用〕。本钱Bi及本钱指数Ci计算初投资/万元运行费/万元合计〔Bi〕/万元本钱指数Ci方案127.96〔30.11〕213.6〔215.75〕0.225〔0.228〕方案241.26〔40.3〕314.34〔313.38〕0.332〔0.331〕方案361.89〔60.54〕419.29〔417.95〕〕〔4〕价值指数Vi计算及方案评价各方案价值指数计算结果见表3.9。价值指数。表3.9价值指数计算计算工程功能评价系数Fi本钱指数Ci价值指数Vi方案10.225〔0.228〕1.04〔1.34〕方案20.332〔0.331〕1.09〔0.917〕方案3〕0.752〔0.755〕由上表可知：V2＞V1＞V3，方案2最好。由于再这里还没有算进政府的鼓励措施，同时冰蓄冷空调系统具有一定的社会效益和环保效益，如果计入，方案2的价值指数将回更大，所以应采用方案2。3冰蓄冷系统的回收年限〔1〕冰蓄冷系统的回收年限计算方法冰蓄冷空调经济评价范围包括整个蓄冰空调系统与整个常规空调系统的比拟，本设计采用简单静态经济评价方法，相应的评价指标为投资回收期：3-12式中：SC——蓄冷系统的投资；SR——蓄冷系统的运行费用；NC——非蓄冷系统的投资；NR——非蓄冷系统的运行费用。〔2〕用方案1与采用方案2进行比拟的回收年限为：eq\o\ac(○,1)采用电价比3:1的回收年限：NC=220.62万元，NR=78.28万元，SC=273.08万元，SR=70.1万元，带入上式得静态回收年限n=6.4年；eq\o\ac(○,2)采用电价比4:1回收年限：NC=220.62万元，NR=84.3万元，SC=273.08万元，SR=74.04万元，带入上式得静态回收年限n=5.2年。结论和建议采用冰蓄冷技术虽然其初投资多，但在电价比为3：1时，采用折算电价计费时其回收年限有6.4年，在电价比为4：1时，采用折算电价计费时其回收年限有5.2年，这还没有算进政府的鼓励措施，所以回收年限有望进一步缩短。所以采用冰蓄冷空调技术对用户和电力公司来说是经济实惠的。为了推广冰蓄冷，电力部门应加大优惠政策；同时可以考虑冰蓄冷空调技术与低温送风技术相结合，将提高冰蓄冷空调系统的经济性。4冷负荷的计算4.1房间冷负荷的构成空调房间的得热量由以下各项得热量组成：通过围护结构传入室内的热量；透过外窗进入室内的太阳辐射；人体散热量；照明散热量；设备、器具、管道及其它室内热源的散热量；食品或者物料的散热量；渗透空气带入室内的热量；伴随各种散湿过程产生的潜热；确定房间的计算冷负荷时，应根据上述各项得热量的种类和性质，以及房间的蓄热特性，分别逐时叠加，找出综合最大值。4.2房间湿负荷的构成房间的湿量由以下各项构成：人体散湿量；渗透空气带入室内的热量；化学反响过程的散湿量；各种潮湿的外表、液面或液流的散湿量；食品或者其它物料的散湿量；设备的散湿量确定房间的计算湿负荷时，应根据上述湿源的种类，选用不同的群集系数、负荷系数和同时使用系数，分别逐时计算，然后逐时叠加，找出综合最大值。湿负荷计算人体的湿负荷可按下式计算Wng4-5式中：W——散湿量，kg/h；g————16，g/h。空调系统冷负荷的构成空调系统的冷负荷，应根据同时使用情况、空调系统的类型及调节方式，按各房间逐时冷负荷的综合最大值或各房间的计算冷负荷的累加值确定，并应计入新风冷负荷以及通风机、风泵、冷水管和水箱温升引起的附加冷负荷。冷负荷计算通过墙体、屋顶的传热形成的冷负荷Q的计算公式：4-1式中：——通过墙体，屋面传形成的冷负荷；K——围护结构的传热系数，W/〔㎡·℃〕；屋面K=w/㎡℃；内墙K=w/㎡℃；外墙〔δ=200mm〕K=w/㎡℃；楼板K=w/㎡℃；F——围护结构的计算面积，㎡；△tτ-ε——作用时刻下围护结构的冷负荷计算温差，℃。通过窗户的瞬变传热的冷负荷4-2式中：窗户K=w/㎡℃；F——玻璃的计算面积，㎡；△tτ——玻璃温差传热的负荷温差，℃。通过窗户的日射得热的冷负荷4-3式中：xg——窗户的构造修正系数，单层钢窗0.9；xd——地点修正系数，见《实用供热空调设计手册》P725中—13中的表注局部；Cs——窗玻璃的遮挡系数，1；Cn——窗户内遮阳设施的遮阳系数，0.6；Jj,τ——负荷强度，W/㎡。通过设备、照明、人体形成的逐时冷负荷4-4式中：Q——设备、照明、人体的得热量，W；Xτ-T——分别代表τ-T时刻的设备的负荷强度系数、照明的负荷强度系数、人体的负荷强度系数；新风冷负荷新风形成的冷负荷为QLW=ρLW〔iW-in〕4-5式中：QLW——新风冷负荷Wρ——室外空气的密度kg/m3LW——新风量m3iW——室外空气的焓值kJ/kgin——室内空气的焓值kJ/kg此建筑的空调冷负荷的计算过程和湿负荷列于附录中附表1到附表8中。此建筑为办公建筑所以空调系统采用空气——水系统即风机盘管加新风系统，其中新风机组把新风处理到室内状态点不承当室内负荷，风机盘管承当室内负荷。风机盘管和新风机组均采用顶装式，其中每一楼层选用一台新风机组，然后通过风管将新风引入各个房间当中。空调系统的设计与分析在这里仅以此建筑的第六层为例对第六层的房间进行空调系统的设计与选型。此建筑的第六层各个房间的冷负荷可由附录中附表1到8得出，在此将其结果例于表4.1中。六层各个房间的逐时冷负荷〔不包括新风负荷〕计算时刻培训室休息廊培训室二电教室一电教室二培训中心8:001514472519:001042210:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00最大值Qτ/W此建筑的新风量按20m3/人计算，六层各个房间的新风负荷可参见附录中附表7在此仅将结果列于表4.2中。六层各个房间的新风负荷表房间n(人)QLW培训室一29休息廊186240培训室二29电教室一29电教室二43培训中心58新风总的冷负荷空调设计冷负荷是计算冷负荷的1.1倍所以第六层各个房间的空调系统的冷负荷为计算的各个房间冷负荷的1.1倍，将其六层各个房间的空调设计冷负荷列于表4.3中。六层各个房间的空调系统的冷负荷汇总表房间总负荷Q/W新风量Gm3/h新风负荷QLWW培训室一18749.291580休息廊3606864培训室二580电教室一580电教室二860培训中心1160总计风机盘管的选择〔1〕空气处理方案及有关参数的查取：培训中心的冷负荷Qcl=19504.5W,湿负荷W=6104g/h=1.69g/s.那么热湿比ε＝19504.5/1.69=11541。室内空气状态点N为tn=26℃ψ=60%。℃℃，ψ=75%。把室内和室外空气状态点在焓湿图中表示出来如图4.1所示：图4.1空气处理过程图由焓——湿图可查得：由tn=26℃ψ℃℃℃得hw=88.454kJ/kg由h——d图得tnl`=18℃，tn-tnl`=26-18=8℃＜10℃，所以可以取送风温差△t为8℃在h-d图中可以得出ho=47.54kJ/kg〔2〕房间所需要的冷量Q〔包括新风量〕：〔3〕房间的新风负荷为：QW〔4〕风机盘管所需要的冷量为：QF=Q-QW=38.52-20.11=18.41KW4-6〔5〕风机盘管所需要的风量：LF=QF/[1.2*〔hn-ho〕]4-7=18.41/[1.2*〔58.4-47.54〕]3/s=5087m3/h〔6〕选择风机盘管：所需要的风机盘管的要求当进水温度7℃，进风参数为DB/WB=26/17〔℃〕时LF=5087m3/h，QF根据所需风量及中等风速的原那么，由《简明空调设计手册》表3—20可知样本提供的进风参数为DB/WB=27/19.5〔℃〕，与实际不符，既实际工况比样本给出的工况条件优越，因此为满足要求，可选用风量与冷风量稍小于实际风量、冷量的风机盘管。初选型号为 FP—25WA的标准型的风机盘管二台，其额定风量为2600*2=5200m3/h，取最小水流量为L=1673kg/h进水温度为7℃，查得风机盘管的冷量为10120*0.92*2=18.62KW，满足要求，故可选用FP—25型风机盘管二台。其水压降为23.6kpa。〔7〕其它房间风机盘管的选型用同样的方法，可确定其它房间的风机盘管的型号，结果列于表4.4中。表4.4六层各个房间风机盘管的选型表房间风机盘管型号风量(中)m3/h全冷量(W)水量(kg/h)水压降(kpa)数量(台)电功率(w)培训室一FP-252100931016731204休息廊FP-14147046216504130培训室二FP-202120728910501178电教室一FP-14147046216502130电教室二FP-14147046216504130培训中心FP-14147046216504130其它楼层的房间的风机盘管的选取情况可参见附录中的附表9新风机组的选择新风机组的选型计算过程和风机盘管的大致相同这里就不在赘述。六层新风机组的选用其参数见表4.5。表4.5新风机组的选用参数表新风机组的选型楼层六层所需新风量m3/h4120所需新风负荷(kw)型号FPG6-50D额定风量m3/h5000冷量(kw)盘管数量6电功率(kw)0.45*2水流量(L/S)水压降(kPa)余压(Pa)170此建筑其它楼层的新风机组的选用和风机盘管的选用参见附录中的附表10。5冷源系统设计与分析5.1确定典型设计日的空调冷负荷空调设计冷量是计算的1.1倍。所以各个时刻的空调设计冷负荷均按计算的冷负荷的1.1倍计，令各层的概算冷负荷均乘以系数C=1.1。所以各功能房间的空调设计冷负荷如下表〔表5.1〕： 表5.1空调设计冷负荷分布表时间8-99-1010-1111-1212-1313-1414—1515—1616—1717—189004KWh上表中逐时负荷参差不齐，最大冷负荷出现在16—17点，由此绘制出夏季设计日的空调冷负荷分布图〔如图5-1〕：图5-1设计日冷负荷负荷分布图5.2选择蓄冷装置的形式和模式及运行策略蓄冷装置的形式的选取蓄冷系统就是在不需要冷量或冷量少的时间〔如夜间〕，利用制冷设备在蓄冷介质中的能量转移，进行蓄冷，并将此冷量用在空调或工艺用冷顶峰期。在蓄冷空调的工程中应用较多的蓄冷形式是水蓄冷、内融冰〔完全冻结式〕和封装冰〔冰球式〕系统。℃左右，无毒、平安、低造价等优点，所以是理想的蓄冷介质。水蓄冷具有投资省、技术要求低、维修费用低等优点，但水的比热远小于冰的融解热，故水蓄冷的蓄冷密度低，需要庞大的蓄水池，且冷损耗大，保温及防水处理麻烦。冰蓄冷的蓄冷密度大，蓄冷温度几乎恒定，体积只有水蓄冷的几十分之一，占有的空间小，易于制造。但冰蓄冷具有蒸发温度低、COP植小、系统复杂、初投资高的缺点。经综合比拟，本设计采用冰蓄冷系统。冰蓄冷系统按其蓄冰元件或制冰方式，通常可分为完全冻结式、冷媒盘管式、封装件式、片冰滑落式和冰晶式这几种系统类型。相对于其他形式的系统而言，封装冰蓄冷系统具有与内融冰系统相近的性能，尤其是采用闭式系统中，结构简单，安装、运行、维修方便压力式蓄冷槽可根据不同建筑场地设计为立式或卧式各种规格容量，也可设置在室内外，地面上下或屋面上以节省占地面积，封装冰是广为应用的一种蓄冷系统，其主要缺点是载冷剂乙二醇使用量较大，蓄冷温度低，另外封装件系统具有结构紧凑、布置方便、围护简单等优点，蓄冰元件通常有冰球、芯心冰球、冰板等商品可供选择，介质系统通常采用闭式循环，除需使用双工况制冷机外，对制冷和蓄冷设备并无特殊要求，因而国内外在中、小型蓄冷工程中得到十分广泛的应用。由于芯心冰球内部设有金属配重，结冰后体积膨胀不会上浮，蓄冷槽顶部可不设格栅，而在蓄冷槽的两端设置有格栅，使载冷剂液体均匀流动，有利于传热。经综合比拟，本工程采用以芯心冰球作为蓄冷元件的封装件式冰蓄冷系统。选择冷源蓄冷模式和运行策略蓄冷模式分为全部蓄冷模式和局部蓄冷模式。全部蓄冷模式其蓄冷时间与空调时间完全错开,在夜间非用电顶峰期,启动制冷机进行蓄冷,当冷量到达空调所需的全部冷量时,制冷机停机;在白天空调时,蓄冷系统将冷量供给空调系统.空调期间制冷机不运行.全负荷蓄冷时.蓄冷设备要承当空调所需要的全部冷量.故蓄冷设备的容量较大初次投资费用高.该运行策略适用于白天供冷时间较短的场所或峰谷电差价很大的地区。局部蓄冷模式是在夜间非用电顶峰时制冷设备运行.储存局部冷量.白天空调期间一局部空调负荷由蓄冷设备承当.在设计计算日(空调负荷顶峰期)制冷机昼夜运行.局部蓄冷制冷机利用率高.蓄冷设备容量小,制冷机比常规的空调制冷机容量小30%—40%，是一种更经济有效的运行模式。根据本建筑的日负荷曲线应采用局部负荷蓄冷，它不仅使蓄冷装置容量减少，其装机容量也大幅度减低，尤其适合于全天空调时间长、负荷变化大的场合，是一种经济有效的蓄冷设计模式。局部蓄冷策略有制冷机优先供冷和蓄冰优先供冷控制策略。制冷机优先控制策略实施简便，运行可靠，能耗低，制冷机组一直处于满负荷运行，机组利用率高，机组和蓄冰槽的容量最小，投资最节省。蓄冰装置优先控制策略能尽量发挥蓄冰装置的释冷供冷能力，有利于节省电费，但能耗较高