下某国际金融中心冰蓄冷系统建筑于节能案例

［下］国际金融中心冰蓄冷系统建筑于节能案例系统运行模式的控制

储冰制冷系统的运行模式通常有三种：主机优先，融冰优先，优化控制。其中，融冰由现在负荷猜测技术成熟后不再采用。系统运行模式的控制必须结合优化控制软件，根据优化软件的判定结果调整系统的运行状态。

主机优先：在设计日工况下，采用主机优先的模式，冷负荷高峰时段内主机的容量不能满足冷负荷需求，通过融冰来补充能量。这时主机在空调制冷工况下运行，满足部分冷负荷的需要，其他的冷负荷有融冰满足。

优化控制：优化控制的目标就是把有限的蓄冰量用在电价最高的时候，但在一天必须把前一天夜间的制冰量用完。当空调负荷减小到某一数值时，当建筑负荷相对较大，储冰空调系统按优化控制方式进行，控制系统根据当天的猜测性负荷图来决定当天的运行策略，即每小时主机和融冰各自所承担的负荷如何分配，尽量不开主机，假如主机需要开启，则力求使主机处于满负荷运行状态，同时当天冰必须能全部用完;同时以末端空调冷负荷、主机的出口温度、主机的部分负荷性能指标、电力高峰平峰时段分布来决定当天的那一时段开启或关闭部分制冷主机，使主机的耗电量与水泵的总耗电量达到最小。

当系统尚不能全融冰供冷即必须开启一台或多台主机补充冷量时，控制系统根据测出的末端负荷，判定出主机开启的最少台数，使必须运行的主机尽可能在高负荷率下工作，提高整个系统的功率。避免所有主机都在低负载率下以很低的效率运行，造成系统效率降低。

板换的防冻保护

板换冻结的原因是系统处于制冰供况时，板换乙二醇侧的阀门关闭不严，低温的乙二醇溶液流经板换，而水侧处于静止状态，所以水就会有结冰的可能。

首先，电动阀门要选用高质量紧密关闭型的阀门，在系统制冰时，板换乙二醇侧的阀门处于紧密关闭状态。其次，在每台板换的乙二醇的进口处安装温度传感器，当温度传器检测到乙二醇进口的温度为1℃时，开启板换所对应的冷冻水泵。在系统制冰时同时供冷，则检测到板换出口温度为1℃时发出警信号。

六、蓄冷空调方案的选择：

1.目前空调蓄冰的方式很多，主要的有冰盘式、冰球式。本工程采用简便、可靠、性能良好的法国CIAT冰球。它将封闭在一定外形的塑料容器内的液体制成固态冰的装置。其外形为球形，浸在布满乙二醇溶液的贮槽内，冰球内的溶液随着乙二醇的温度变化结冰或融冰。本工程采用的冰球，球壳厚2mm，直径98mm，每m3有效冰球数1221个，潜热133.4KJ/个。

2.整个蓄冰系统由布满冰球的贮冰槽组成，承压为0.035Mpa;整个系统为开式系统。由系统的6真正做到节约运行成本，同时还应注重系统运行控制的正确方法，应注重以下问题：

①据用户冷负荷的需求，按电费结构的特点，自动设置蓄冷系统最佳的运行方式，降低整个系统的运行费用;

②充分利用蓄冷装置的容量，当日应尽量把所蓄冷量用尽，以发挥夜间机组制冷的能力，减少白天运行的容量。

③自动检测系统的运行状态，保障冰蓄冷系统主要设备正常、安全运行、自动记录系统运行的参数，显示系统运行流程图和打印系统运行参数表。

七、工程设计施工中应注重的问题及特点：

1.蓄冰槽容量不宜过大，会使蓄冰槽因自重变形，必须增加槽的壁厚以及进行加固，还会给制作安装和运输带来困难，同时也增加了费用。在蓄冰槽的扩散管的排布上，会因扩散管的排布过密而浪费大量的空间，还会影响冻冰及融冰的效果。

2.冷冻站通常位于大厦的地下部分，而地下部分又往往是停车库、站房、办公集中的部位;使用面积非常紧张、造价昂贵;在蓄冰槽的设置及排布上应尽量使用可利用的空间位置。

3.乙二醇溶液100%的价格大约是7100元/吨，价格昂贵。在系统中，假如因为检修或系统渗漏会造成很大的不必要的经济损失，同时对环境造成污染。在施工中，管道及设备用设立牢固的支、吊架，同时系统应进行严格的严密性试验。假如有可能在乙二醇溶液充注前进行水溶液的试运转，观察整个系统的运转情况;及自控系统的测点及电动阀门的动作配合。

4.蓄冰槽在安装过程中，槽与下面的支撑必须进行隔冷处理，以免局部形成冷桥，槽的本体必须进行绝热保温设计以减少冷损失。乙二醇溶液在蓄冰过程中通常在-2.19℃/-5.56℃范围内，与四周环境的温差大;假如隔热效果不好，在平时的运行中会造成非常大的浪费。所以蓄冰槽的本体的保温厚度应大于标准工况的冷冻水的保温厚度，保温层应严密尽量减少冷损失。

5.蓄冰槽无论是立槽还是卧槽在设计中必须考虑载冷剂的分配均匀性。在槽的入口和出口设均流管。本工程采用了DN200扩散管，均流管供、回各一根，在系统冻冰及融冰过程中流向相反。将载冷溶液均匀有效地传给槽内蓄冰球。

6.在蓄冰槽的设计中还考虑人孔以便填充球，在填充蓄冰球时，对高于2M的卧槽或立槽，应预先在槽中充入1/3槽的水以减少填球时的冲击使球均匀地填充;同时水不宜过多，不利于冰球填满整个冰槽;槽的底部设卸球孔，也可作排污用。

7.在冰蓄冷系统流程中系统与用户的联接方式有直接连接和间接连接。本工程在设计中采用了间接连接，乙二醇溶液仅限于在制冷机房内循环;外部空调水系统仍是水系统。这种做法有两个好处：

A、乙二醇溶液仅限于制冷机房用，用量少;

B、减少在大楼内部存在因检修和维护造成乙二醇溶液泄漏的问题。

C、尤其是高层建筑能起到隔断高层建筑冷水系统静压以保护空调制冷主机;提高蓄冰系统安全系数，减少乙二醇溶液泄漏概率;减少设备及阀部件承压稀疏的作用。其代价仅仅是增加了一台热交换器。

8.本工程采用了部分蓄冰的控制策略而且是制冷机优先，这样制冷主机的容量可以大大减少，同时也减少了电力增容费，在负荷较低时尽量利用所蓄的冰。

9.在系统设计中还应考虑到：乙二醇溶液受球内介质相变时的影响而体积膨胀，在系统中他的相变膨胀量是2%～9%。为此系统应设置膨胀水箱，而且还设置了溶液补给箱作为膨胀水箱外的溢流箱。在系统亏液或浓度降低时进行补液。

设置溶液补给箱有以下作用：

①既可方便地给系统补充乙二醇溶液，又便于检查乙二醇溶液浓度。

②当蓄冰球相变时，体积膨胀使膨胀箱中的溶液容纳不下而溢流至补给箱

③在系统检修或维护中的补液及乙二醇液体的回收再利用，有利于减少运营成本，以环保要求。

10.蓄冷系统的水处理：乙二醇水溶液系统管路为防止腐蚀，需加防腐剂使钢管内形成保护膜，防腐剂须符合环保要求。

11.阀门的选择上应注重的问题：

①电动调节阀、开关阀门的密闭性能应严格要求;在整个系统冻冰及融冰的过程中，乙二醇侧在一定阶段内会运行在-2.19℃/-5.56℃温度范围内，在板换的另一侧的冷冻水通常在7℃/12℃运行;假如板换的乙二醇侧关闭不严有泄漏，会造成板换冷冻水一侧结冰，冻裂设备。本工程采用KEYSTONE和SIEMENS的电动蝶阀。

②电动阀门的两侧应设置检修阀、旁通阀;以便系统检修，和人工手动运行。

③电动阀门必须有方便的手动调节装置。

12.设备投资及运行比较：

比较结果：

①冰蓄冷系统冷冻站房初投资1531万元，常规空调工况冷冻站房初投资1300万元;

②采用冰蓄冷空调系统可以节约运行费用136万元/年;

③以空调设备运行年限20年计，蓄冰系统共可节约2720万元;经济效益非常可观;

④系统的工作压力和温度较低，安全可靠。机组采用智能控制，实行远程监控，无须专人值守，便于治理;

⑤采用蓄冰系统削峰填谷，可避免变压器夜间空载运行，减少不必要的损失;

⑥随着国家电力政策对削峰填谷的进一步倾斜，鼓励用户使用蓄冷空调技术，电力部门将采取一系列的优惠政策，用户将获得更大的投资收益;

⑦蓄冰系统作为相对独立的冷源，增加了集中空调系统的可靠性。

13.运行治理：

①乙二醇溶液的浓度的监测：乙二醇系统在运行时，乙二醇溶液会有部分变质和挥发。使乙二醇溶液的浓度降低，凝固点温度提高;无法保证冷水机组的防冻保护。在系统运行中要求治理人员定期检测乙二醇浓度的变化，及时进行补充。主要观测点：

1、冷水机组出口处;

2、板换乙二醇侧出水口;

3、蓄冰槽的泄水口;

4、水泵的进水口。

②板换的冰冻保护：在系统运行过程中，应严密监测板换冷冻水侧的运行情况。如发现水流速度过低，水流进出口压差异常;出口温度过低;因及时进行检查。以防止由于水温过低;发生板换冷冻水侧的冻结，从而损坏设备。

③冰球的保护：在系统运行过程中，由于冰球完全封闭在槽体内。只能通过检测参数了解运行情况;无法直观进行监测。一旦冰球损坏，封装液体进入乙二醇溶液;将严重降低抗冻能力。依靠简单的乙二醇补充是无法弥补的。所以在冰球的灌装中，应严格执行操作规程;保证冰球的完好率。在冰球的选择上，应考虑到冰球的使用寿命及强度。

八、结论：

1.转移制冷机组用电时间，起到了转移电力高峰期用电负荷的作用，制冷机组在夜间电力低谷时段运行储存冷量，白天用电高峰时段用储存的冷量来供给全部或部分空调负荷，少开或不开冷机。

2.空调蓄冷系统的制冷设备容量和装设功率，小于常规空调系统。一般可减少30%～50%。

3.空调蓄冷系统的一次投资比常规空调系统要高。假如计入供电增容