083冰蓄冷中央空调系统分析报告.doc

冰蓄冷中央空调系统分析报告清华大学建筑设计研究院 张菁华清华同方股份有限公司节能蓄能事业部 张希春摘要 以某博物馆蓄冰空调系统设计为例，详细分析了该系统的经济性，并阐述了冰蓄冷空调系统的社会性；关键词 冰蓄冷空调系统 常规空调系统 投资回收期Analytical reporting of ice storge air-conditioning systemBy zhang jinghua and zhang xichunAbstract Introduce ice storge air-conditioning system design by way of a museum,also analyse its economics and socialityKeywords ice storge air-conditioning system, usual air-conditioning system, period of investment recovery我国建筑用能已达全社会能源消费量的27.6，其中空调制冷耗电量占电网高峰负荷的1/3左右。蓄能空调顺势而生，电力部门也积极推行峰谷分时电价，在政策上扶植蓄能空调的应用与推广。蓄冷技术是一种投资少、见效快的调荷措施，目前已成为许多经济发达国家积极推广的一项促进能源、经济和环境协调发展的、实用的系统节能技术。蓄冰技术的推广对于提高我国能源利用水平、促进经济发展将会具有积极的影响。一、蓄冰系统设计1、案例工程简介工程名称：某省博物馆冰蓄冷中央空调系统 建筑面积：10万 m2 左右设计参数：空调冷负荷2701 RT,夜间冷负荷813 RT电价情况：该市的电力供应情况夏季比较紧张，实行峰谷电价。空调设备的电力负荷占总电力负荷的比重较大，所以在用电高峰时段大量空调设备投入运行，会造成高峰时段供电紧张、电量缺口较大的局面。如果将这部分电力负荷调整到用电低谷期，则会使供电需求趋于平稳，既节省了资金，又提高了供电效率。该市采用冰蓄冷空调的优惠电价政策如下：该市峰谷电价表电价类型时段电价（元/kwh）低谷23：0007：000.347平电11：0018：00; 7：008：000.6939峰电8：0011：00; 18：0023：001.0409建筑负荷：夏天空调设计尖峰冷负荷为2701 RT,日总冷负荷为28696 RTH。2、蓄冰方案论述冰蓄冷空调系统设备选型及流程设计是以该系统的设计日逐时负荷（由DeST负荷计算软件计算）分布为依据的。本工程峰值负荷2701 RT，其逐时负荷根据建筑使用功能，按照系数法分布情况如下：时间总负荷100%负荷80%负荷60%负荷30%负荷2701RT2701RT2161RT1621RT810RT00:00-01:0065165152139019501:00-02:0064364351438619302:00-03:0063463450838119003:00-04:0062662650137618804:00-05:0061061048836618305:00-06:0060260248236118106:00-07:0058658646935117607:00-08:0056956945634217108:00-09:0080080064048024009:00-10:00239423941915143771810:00-11:00270127012161162181011:00-12:00243124311945145972912:00-13:00229622961837137868913:00-14:00221522151772132966414:00-15:00200620061605120360215:00-16:00179217921433107553816:00-17:0015611561124993646817:00-18:0012751275102076538318:00-19:0073273258643922019:00-20:0081381365148824420:00-21:0070870856642521221:00-22:0070070056042021022:00-23:0066766753440020023:00-24:00659659527395198日总负荷（RTH）：286712867122937172038601根据上述夏季空调设计日逐时冷负荷可以看出，本建筑的冷负荷分布在全天时段，高峰在09:0018:00时段，而此时段主要是该市的电力高峰，很适合于蓄冰空调系统。考虑到该市夏季有一定的潮湿天气，而采用双工况冷机上游的串联系统可以提供更低的出水温度，更好的保证除湿效果。这种流程乙二醇溶液先经过冷机降温，再经过冰槽降温，然后经过板换。这样可以保证比较大的温差，而选用的钢制蓄冰槽，可以保证蓄冰槽稳定的设计出水温度，这样的大温差小流量的设计，可以减小水路系统管径，降低初投资。通过自控系统及优化控制软件的作用，可以优化匹配蓄冰槽、双工况冷机的开启，在满足冷负荷需求的同时将整个冷站系统的设备耗电量降低到最小。所以根据本工程特点，选用双工况冷机上游的串联式蓄冰系统，通过对白天空调冷负荷的分析，适时适量的使双工况冷机投入运行，不但能够全面高效的满足各种负荷情况的需求，而且节省了初投资。3、方案介绍3.1、冰蓄冷系统原理流程冰蓄冷系统原理示意图该系统供冷时，乙二醇溶液首先经过冷机在空调工况下降温以保持较高效的工作，再经冰槽的冷却使乙二醇溶液的温度进一步降低，这样板式换热器的进出口处乙二醇溶液可以达到较大的温差，从而使得在相同的负荷条件下，串联系统乙二醇溶液的流量较小，因此在相同的条件时串联系统的乙二醇循环泵小于并联系统，从而使串联系统的设备投资和运行费用都优于并联系统，而且串联方式管路更加简单运行可靠。3.2、设计日负荷平衡策略设计日（100%负荷）负荷分配策略：由于空调系统设计日的逐时冷负荷较大，为了充分利用蓄冰槽和冷机的供冷能力，最大的降低系统运行电费，空调冷负荷由冷机和蓄冰槽共同承担。双工况冷机在夜间的电力低谷时段23：0007：00进行蓄冰，8个小时的低谷电即可蓄满冰槽，此时双工况冷机停止蓄冰工况运行，从上午09：00开始切换到空调工况，与基载冷机、冰槽共同承担空调冷负荷，夜间蓄冰时段冷负荷由基载冷机单独承担。白天根据电价政策、负荷大小、冰槽冰量确定双工况、基载冷机的开启，冷机处于满负荷运行时，效率高，在这种运行策略下，可以使得空调系统的供冷得到最优化的分配，并尽可能的降低了运行费用。蓄冰空调设计日负荷平衡表（100%）时间负荷负荷分配（RT）主机冷量（RT）冷 损冰槽冷量（RT）蓄冷主机基载主机冰槽供冷空调工况蓄冰工况（RT）（RTH）00:00-01:00(谷)6510651009952.0199901:00-02:00(谷)6430643009812.0297802:00-03:00(谷)6340634009672.0394203:00-04:00(谷)6260626009532.0489304:00-05:00(谷)6100610009392.0583005:00-06:00(谷)6020602009252.0675206:00-07:00(谷)5860586009112.0766107:00-08:00(平)56905690002.0765908:00-09:00(峰)80000800002.0685709:00-10:00(峰)2394672682104067202.0581410:00-11:00(峰)2701672682134767202.0446511:00-12:00(平)24311344682405134402.0405812:00-13:00(平)22961344682270134402.0378613:00-14:00(平)22151344682189134402.0359514:00-15:00(平)200613246820132402.0359315:00-16:00(平)179267268243867202.0315316:00-17:00(平)156167268220767202.0294517:00-18:00(平)127567234126267202.0268018:00-19:00(峰)7320341391002.0228719:00-20:00(峰)8130341472002.0181320:00-21:00(峰)7080341367002.0144421:00-22:00(峰)70000700002.074222:00-23:00(峰)66700667002.07323:00-24:00(谷)65906590010092.01007总计(RTH)28671871612400755687167677483.3、非设计日负荷平衡策略80%负荷段负荷分配策略：80%负荷段在该市的整个空调期出现的时间较长，如何更合理的分配空调负荷，调整好冷机、蓄冰槽的供冷，对制冷站空调运行费用的节省很关键。基载冷机在此负荷段开启时间仍然比较长，双工况冷机23：0007：00时段利用低谷电价蓄冰，在电价相对较低的平电时段尽量使冷机多承担负荷，其余由蓄冰槽承担，在电价相对较高的峰电时段，冰槽取冷率允许的条件下，尽量由冰槽承担负荷。在这种运行策略下，可以使空调供冷得到最优化的分配，尽可能的降低了运行电费。设计日100%负荷分布图80%负荷蓄冰空调负荷平衡表时间负荷负荷分配（RT）主机冷量（RT）冷 损冰槽冷量（RT）蓄冷主机基载主机冰槽供冷空调工况蓄冰工况（RT）（RTH）00:00-01:00(谷)5210521009952.0199901:00-02:00(谷)5140514009812.0297802:00-03:00(谷)5080508009672.0394203:00-04:00(谷)5010501009532.0489304:00-05:00(谷)4880488009392.0583005:00-06:00(谷)4820482009252.0675206:00-07:00(谷)4690469009112.0766107:00-08:00(平)45604560002.0765908:00-09:00(峰)64000640002.0701709:00-10:00(峰)191506821233002.0578110:00-11:00(峰)216167268280767202.0497211:00-12:00(平)194567268259167202.0437912:00-13:00(平)183767268248367202.0389513:00-14:00(平)177267268241867202.0347514:00-15:00(平)160567268225167202.0322215:00-16:00(平)14336726827967202.0314116:00-17:00(平)1249567682056702.0313917:00-18:00(平)1020672341767202.0312918:00-19:00(峰)58600586002.0254219:00-20:00(峰)65100651002.0188920:00-21:00(峰)56600566002.0132121:00-22:00(峰)56000560002.075922:00-23:00(峰)53400534002.022423:00-24:00(谷)52705270010092.01007总计(RTH)229375271102617405527176774891605非设计日80%负荷分布图非设计日60、30负荷平衡策略分析方法同80负荷状况，由于篇幅有限，在此省略。二、经济分析1、蓄冰空调系统蓄冰空调系统机房设备表序号设备名称技术参数功率数量单位1双工况冷机700RT4272台2基载冷机341RT2342台3主机冷却塔600m/h222台4基载冷却塔350m/h112台5乙二醇水泵H=40m/Q=520m/h903台6冷冻泵H=32m/Q=720m/h1103台7基载冷冻泵H=32m/Q=280m/h553台8主机冷却泵H=32m/Q=600m/h1103台9基载冷却泵H=32m/Q=350m/h753台10补给水泵H=32m/Q=12.4m/h32台11乙二醇补液泵H=13.5m/Q=4.8m/h0.552台12电子除垢仪600m/h2个13电子除垢仪350m/h2个14蓄冰槽7677RTH1组15板式换热器2344KW3台16乙二醇膨胀箱2.5m1个17乙二醇补液箱2.5m1个18乙二醇纯溶液100%纯溶液11.4吨19膨胀水箱0.5m1个20自控系统0.51套合计蓄冰系统机房年度运行费用日耗电量日运行费用运行天数总运行费用KWH元天元100%负荷段33890209041020904380%负荷段28637170214576596560%负荷段24872136214561295730%负荷段13988635240254099合计1401842064单位面积25.0 元2、常规空调系统常规空调系统机房设备表序号设备名称技术参数功率数量单位1制冷主机1100RT6633台2冷却塔960m/h37.53台3冷冻泵H=40m/Q=800m/h1604台4主机冷却泵H=32m/Q=960m/h1604台5系统补水泵H=32m/Q=12.4m/h32台6电子除垢仪960m/h3个7膨胀水箱0.5m1个8自控系统0.51套合计常规系统机房年度运行费用日耗电量日运行费用运行天数总运行费用KWH元天元100%负荷段32204237051023705580%负荷段26556194194587384860%负荷段22187162244573009330%负荷段147701055040421981合计1402262977单位面积30.7 元3、投资回收分析3.