水蓄冷节能方案

水蓄冷改造方案水蓄冷改造方案 目录 i 目录目录 1 项目概述 1 2 项目背景 2 3 设计依据 2 4 设计原则 4 5 能耗基准 5 5 1 电价 5 5 2 制冷站能耗 5 6 项目技术方案 7 6 1 系统原理 7 6 2 设计参数 9 6 3 蓄冷水池 10 6 4 控制系统 10 6 5 安装工程 12 6 6 主要设备清单 13 8 项目工期 14 9 节能效益分析 15 10 项目总结 17 项目概述 1 1 项目概述项目概述 项目名称 水蓄冷节能项目 项目地点 项目内容 对大厦原 400m3 消防水池进行改造 以作空调蓄冷之用 并增 加必要的设备和切换阀门 将其接入到大厦原制冷站的工艺系 统中 增加自动化运行管理系统 以实现自动化运行 技术特征 水蓄冷与原空调系统不直接连接 系统安全可靠 水蓄冷空调 系统的蓄冷水池与原冷水机组可并联运行 进一步提高空调的 可调节能力 自动化运行 将显著提高大厦制冷站的运行效率 大大节约运行费用 项目工期 20 天 合作模式 合同能源管理模式 经济效益 年降低运行成本 25 5 万元 设计依据 2 2 项目背景项目背景 建筑总面积为 50000 m2 A 座B 座 建筑面积 m22500025000 总层数1818 地上层数1616 地下层数22 标准层面积 m214351435 大厦的 A 座和 B 座共用一套空调系统 制冷站主机 辅机设备使用时间长 设备老化 系统运行效率低 空调系统每年 5 月 7 日开机运行 至 9 月 30 日停机 每天提供空调的时 间为早上 7 00 至晚上 19 00 3 设计依据设计依据 本水蓄冷改造系统方案设计依据包括 针对项目现场情况 我们参照和严格执行国家相关规范如下 采暖通风与空气调节设计规范 GB50019 2003 建筑给水排水设计规范 GB50015 2003 公共建筑节能设计标准 GB50189 2005 容积式和离心式冷水 热泵 机组性能试验方法 GB T 10870 2001 建筑电气工程施工质量验收规范 GB50303 2002 民用建筑电气设计规范 JGJ T16 92 工业企业通信设计规范 GBJ42 81 设计依据 3 电气装置安装工程施工及验收规范 CBJ232 92 分散型控制系统工程设计规定 HG T20573 95 信息技术互连国际标准 ISO IECl1801 95 电控设备第二部分 装有电子器件的电控设备 GB3797 89 建筑物防雷设计规范 GB50057 94 设计原则 4 4 设计原则设计原则 本项目设计符合以下设计原则 1 先进性 水蓄冷技术是国家引导和鼓励的大力发展的技术之一 本项目的设计中采 用先进技术以保障项目在未来五年内的先进性 2 安全性 系统是一个高可靠性的系统 采用成熟技术和可靠设备 能适应现场环境 条件 确保消防功能和空调供应 4 经济性 优化设计 精心实施 力求使本项目的初次投资和整个运行生命周期获得 最佳性价比 以适应业主的近期需求和远期发展 5 实用性 运行管理方便 维护工作容易 6 高效率性 水蓄冷技术的高效率性是重要指标 制冷效率高 蓄冷效率高 能耗基准 5 5 能耗基准能耗基准 5 1 电价 2010 年大厦的分时峰谷电价如表 1 所示 表 1 分时峰谷电价表 时段 电价 元 kWh 尖峰 每年 7 月 8 月 9 月实行尖峰电价政策 1 368 高峰10 00 15 00 18 00 21 001 253 平峰7 00 10 00 15 00 18 00 21 00 23 000 781 低谷23 00 7 000 335 5 2 制冷站能耗 的制冷站部分安装有专项的电表 计量的能耗包括制冷机 冷冻水泵 冷 却水泵 和冷却塔 2008 年 2008 年 2010 年制冷站的总耗电量如下图 91 88 71 0 20 40 60 80 100 2008年2009年2010年 制冷站年用电费用 万元 项目技术方案 6 6 项目技术方案项目技术方案 水蓄能技术就是在电力负荷低的夜间 用电动制冷机制冷将冷量以冷水的 形式储存起来 在电力高峰期的白天 不开或少开冷机 充分利用夜间储存的 冷量进行供冷 从而达到电力移峰填谷的目的 由于电力部门实施分时电价 蓄能空调技术的运行费用比常规空调系统运行费用低 分时电价差值越大 用 户得益越多 采用蓄能空调技术 业主并不一定节电 但能为业主节省运行费 用 更重要的是有利于国家电网的安全运行 因此 国家把它作为一种节能环 保的技术来大力推广 6 1 系统原理 本系统的设计 根据空调的特点和现有空调系统情况 量身定制水蓄冷系 统 利用大厦原有制冷设备 大厦原有开利离心式冷水机组 3 台 最炎热季节使用 2 台即可 全年有 1 台设备闲余 因此方案设计利用闲余的制冷设备用来进行水蓄冷 经过比较方 案后 优先选择把原制冷设备中的一台单独做为水蓄冷专用的制冷设备的方案 集中制冷系统采用大温差供冷设计 供水温度 6 回水温度 13 利用大厦的消防水池进行水蓄冷技术 解决占地问题 利用大厦的消防水池进行水蓄冷 不占用大厦的空间 经济 经济 充分利用国家的分时电价政策 可以大大节省运行费用 削峰填谷 减少变压器用电峰值 实用 实用 可以使用常规冷水机组 适用于常规供冷系统的扩容和改造 节能 节能 夜间气温降低 冷却效果好 系统满负荷运转时间较多 从而提高 冷机的工作效率 项目技术方案 7 环保 环保 由于白天开的冷机较少 所以噪音很小 而且清洁无污染 操作方 便 运行调节灵活的系统形式 蓄冷水池与冷水机组并联 可实现四种运行模式 冷水机组单独供冷 冷水机组单独蓄冷 蓄冷水池单独供冷 冷水机组和蓄冷水池联合供冷 系统原理图 项目技术方案 8 冷冷却却水水泵泵 冷冷冻冻水水泵泵 冷冷水水机机组组 蓄蓄水水槽槽 板板式式换换热热器器 分分水水器器 集集水水器器 冷冷 却却 塔塔 蓄蓄冷冷机机组组 6 2 设计参数 设计蓄冷负荷 根据开利离心机的高效率点 确定蓄冷负荷 初步确定蓄冷负荷 465RT 设计工况空调系统参数 室外温湿度 38 30 系统侧供回水温 14 7 项目技术方案 9 蓄冷侧供回水温 13 6 6 3 蓄冷水池 本项目蓄冷水池利用大厦的消防水池改造而来 消防水池进行保温和防水 改造 并安装布水系统 隔断式布水系统如下图所示 蓄蓄水水槽槽 特殊设计的隔断式布水系统 在保障了布水有效分层的同时 确保了消防 水池的消防功能 不仅能够保障在灾情情况下消防水泵系统启动时整体水池的 储水可用 而且也完全不影响消防水泵在通常情况下的短时间用水 这包括了 保障消防喷淋系统压力 以及消防水泵周期性巡检等情况 蓄冷水池参数如下 蓄冷容积 400m3 蓄冷温度 13 6 蓄冷量 930RTh 蓄冷水池的蓄冷和释冷过程 皆由专门设计的自控系统控制 使水缓慢均 匀的流入和流出蓄水池 避免紊流 提供稳定的空调出水温度 6 4 控制系统 采用可靠的工业控制系统 对水蓄冷系统以及原空调系统接口进行集中自 动控制 系统结构 系统网络结构模式是集散型控制的方式 由信息管理层网络 过程控制层 项目技术方案 10 网络和末端设备层网络组成 系统通过工业以太网和现场工业总线进行通讯 工控机和控制柜为TCP IP 协议 控制系统各设备间为现场总线 控制系统和冷水机组通过协议进行通讯 系统通过授权 实现远程监测管理 监测参数 控制系统对设备运行状态和系统运行参数进行监测 并对蓄冷量和制冷量 进行计量 冷水机组 冷却塔 水泵的运行状态 冷冻水温度 压力 冷却水温度 压力 蓄冷水池温度分布 水蓄冷冷量 集中制冷中心供冷量 控制内容 设备群控 冷水机组 水泵 冷却塔 蓄冷水池的顺序控制 以及运行时 刻表安排自动控制 水蓄冷控制 蓄冷量控制 以及蓄冷过程控制和释冷过程控制 故障报警 控制系统应提供故障报警与保护功能 确保制冷站的安全运行 报警方式为 声 光报警及软件画面显示报警提示等 报警及保护内容如下 设备故障 蓄冷水温报警 控制系统和传感器故障 项目技术方案 11 6 5 安装工程 本项目的改造工程内容包括消防水池改造 设备管道安装工程 和电气控 制系统安装三部分 1 对大厦消防水池进行保温改造和安装布水系统 2 在大厦的制冷站内安装水蓄冷系统的换热机组和蓄冷水泵 将大厦原有 制冷机中的一台进行管路改造 作为水蓄冷专用 3 通过电动阀门切换蓄冷和释冷的运行 安装控制系统以实现全自动化运 行 项目技术方案 12 6 6 主要设备清单 本项目主要的设备以及工程内容包括如下 序号主要设备清单参数单位数量 1蓄冷水池保温容量 400m3个1 2蓄冷水池布水器容量 400m3套1 3蓄冷水泵流量 200m3 h 扬程 15m台1 4板式换热器换热功率 300RT台1 5电动碟阀DN200个5 6控制系统西门子 PLC 控制套1 7控制管理工控机台1 8制冷站水蓄冷管理软件套1 项目工期 13 8 项目工期项目工期 本项目为在已经正常运行的大厦内进行的改造工程 所有工程施工不能影响大厦的正常办公和运行 除了部分新建外 还有大量 的与已有空调系统接驳的工程内容 因此整体工期较长 预计为从进入现场施工到安装工程完毕需要 20 天 系统运行调试需要 7 天 完全达到预期理想效果的调试则需要跟踪大厦空调系统运行进行 预计为一个月左右 项目计划进度如下 ID任务名称开始时间完成持续时间 2011年04月03日2011年04月10日2011年04月17日2011年04月24日2011年05月01日 4567891011121314151617181920212223242526272829301234 17d2011 3 172011 3 11施工图设计 230d2011 4 152011 3 17设备供货 35d2011 4 142011 4 10消防水池保温改造 42d2011 4 162011 4 15蓄冷水池布水器安装 16d2011 5 12011 4 16设备安装以及管道工程6 7d2011 4 162011 4 10设备基础 5d2011 5 12011 4 27电气和控制系统安装 5 8 7 7d2011 5 82011 5 2系统调试 节能效益分析 14 9 节能效益分析节能效益分析 本项目实施后 预期的收益主要有 1 水蓄冷移峰填谷 取得节省运行费 用的效益 2 水蓄冷释冷运行的调节能力好 可以大幅减少原有离心式冷机在 低效部分负荷的运行时间 从而产生显著的节能收益 节能效益还受到大厦未来使用空调的需求的影响 与空调面积 建筑使用 功能 室外天气炎热程度等因素相关 移峰填谷效益 本项目每天的移峰填谷总冷量为 930RTh 大厦采用开利离心式电制冷机 按制冷机平均运行效率为 5 核算 则每天 的移峰填谷总耗电为 654kWh 消减高峰用电负荷 327kW 北京市 7 月 8 月 9 月执行尖峰电价 5 月和 6 月执行正常的高峰电价 因此总体移峰填谷效益为 9 53 万元 7 8 9 月5 6 月合计 蓄冷电价0 335 元 kWh0 335 元 kWh 释冷电价1 368 元 kWh1 253 元 kWh 每天移峰填谷总电量654kWh654kWh 运行时间92 天55 天147 天 移峰填谷效益6 22 万元3 31 万元9 53 万元 制冷站整体效率提高效益 由于原有离心式制冷机在部分负荷时的效率较低 而大厦的空调负荷基本 都在 1 5 台机组额定负荷一下 因此整体能耗水平较高 通过水蓄冷的调节作用 在空调初期和末期时期可以大量减少一台机组的 低负荷运行时间 在空调高峰时期可以大量减少第二台机组的低负荷运行时间 从而整体上降低制冷站的运行能耗 制冷站年耗电为 80 万元 经过水蓄冷的优化运行 可