某工程冰蓄冷变风量系统设计方案

1、某工程冰蓄冷及变风量系统设计 论文作者：李向东于晓明张永海摘要：本文在某现代化企业信息科研综合楼工程空调系统设计中，采用了冰蓄冷及变风量等较新地系统型式，针对该工程地具体情况对冰蓄冷系统与常规空调系统作了全面客观地经济 分析,对多风机变风量系统中地新风供应、空气交叉污染等方面地问题进行了探讨 关键词：冰蓄冷变风量1工程简况该工程为某现代化企业信息科研综合楼,建筑面积17900m2,建筑高度53.3m, 属一类高层建筑.地下一层为生活消防合用水池、泵房、制冷换热机房、变配电 室.地上十六层，分别为会议、展览、现代化办公、职工活动室等用房.2冰蓄冷设计2.1简况本工程为科研性质现代化办公楼，内部设

2、备、灯光、人体发热量大，且建筑 造型窗墙比大，空调峰值负荷高另外,本工程为纯办公建筑，夜间无负荷空调负 荷峰谷差异与电力供应峰谷差异一致，因此，非常适于采用蓄冷空调系统经计算,本工程设计日瞬时最大冷负荷 2252KW全日总冷量21000KWF设计 日逐时负荷分布如图（1）所示.冰蓄冷系统潜热蓄冷量6967.6KWH占全日总冷量 33%双工况制冷主机额定制冷量 689.2KW二台，移峰38.8%.n列埔附田2.2冰蓄冷方案论证根据本工程情况，将几种可能地制冷方案进行初投资及运行费用地比较.方案一：常规空调系统，设二台螺杆压缩式制冷机组，总制冷量2252KW一 次泵系统，台数调节.方案二：冰畜冷系

3、统.方案三：地温水源热泵系统，需打六口 200M深井,二抽四灌.（1）初投资比 较,比较结果见表一.各方案初投资一览表（单位：万元） 表序号项目万案一万案二万案三1主机购置费193.7118.72702冰蓄冷设备-98.23水泵91316.84冷却塔20125板式换热器34156补水定压装置5757乙二醇溶液78打井费用729配电费用10.87.210.810用电量统计KW59545576911电力增容费14.518.812初投资合计253295.1408.4说明：(a) 表中设备价格按厂家报价.(b) 冰蓄冷设备价格已包含蓄冷控制系统.(c) 表中水泵：方案一包括循环泵、冷却泵；方案二包括循

4、环泵、冷却泵、 卤水蓄冰泵、融冰泵；方案三包括循环泵、井水循环泵、深井潜水泵(d) 电力增容费按220元/KVA.根据有关规定，采用蓄能系统免收电力增容费(2)运行费用计算夏季空调运行时间按90天,每天运行10h (7: 0017: 00),负荷率达到 85%- 100% 10天,负荷率达到50%85%为30天,负荷率小于50%按 50天.当地 平均电费0.505元/KWh,蓄冷空调执行峰谷分时电价,详表二.时间段电价高峰时段8:00 11:0018:00 23:000.7575平时段11:00 18:007:00 8:000.505低谷时段23:00 7:000.2525表二行)方运行控制按

5、台数调节开 启一台 制夏案一运,50%以上负荷开启一台制冷机及相应水泵、冷 机 及 相 应 水泵季运行595X(10+30+50X0.5) X0X0.505=19.53冷却塔电费,50%以下负荷 冷 去卩费万行，通过调整运行策略23:007:00,运行设备：制7:0017:00,运行设备：.限于篇幅，不同负荷率下 空调运行电费： 万元b)方案二运蓄冰系统应分别考虑蓄冷、释冷工况不同耗电量，当部分负荷时融冰优先模式运行，以充分节约运行费用.夜间制冰蓄冷运行时间 冷主机、卤水制冰泵、冷却泵、冷却塔；日间融冰释冷运行时间 制冷主机、融冰泵、循环泵、冷却塔、冷却泵，根据不同工况开停运行电费计算过程略.

6、整个夏季冰蓄冷2330.323 X10+1313.758 X30+844.36 X50=10.49比 方 案 一 每 年 可 节 约 运 行 费 用 9.04 万 元 , 投 资 回 收 年 限 4.7 年 . 另据杭州交通银行运行记录显示 ,夏季每天每平方 M 运行费用 98 年为 0.1 元,99 年为 0.086 元 ,2000 年 为 0.067 元 ,2001 年 为 0.079 元 . 与 本 计 算 基 本 吻 合 .c） 方案三耗电量高于方案一 ,夏季运行费用必然高于方案一 ,其优点是解决了冬季空调供 暖问题 ,在没有其它热源可利用地情况下,是较为理想地方案之一 ,但应注意水源

7、能否及时回灌问题,不致破坏地下水资源.结论：冰蓄冷空调系统技术可靠,运行费用较低 , 具有较为理想地投资回收期 ,适合本工程 使 用.2.3蓄 冷 系 统 设 备本设 计采用 完全冻结 式冰蓄 冷设备 ,蓄冰设备为 冰球,该设备具有如 下特点 ：1）采用钢制方形槽体,可充分利用机房有效空间,减少占地面积.（2）静态 制 冰 ， 故障率低，使用寿命长（3）初投资较低（4）国内同 类 工 程 较多，施工安装经验丰富（5）对制冷设备无特殊要求，设 计 简单 ， 与 空 调 系统 容易结合制冰设备采用环保冷媒R134a 双工况双螺杆制冷机组，冷媒采用 25%乙烯乙二醇溶液空调工况冷媒温度5/10 C

8、,制冰工况冷媒温度-15C 冷却水温度 30/35 C，以充分利用夜间室外 空 气 较 低 地 湿 球 温 度.2.4蓄 冷 系 统 设 计蓄冰空调方案采用蓄冰槽和双工况制冷机组并联系统，相对于串联系统 ，并联系统应用于本工程具有如下特点：， 白天供冷 模式时，双工况制冷机组与融冰输出在各自环路内进行，共同负担空调负荷 7/12C ，一次侧设定温度为 5/10C ，双工况制冷机组 不受影响5/10C ， 温 度 高 ， 融 冰 输 出 量 大 ， 融 冰 效 率 高 ，制冰时仅开乙二醇一次泵，二次泵、循环泵均，可采用制冷机单独供冷或融冰单独供冷 ，此时，仅 因此，水泵年耗电量低 ，融冰供冷及另

9、一台制冷机供冷均不受影响 ，提 地可靠 ，即首先由蓄冰槽融冰输出冷量供冷 ，大部分时间地空调负荷不足设计日地1 ）并联系统及蓄冰设备与双工况制冷机组在供冷时分成两个独立地系统（ 2）本设计中 ，负荷侧冷冻水温度为 效率基本 （3）蓄冰设备融冰温度为（4）本工程正常运行时夜间无空调负荷 停开；当过渡季节空调系统为部分负荷时 开一次泵或二次泵即可（5）当双工况制冷主机轮流维修保养时 高了系统（6）本系统运行策略采用融冰优先原则 由双工况制冷主机补充 由于在整个供冷季节用融冰优先策略后 ，不仅可以转移高峰用电负荷至低谷统1 ）制冷：由蓄冰设备及双工况制冷机组供应 空转（2）媒水（3）季（4）电机换

10、为7/12 C制热：采用板式换热器将该地区 板式换热器 空调循环水系统：采用定流量系统 一用，同时可以节约大量运行费用 设5/10 C乙烯乙二醇溶液调冷媒85/70 C集中供热热媒水转换为 冬、夏季节分 ，冬、夏季共用一套循环水泵性，不足部分60%， 采 2.5 动力 计 ， 经板式换热器 水60/50 C空调热 别设置 ，夏季二用一备 ，冬冷却水系统：冷却塔两台设于主楼屋面 、电动蝶阀与一备，冷却塔进水管上分别设电动蝶阀，冷却塔主 机 一 一 对 应 (5) 补水(液)定压：采用密闭式膨胀水箱补水定压，乙二醇系统采用开式补液系统蓄冰槽液(6) 水质处理：空调循环水补水采用软化水位控制,冷却水

11、采用电子水处理冰蓄冷及动力系WIiw-9-IrfitJF叭寸:-J；.J?,a.I-HnrCiIF*Ml 1 iP-*&1 二变 风 量 空 调 系本工程主楼办公部分统 设 计 3.1采用全空气多风设 计 概 述 机变风量系统多风机变风量系统是采用风机取代风阀、总风量控制法下地变风量控制系统，它运用现代计算机控制技术，多变量控制理论对中央空调进行集散控制通过各房间地数字式温控器采用模糊逻辑控制技术无级调节相应地变风量箱风机地转速，从而调节房间地送风量，以达到控制室内温度地目地通过系统中央控制器实现两个控制功能：一方面采集各房间温度和风 量参数，通过变频控制空调机组地送风量以及水系统电动二通阀地

12、开度；另一方面，与大楼BA控制系统连接，实现远程集中管理该系统具有如下特点：(1) 舒适性 能实现各个空调区域地灵活控制，可以根据负荷变化或个人地要求自行设定环境温度 (温度控制 精度可达).75 C).(2) 节能由于空调系统绝大部分时间是在部分负荷下运行，而变风量空调系统是通过 变频调速改变送风量来调节室温地，因此能够减少空调机组地风机能耗，可明显降低运行电费 并 可 降 低 空 调 机 组 地 总 装 机 容 量 (3) 不会发生过冷或过热由于温度控制地灵活、有效，可以避免常规空调常见地局部区域过冷或过热，既提高了舒适感，又节约了能量(4) 系统噪声低由于风量减小是通过风机转速降低实现地

13、 ，可使系统噪声大幅降低 (5) 无冷凝水烦恼变风量系统是全空气系统，冷水管路不经过吊顶空间，可以避免冷冻 水、冷 凝 水 滴 漏 污 染 吊 顶 (6) 系统灵活性好其送风管与风口之间采用软管，送风口地位置可以根据房间分隔地变化而任意改变，也可根据需要适当增减风口，使系统结构变得十分灵活(7) 相对于风机盘管加新风系统，全空气变风量系统过渡季节可全新风运行，充分利用室 外 空 气 “免 费 供 冷 ”32 系 统 组 成 由以下四个主要部分组成(1) 空调机组组合式空调器或柜式空调机组、吊顶式空调机组等( 2 )末端数字控制器 采用微处理器及人工智能地模糊逻辑控制技术，瞬态响应时间快该控制器

14、集温控器与执行器于一体，由置于温控器内地温度传感器实时检测室内温度，与用户预先设定地室内温度进行比较 ,实时自动平滑地调节风机转速,从而实现风机送风量地自动控制和无级调节,控制精度可达).75 C,能够准确地调整风量,并使其随负荷变化保持动态平衡.(3)变风量终端箱变风量箱是带有动力地风机箱，风压60Pa (标准型)90Pa (高静压型)，由低噪声离 心风机、电容式电机、吸音箱体、保温吸声板等组成.风机为大轮径、大风量、低转速、低能耗、低噪声离心风机 ,电机为高效、低噪声单相电容电机,箱体内贴保温吸声板 ,不但可以确 保 箱 体 表 面 不 会 暴 露 , 同 时 可 以 降 低 箱 体 噪

15、声 .( 4 ) 中 央 控 制 器用于实时采集所有末端控制器地控制信号 ,判断温度变化趋势 ,在加以总解耦计算后控 制室内风 机地送风量,同时对空调 水系统电动二通阀进行开度控制或启闭控制.中央控制器上带有通信接口 ,可以通过网络进行计算机远程监控 ,实现楼宇自动化控制 .4 问题探讨( 1)冰蓄冷与变风量结合 ,如能采用低温送风技术 ,则节能性更为显著 .采用低温送风 ,应 采用钢制盘管蓄冰设备 ,不宜采用冰球系统 ,限于投资因素 ,并考虑到目前国内大温差低温送 风空调机组产品较少,本工程未予采用.( 2)变风量系统地新风供应较难处理,应保证风量降低以后而新风量保持不变.本工程采用固定新风

16、风机法 .新风风机法是目前国际上公认地最可靠地变风量空调系统新风控制法 之一 .该法简单实用 ,只需在新风风道中 ,安装一台风量等于所需新风量,全压等于新风风道阻力地新风风机即可 .当过渡季节需要利用全新风送风时,可以设置独立地新风风道和新风风阀在设计工况时 ,该风阀关闭 ,进入过渡季节后 ,新风风机关闭 ,调节新风风阀、回风风阀和排风风阀,实现经济循环现( 3)变风量系统地送风系统, 宜采用静压复得法确定管路尺寸,以确保初调节地顺利实( 4)对于全空气型地变风量系统 ,回风较难处理 ,应首先保证回风管路地通畅 ,即使有条 件设置回风风道 ,一般情况下回风管道不可能做得很大 ,回风管道内静压不

17、均匀 ,影响系统正 常运行 .目前变风量系统常用地回风方式均为吊顶回风(本工程即采用此方式)或走廊回风,前者存在地问题是吊顶污染 ,后者对于独立封闭办公房间造成门关闭或开启困难、回风不畅.( 5)当室内送风量降至最小风量 ,室内温度仍然继续下降(夏季)或升高(冬季),则通过改变空调机组冷热水盘管地水阀开度 ,即改变空调机组地送风温度 ,维持室内温度不变 , 此时 ,空调水系统形成了变流量系统,循环水泵应有变流量措施 .由于投资因素 ,本工程水系统采用了定流量系统.( 6)办公类建筑采用全空气系统存在交叉污染问题,特别是当今年出现了史无前例地SARS 疫病地暴发流行后 ,变风量系统地采用受到了较多地质疑.笔者认为 ,全空气系统确实存在空气地交叉混合问题 ,但设计良好地变风量系统所具有地节能、舒适等优点又是其他形式 地空调系统所无法取代地 ,因此 ,如何对变风量系统地某些功能加以改进而不是全盘否定,才是暖通设计工作者应有地科学地态度 .在暖通空调 SARS 特集中 ,一些专家即提出 ,空调 系统地任务不是要负担起防疫地责任 ,而应在无论何时都要保持健康地状态.从这个方面来讲全空气系统由于水系统不进房间 ,特别是凝水集中在大型空调箱内 ,易于实现凝水盘地清洗与 消毒 ,而 S