杭州交通银行金融大楼冰蓄冷空调设计介绍

1、杭州交通银行金融大厦冰蓄冷空调设计介绍1项目概述1.1建筑概述：交通银行杭州分行金融大厦位于杭州市春情路173号，外观简洁庄重，与美丽的习字湖遥相呼应。建筑面积4000平方米，总建筑面积19913平方米，空调面积15000平方米。主楼高51.1米，最高点68米。它分为15层和两层地下。这是一座集金融和办公于一体的现代化建筑。该建筑于1994年6月开工，1997年8月竣工。该建筑曾获得多项荣誉称号，如国家新技术示范工程和中国建筑工程鲁班奖。其STL冰蓄冷中央空调技术被列为浙江省火炬工程。1.2空调概况：全楼夏季设计最大冷负荷为1919千瓦，冬季热负荷为1395千瓦，建筑面积冷指标为128瓦/平方

2、米，建筑面积热指标为93瓦/平方米。大楼白天的工作时间是8:00-18:00，晚上没有负荷。夏季总设计冷负荷为17960千瓦时。室内空调主要采用以下形式：全空气系统；风机盘管加新风系统；单元空调系统；直流新鲜空气系统；再循环空气系统；冷热源采用STL冰蓄冷中央空调加轻油锅炉的形式。空调制冷室面积190m2，蓄冷罐储存面积112m2，燃油锅炉放置在屋顶锅炉房。1.3应用冰蓄冷技术的前提和背景：常规冰蓄冷空调是一种利用夜间峰谷负荷之差在夜间蓄冰，白天放冷来调节和平衡电网负荷的空调系统。采用冰蓄冷空调的前提是电力部门是否制定优惠的峰谷电价政策(紧急冷源除外)。峰谷电价差距越大，越有利于冰蓄冷空调的发

3、展，最大的受益者是国家电力和能源部门。因此，峰谷电价政策(见表1)和一系列冰蓄冷空调优惠政策相继在全国推行。例如，杭州三电办公室明确表示，使用冰蓄冷空调的业主将一次性奖励10万度电；用电高峰期实行峰谷分时计量(即晚上0.32元/千瓦时，白天0.97元/千瓦时)；不要避免在夏季高峰使用；空调动力增容费降低30-50%。这对杭州冰蓄冷空调的推广起到了积极的作用。冰蓄冷空调特别适用于间歇性空调系统和峰谷负荷差异较大的连续运行空调工程，尤其是空调高峰负荷和电网负荷同时或几乎同时发生时。如：金融办公楼、剧院、体育馆、工厂和24小时营业的车间等。在上述因素的影响下，经过详细、科学的经济技术比较，交通银行杭

4、州分行最终决定采用法国SITE的STL冰球空调技术。1.4应用冰蓄冷技术的前提条件和背景：常规冰蓄冷空调是一种利用夜间峰谷负荷之差在夜间蓄冰，白天放冷以调节和平衡电网负荷的空调系统。采用冰蓄冷空调的前提是电力部门是否制定优惠的峰谷电价政策(紧急冷源除外)。峰谷电价差距越大，越有利于冰蓄冷空调的发展，最大的受益者是国家电力和能源部门。因此，峰谷电价政策(见表1)和一系列冰蓄冷空调优惠政策相继在全国推行。例如，杭州三电办公室明确表示，使用冰蓄冷空调的业主将一次性奖励10万度电；在用电高峰期2)扁平部分12:00-18:00 7:00-83:003)山谷路段22:00- 6:001) 2.2:12)

5、1.89:1浙江1)峰值8:00-22:002)山谷路段22:00- 8:003.3:1济南1)peak 8:00-11:00 18:00-23:002)扁平部分11:00-18:00 7:00-83:003)山谷路段23:00- 7:003:1湖北1.100千伏安及以上工业用户2.批发用户1)高峰(7小时)73:00-11:00 19336000-22:002)水平部分(10小时)11:00-19:00 20336000-22:003)谷段(7小时)0:00- 7:004:1河南1.工业4)批发2.商业3.当地发电厂接入互联网1)高峰(11小时)8:00-11:00 15336000-22:

6、003)谷段(13小时)11:00-15:00 2:00-8:005:1湖南除了福利工厂1.大型工业2.非一般行业1)高峰(11小时)7:00-11:00 15336000-22:002)平段(5小时)11:00-15:00 22:00-23:003)谷段(8小时)23:00- 7:003:1江西1.行业(一班、两班或三班的负荷率低于95%)2.农业3.小水电上网4)批发销售1)高峰(8小时)73:00-11:00 19336000-23:002)扁平部分(9小时)11:00-19:00 6336000-7:003)谷段(7小时)23:00- 6:003.2:1净供应量1.葛与丹的权力再分配2

7、.四省互供电1)高峰(8小时)73:00-11:00 19336000-23:002)水平部分(10小时)11:00-19:00 6336000-73:0023:00-24:003)谷段(6小时)0:00- 6:00大约2:1空调系统和峰谷负荷差较大的连续运行空调工程更为合适，尤其是空调高峰负荷和电网负荷同时或几乎同时发生时。如：金融办公楼、剧院、体育馆、工厂和24小时营业的车间等。在上述因素的影响下，经过详细、科学的经济技术比较，交通银行杭州分行最终决定采用法国SITE的STL冰球空调技术。2.1冰蓄冷空调方案选择2.1.1冰蓄冷系统负荷计算方法在方案阶段，利用负荷曲线中的小时负荷分布，可以

8、直接给出酒店、写字楼、商场等建筑的小时负荷系数。有关楼宇的平均负荷系数及工作时间如下：(供参考)表2建筑物用途设计日平均负荷系数工作时间(小时)办公楼0.8-0.9310购物中心0.7512-14饭店0.6724学校0.859也可以用平均负荷法直接估算设计日总负荷，即日总负荷等于设计日空调运行小时乘以日平均冷负荷。不同建筑的平均冷负荷与峰值冷负荷之比一般在0.56-0.85之间，因此有必要仔细分析空调负荷的特点并做出合理的取值。2.1.2空调蓄冰方式这也是冰蓄冷空调系统设计中的关键问题之一。就目前的冰蓄冷空调而言，有几种方式：在上述冰储存方法中，使用最多的是包装冰储存和盘管储存。经过设计人员和

9、业主的调查分析，决定采用简单、可靠、性能优良的SEAT STL蓄冰装置。本工程选用C-00系列冰球，每立方米累计冰球1320个，潜热48.4千瓦时，常用的储冰罐有三种：立式罐、卧式罐和方形罐。根据本工程的实际特点和机房形式，决定采用卧式储罐，总蓄冷量为140m3。该储罐是目前国内最大的卧式单储罐，但罐内压降很小，仅为2.5mH2O，这也是STL系统与其他系统相比的一个主要特点。在确定方案的过程中，主机的选择也非常重要。根据蓄冰的需要，制冷主机必须具备双工况功能，即空调工况(出口5)和蓄冰工况(出口-6)。有三种主要的发动机类型可供选择：往复式、螺旋式和多级离心式。往复式冰箱因其效率低而不在选择

10、范围之内，而离心式冰箱因其效率高而只能体现大容量，且零部件多，因此我们认为不适合本蓄冰工程。最后，我们选择了法国SITE公司生产的单螺杆冰箱，使用R22制冷剂。与常用的双螺杆压缩机相比，单螺杆压缩机的主要优点是结构更简单，应力平衡更好，承载能力更小，运动部件之间的间隙小但不磨损，因此在部分负荷下效率高，使用寿命长，特别适合工况变化频繁、连续运行时间长的冰蓄冷空调的特点。至于蓄冰模式，有完全蓄冰模式和部分蓄冰模式。根据本项目的特点，我们选择部分冰蓄冷模式。2.1.3冰蓄冷空调模式1)满(满)冰蓄冷模式：如图1所示，满(满)冰蓄冷模式的蓄冰时间与空调的使用时间完全错开，冰箱在夜间非用电高峰时段开始

11、蓄冷，当蓄冷达到空调所需的全部冷量时停止蓄冷；在日间空调期间，蓄冷系统向空调系统提供冷能，并且冰箱在空调期间不运行。当所有的冰都被储存时，冰储存设备应该承担空调所需的所有冷量，所以冰储存设备的容量最大，初始投资成本高。如果峰谷电价相差很大，运行电费也是最经济的。2)部分(组件)冰蓄冷模式：如图2所示，部分(组件)冰蓄冷模式是指制冷设备在夜间非用电高峰运行，储存部分冷量。白天空调高峰期间，部分空调负荷(高峰负荷)由蓄冷设备承担，另一部分由制冷设备承担。在设计计算日(空调高峰负荷)，冰箱日夜运行。一些蓄冷冰箱利用率高，蓄冷设备容量小，冰箱容量比常规空调冰箱小30-40%，是一种更经济有效的运行方式

12、。根据以上分析，设计方案采用部分蓄冰方式。2.1.4冰蓄冷工艺的选择蓄冰空调系统有两种工况，即蓄冰工况和制冷工况。在冰蓄冷条件下，STL系统中冷却剂即25%乙二醇溶液的温度低于冰球中溶液的相变温度，冰球中储存的能量逐渐变成冰，从而储存冷能。在冷却条件下，STL系统中冷却剂的温度高于冰球中溶液的相变温度，冰球中的冰(或固体)融化释放出冷能。在STL冰蓄冷空调系统中，乙二醇溶液系统有两个过程：并联过程和串联过程。a .平行进程平行流在发挥冰箱和储冰罐的冷却能力方面有很好的平衡。夜间蓄冷时，只需启动一次泵，以较低的功率运行，更节能，操作更灵活。串流系统简单，具有恒定冷却，适用于较小的工程和大温差冷却

13、系统。根据本项目的特点，选择平行流程。2.2 .冰蓄冷装置的设计和选型计算2.2.1冰箱容量的计算冰箱的冷却能力是根据冷却负荷图所画的每日最大总负荷来选择的。根据大楼的工作情况，白天负荷为8:00至上午18:00；夜间蓄冷时间在低功率时期为223，336，000 83，336，000，实际冷机运行20小时。因此，在夜间制冰蓄冷时，其蒸发温度低于空调的蒸发温度，因此冰箱在白天空调时的计算制冷量应为：pr=Qj/(20-实验室)f实验室=17960/100.67 10=1075.5 Kcal/h其中：冰箱实验室直接冷却时间(10小时)f-因冰箱直接冷却转变为冷藏条件而导致的冷却能力降低系数。当蒸发

14、温度下降1时，制冷量下降3%，从5降至-6， t=11，f=1-0.03， t=0.672.2.2制冷机组的选择：考虑到蓄冷装置和管道的热损失，出于安全原因，制冷机组的实际安装容量必须乘以1.10的附加系数，即1183千瓦。根据供应商的技术资料，选择两台双工况LBI661单螺杆制冷压缩机。两台空调制冷量为628 KW2=1256 KW，制冷量调整为10-100%，适用于本项目空调和冰蓄冷。2.2.3蓄冷能力的计算冷藏期间热能密度DSTL(每立方米储存的能量)DSTL=Q1 Qs1(t3-Tst) Qss (Tst-Tm)其中，Q1 -C00蓄冷球相变潜热为48.40千瓦时/立方米；Qs1-C0

15、0蓄冷球的液体显热为1.10千瓦时/立方米；Qss-C00蓄冷球固体显热为0.70千瓦时/立方米；T3-冷却阶段蓄冷系统的液体温度5蓄冷球的TST相变温度0蓄冷期末制冷剂的平均温度，蓄冷期末的温度范围为-6-2.6。然后TM=(-6) (-2.6)/2=-4.3 夏令时=48.40 (1.15) 0.74.3=56.9(千瓦时/立方米)要储存的冷能：pr0.6710=7926(千瓦时)冷藏所需容积：v=7926/56.9=139.9 (m3)，V=140m3(实际)2.2.4冷库外部尺寸的确定根据现场布置和运输高度，决定采用直径=3800mm，长度l(含封头)=12400mm的卧式冷储罐。2.3部分蓄冰期间的实际载荷分布I-制冷，c-冷却器冷却，o-关闭表3小时小时负荷(千瓦)冷却器状态制冰(千瓦)冷供应(千瓦)融冰(千瓦)0-1