空调论文1.docx
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空调论文1
深圳某科技开发园-蓄冰空调系统
经济技术分析
章节目录：
引言
第一部分：
规划设计
1.1蓄冰空调技术原理和实践
1.2环境工程分析：
2、蓄冷系统设计思路分析：
2.1蓄冷系统的设计思想（二种）简介：
全负荷蓄冷和部分负荷蓄冷。
2.2冰蓄冷空调系方案论述
2.2.2逐时冷负荷分析
2.3冰蓄冷空调系统方案分析
2.4冰蓄冷空调系统设备选型及流程设计
3.工程设计方案选择结论：
4.工程投资经济分析
4.1蓄冰空调系统和常规空调系统设备投资对比表
4.2蓄冰空调系统-融冰供冷实验数据与分析
4.3蓄冰空调系统年度运营费用数据分析
深圳科技开发园--蓄冰空调系统
经济技术分析
引言：
暖通空调设计方案的技术经济比较是一项影响建筑设计质量和建筑节能效率的重要工作。
本文对暖通空调设计方案的蓄冰空调技术经济问题进行探讨，利用蓄冰系统的优化原理，阐述空调制冷机在电力低谷时段充分利用本地的低价电运行制冷蓄冰机制。
并结合方案设计、优化原理、运行实践、实际运行经济方面的提出一些个人认识。
关键词：
暖通空调冷负荷分析蓄冰空调设计方案技术经济对比
第一部分：
规划设计
深圳高新技术产业园某科技开发园工程，其定位用途为深圳市高新科技园的高档科技开发园。
在规划开发的方案中，由于暖通空调系统的用电容量占整体建筑的运营用电容量26%~32%。
我方从深圳建筑的发展状况分析，结合近年推出的空调节能技术，提出采用蓄冰空调技术。
1.1蓄冰空调技术原理和实践：
蓄冰空调技术是利用夜间的低谷电力将建筑物所需空调冷量部分或全部制备好，以冰的形式存储，在白天用电高峰时段融冰供冷，这样既可以节约电费，同时对当地电网有移峰填谷的作用。
根据该科技开发园实践统计，采用蓄冰中央空调，利用电力系统峰谷电差价，第二年的运行费用比常规中央空调要节省电费20%~30%，效益相当可观（九~十年左右节省的电费相当于首期投资费用）。
1.2环境工程分析：
深圳是中国南部海滨城市。
属于亚热带海洋性气候，日照时间长，夏季炎热且潮湿，根据设计工程项目—周边城市（汕头/广州/湛江/香港）的各项实际环境条件的初步设定（2003年~2005年全国气象站资料）：
（周边城市）气象台站位置
年平均气温
最冷（12月~后2月）
最热（6月~后9月）
地名
经度
纬度
海拔
（冬季）平均气温
平均气温
最热
汕头
116024’
23024’
1.2
21.3
17.2
33.5
43.6
广州
113019’
23008’
6.6
21.8
15.2
31.6
42.5
湛江
110024’
21013’
25.3
23.1
13.5
32.2
44.6
香港
114010’
22018’
32
22.8
16.6
33.3
42.3
由此可见按夏季温度的最大可能性分析：
一年需要开启的空调时间比较长，一般说来一年的供冷时间需要260天左右。
空调（室外机）系统制冷的年使用（最大可能）时间段为：
最热月份5~9月。
日使用（最大可能）时间段为：
早9：
00~晚：
19：
00（10小时）。
实际需求年使用（最大可能）时间段为：
4~10月，日使用（最大可能）时间段为：
早7：
00~晚：
24：
00。
深圳市电价情况：
深圳市的电力供应情况夏季比较紧张，实行峰谷电价，比较适合采用蓄冰空调。
结合近年政府极力推荐使用蓄冰空调技术，可以独享谷期专用优惠电价；可享受政府节能贴息贷款；抵免新增所得税等一系列的优惠措施。
通过整体建筑的冷负荷计算，建筑负荷：
空调设计日总冷负荷为19332RTH。
年度冷负荷分别按：
100%负荷、80%负荷、60%负荷、30%负荷统计。
2、蓄冷系统设计思路分析：
2.1蓄冷系统的设计思想通常有二种，即：
全负荷蓄冷和部分负荷蓄冷。
2.1.1.全负荷蓄冷：
全负荷蓄冷或称负荷转移，其策略是将电高峰期的冷负荷全部转移到电力低谷期。
这样，全负荷蓄冷系统需设置较大的制冷机和蓄冷装置。
虽然，运行费用低，但设备投资高、蓄冷装置占地面积大，除峰值需冷量大且用冷时间短的建筑以外，一般不宜采用。
2.1.2.部分负荷蓄冷
部分负荷蓄冷就是全天所需冷量部分由蓄冷装置供给。
如图1-2所示，夜间用电低谷期利用制冷机蓄存一定冷量，补充电高峰时间所需部分冷量；部分负荷蓄冷系统可以按典型设计日制冷机基本为24小时工作设计，这样，制冷机容量最小，蓄冷系统比较经济合理，是目前常采用的方法称之谓负荷均衡蓄冷。
当然，有些城市地区对高峰用电量有所限制，这时就需要根据峰期可使用的限制电量设计部分负荷蓄冷系统，此时，制冷机容量和蓄冷装置容量均需稍大。
2.2冰蓄冷空调系方案论述：
2.2.1本工程根据设计规划给定的条件和要求，可以计算出夏季空调设计日逐时负荷分布情况。
时间
100%负荷
80%负荷
60%负荷
30%负荷
1726
RT
1381
RT
1036
RT
518
RT
00:
00-01:
00
0
0
0
0
01:
00-02:
00
0
0
0
0
02:
00-03:
00
0
0
0
0
03:
00-04:
00
0
0
0
0
04:
00-05:
00
0
0
0
0
05:
00-06:
00
0
0
0
0
06:
00-07:
00
0
0
0
0
07:
00-08:
00
798
638
479
239
08:
00-09:
00
1359
1087
816
408
09:
00-10:
00
1545
1236
927
464
10:
00-11:
00
1603
1283
962
481
11:
00-12:
00
1631
1304
978
489
12:
00-13:
00
1650
1320
990
495
13:
00-14:
00
1180
944
708
354
14:
00-15:
00
1573
1259
944
472
15:
00-16:
00
1708
1366
1025
512
16:
00-17:
00
1726
1381
1036
518
17:
00-18:
00
1713
1371
1028
514
18:
00-19:
00
1648
1318
989
494
19:
00-20:
00
318
254
191
95
20:
00-21:
00
316
253
190
95
21:
00-22:
00
214
171
128
64
22:
00-23:
00
181
145
109
54
23:
00-24:
00
169
135
102
51
日总负荷（RTH）：
19332
11599
11599
5800
2.2.2逐时冷负荷分布图如下所示：
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，因此本工程冰蓄冷系统方式选用负荷均衡的部分负荷分量蓄冰模式。
2.3、冰蓄冷系统方案分析：
2.3.1方案一：
带基载方案--冰蓄冷系统原理流程
系统的原理流程是设计计算依据，因此根据原理流程图简化成以下的示意图以便于分析。
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的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。
在蓄冰系统用完或者出现故障时，机载冷水机组可以全负荷运行。
2.3.2方案二：
不带基载的方案--冰蓄冷系统原理流程
该系统的原理流程是设计计算依据，因此根据原理流程图简化成以下的示意图以便于分析。
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的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。
空调系统设计日的最大负荷时，设备的运行工况为双工况冷机、蓄冰设备、联合供冷。
冰蓄冷系统示意图如下所示：
2.3.3设计日负荷平衡策略
设计日（100%负荷）负荷分配策略：
空调冷负荷由制冷机和蓄冰槽共同承担。
双工况制冷机在夜间的电力低谷时段23：
00—07：
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下的运行，从上午08：
00开始切换到空调工况进行运行。
在平电时段双工况冷机满负荷运行，双工况冷机不足的部分由蓄冰槽补充。
2.4、冰蓄冷空调系统设备选型及流程设计：
以该系统的设计日（最不利情况）逐时负荷分布为依据的。
根据本工程的空调负荷分布情况可以知道，建筑大部分时间无夜间负荷，负荷主要集中在日间。
通过对本工程的负荷情况统计后可以知道集中运行模式比较常用，这些模式可以随着时间及负荷的变化情况由控制系统进行自动切换，其中冰蓄冷系统运行工况分析如下：
a.双工况制冷机蓄水b.双工况制冷机+蓄冰槽联合供冷c.双工况制冷机单独供冷d.蓄冰槽单独供冷e.冷机边蓄边供冷
运行策略
按照本工程蓄冰冷系统设计，常用运行模式主要有五种模式。
系统在这五种模式中运行时各个阀门的工作状态如下表：
常用运行工况
V1
V2
V3
V4
双工况制冷机蓄水
开
关
关
开
双工况制冷机+蓄冰槽联合供冷
调节
调节
开
关
双工况制冷机单独供冷
关
开
开
关
蓄冰槽单独供冷
调节
调节
开
关
冷机边蓄边供冷
开
关
调节
调节
3.工程设计方案选择结论：
根据上述分析，我方确定：
方案二能够满足使用要求，该设计方案符合国家和当地政府有关法规和规范的要求，包括有关环境保护的要求，并应特别顾及这些条件的长期、变化情况。
采用蓄冰空调设计方案时已考虑现状和变化趋势等问题。
由此我方根据方案二进行了冰蓄冷空调系统设备选型及流程设计。
在空调设备选型时，我方特别注意各种氟利昂制冷剂替代的进程要求。
在这方面暖通空调设计人员既要有环境保护的责任感，同时也要考虑建设方和用户的经济承受能力，不要盲目冒进，以免给建设方和用户增加不必要的经济负担。
3.1整个冰蓄冷空调系统的设计难点：
蓄冰供冷流程控制及计量系统为整个冰蓄冷空调系统的设计难点，本文简单阐述：
冰蓄冷空调系统控制及计量系统技术构成和技术特点，计量系统的原理和组成：
冰蓄冷空调控制及计系统从原理上就是一套标准的远传抄表系统。
其系统软硬件由四层构成：
3.1.1第一层：
中心管理站
中心管理站主要由一台计算机和一套系统管理软件。
系统管理软件是运行在WINDOWS98/2000/xp平台的全中文数据库综合管理软件。
也可安装在物业管理部门的计算机上。
通过该软件及网络控制在五种模式中运行时各个阀门的工作状态，使各部门可以直接通过局域网统一控制冰蓄冷空调系统。
3.1.2第二层：
网络控制器
网络控制器具有一定的数据处理能力、通讯能力和高可靠性。
网络控制器通过RS485总线与最多255个信号采集器连接并控制它们的工作，读取它们的各种信息。
3.1.3第三层：
信号采集器
信号采集器是该系统中的一种高性能的脉冲计数装置，由一个高性能单片微处理器及外围芯片构成，必须结构简单、性能可靠。
根据控制对象不同可分成多种型号，可监测中央空调等多种传感器信号，精度要求较高。
信号采集器主要用于处理前端传输过来的脉冲信号和模拟信号，并通过RS485总线与区域管理器连接。
3.1.4第四层：
前端设备
前端设备主要包括温度传感器、流量计、脉冲水表或超声波流量计等。
用来测量液体载体交换回路中，通过液体载体出入口的温度并计量流经管道液体载体的流量。
简单归纳为所要计量的是两个温度值和一个流量值共3个模拟量。
4、工程投资经济分析
4.1蓄冰空调系统和常规空调系统设备投资对比表
序号
设备名称
单位
（方案一）带基载主机
（方案二）无基载主机
（方案三）常规系统
规格型号
数量
单价
合价
规格型号
数量
单价
合价
设备名称
规格型号
数量
单价
合价
1
双工况冷机
台
YTH3C1E25CNJ
2
91.6
183.2
YTJC2E35COJ
2
100
200
制冷主机1
YLBC550
2
105
210
2
基载冷机
台
YSDACAS35CHE
1
60.9
60.9
制冷主机2
YTG1A2C35CIJ
1
58.3
58.3
3
主机冷却塔
台
LBCM-LH-450
2
18
36
LBCM-LH-500
2
20
40
冷却塔1
LBCM-LH-550
2
28
56
4
基载冷却塔
台
LBCM-LH-250
1
10
10
冷却塔2
LBCM-LH-300
1
12
12
5
乙二醇水泵
台
NK125-400
3
6.6411
19.9233
KQL250/345-75/4
3
2.96
8.87
6
冷冻泵
台
KQL250/345-75/4
3
3.4372
10.3116
KQL250/370-90/4
3
3.3
9.89
冷冻泵1
KQL250/315-75/4
3
2.94
8.81
7
基载冷冻泵
台
KQL200/320-37/4（Z）
2
2.175
4.35
冷冻泵2
KQL200/300-45/4
2
1.98
3.96
8
主机冷却泵
台
KQL250/300-55/4
2
2.8336
5.6672
KQL250/345-75/4
2
2.96
5.91
主机冷却泵1
KQL300/485-90/6
3
6.13
18.39
9
基载冷却泵
台
KQL200/320-45/4
2
2.3363
4.6726
主机冷却泵2
KQL200/320-45/4
2
2.32
4.64
10
补给水泵
台
KQL20/160-1.1/2
2
0.16
0.32
KQL20/160-1.1/2
2
0.16
0.31
系统补水泵
KQL20/160-1.1/2
2
0.16
0.31
11
乙二醇补液泵
台
KQL40/220-0.55/4
2
0.21
0.42
KQL40/220-0.55/4
2
0.21
0.43
12
电子除垢仪
个
STC-12A
1
5.86
5.86
STC-12A
1
5.86
5.86
电子除垢仪
STC-14A
2
9
18
13
电子除垢仪
个
STC-8A
1
2.58
2.58
14
蓄冰槽
组
RH-ICT200
30
8.4
252
RH-ICT400
16
16.8
268.8
15
板式换热器
台
2
33.2
66.4
2
46
92
16
乙二醇膨胀箱
个
1
0.45
0.45
1
0.45
0.45
17
乙二醇补液箱
个
1
0.75
0.75
1
0.75
0.75
18
乙二醇纯溶液
吨
5.6
1.35
7.56
6
1.35
8.1
19
自控系统
套
蓄冷
1
55
55
蓄冷
1
40
40
自控系统
1
20
20
20
合计
（首次投资）合计726.500（万元）
（首次投资）合计688.00（万元）
合计
（首次投资）合计410.56
1.首次投资是投资建设方案最为关注的一个参数，包括各种相关收费（如入网费、用电设备增容费、水费等），相应的安装、调试费用，相关的工程管理等各种收费，相关水处理和配电与控制投资，机房土建投资等费用。
2.为了简化成本分析，本蓄冰空调设计方案的一次投资仅以设备投资做成本分析，不包括管道、材料的投资及相应的安装、调试费用等相关的工程费用。
如下表分析：
3.，
4.2蓄冰空调系统-融冰供冷实验数据与分析：
2000
蓄冰池100%满负荷
1500
蓄冰池80~60%负荷
1000
蓄冰池60~50%负荷
三次实验数值曲线的平均值
500
蓄冰池50~30%负荷
0RT
蓄冰池30~20%负荷
运行工况分析
双工况制冷机（制冷80~100%负荷）蓄冰（蓄冰池保温）
蓄冰槽单独供冷
蓄冰槽联合供冷+双工况制冷机（制冷~80%负荷）
减速制冷+蓄冰槽供冷
制冷机制冷+蓄冰池保温
电价（元/kwh）
0.20
0.76
1.12
0.76
1.12元/kwh
0.20
根据2003~2005年度深圳市电价的平均值
电价类型时段
（电价计量波动曲线）
根据三次实验数值的平均值曲线与实际年度运行的分析，（蓄冰槽联合供冷+双工况制冷机）工况最为常用。
设计计算理论与理想的工作工况有一定的差距。
4.2.1根据三种曲线：
空调设计日逐时负荷分布曲线、实验数值曲线和电价计量波动曲线的趋向分析可知：
双工况冷机夜间蓄冰（23：
00-07：
00）—该时间段为深圳市的电力低谷期，共八小时。
根据蓄冰系统的优化原理，制冷机在电力低谷时段充分利用本地的低价电运行制冰。
在该时段内双工况冷机满负荷运行，通过低温的乙二醇溶液降蓄冰槽内的水制成冰。
双工况冷机在蓄冰工况下运行时，制冷机的效率有相应降低，乙二醇溶液在制冷机和蓄冰槽循环，随着蓄冰量的增加和时间的推移，制冷机的出口温度逐步减低。
根据设计要求，标准设计日双工况制冷机夜间蓄冰量达到设计蓄冰量，当蓄冰槽的蓄冰量达到要求时，双工况制冷机自动停止蓄冰工况运行，转为空调工况运行或停机。
4.2.2根据上述曲线分析：
蓄冰槽单独供冷的持续能力较弱，三次融冰实验数据与近一年的运行记录表明，其供冷速率无法满足急剧变化的供冷需要。
双工况冷机在蓄冰工况下运行时，制冷机的效率有相应降低。
经常必须保持（蓄冰槽+双工况制冷机）联合供冷工况。
对于温湿度等参数要求较高或比较特殊的工艺性暖通空调设计项目，难以全面满足其急剧变化的工况。
4.3、蓄冰空调系统年度运营费用数据分析：
根据以下年度运营费用数据分析，该系统的工程经济分析依据极为复杂，运行费用是暖通空调设计方案技术经济性比较必须考虑的重要参数。
运行能耗除了应计算暖通空调主机（制冷机等）的能耗外，还应计算其他辅助设备（如风机和水泵等）的能耗。
因此根据原理流程我方将主要运营费用数据简化成以下的日耗电量电费以便于进行粗略分析。
第一年节省费用为:
（2667547-1953065）=721482（元）,以平均值。
序号
运行天数
负荷段%
（方案一）带基载主机
（方案二）无基载主机
（方案三）常规空调系统
1
日耗电量KWH
日运行费用（元）
总运行费用（元）
日耗电量KWH
日运行费用（元）
运行费用（元）
日耗电量KWH
日运行费用（元）
运行费用（元）
2
35
100%
20864
12936
452775
20554
12547
439139
18406
15714
549999
3
70
80%
17457
9759
683100
17145
9787
685093
14275
12180
852592
4
95
60%
14146
7094
673959
14425
6919
657265
11629
9926
942979
5
60
30%
8737
2873
172387
8669
2859
171568
6316
5366
321976
合计
一年的供冷时间总共需要260天
1982221
1953065
2667547
首次投资681.52
第2年
第3年
第4年
第5年
第6年
第7年
第8年
第9年
第10年
7214820
670（万元
1000000
6493338
570（万元
折旧费用累积
2000000
5050374
5771856
累积的用电量节省费用
470（万元
3000000
4328892
370（万元
3607410
4000000
270（万元
2885928
5000000
3000000
2000000
2000000
170（万元
2164446
2000000
6000000
维修费用曲线
70（万元
1442964
1000000
维修费用
设备残值
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