广东东莞市某办公楼采用冰蓄冷空调方案的节能技术经济分析.docx

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广东东莞市某办公楼采用冰蓄冷空调方案的节能技术经济分析

工程设计

广东东莞巾某办公楼采用冰蓄冷空调方案的

节能技术经济分析

马惠芳，冀兆良

（广州大学土木工程学院。

广东广州５１０００６）

●●…………………………………………………………………’●

摘要：

以广东东莞市某办公楼为例，按当地气象条件及节能设计标准计算出空调冷负荷，并根据当地分时电价政策，从初投资和运行费用两方面，对该办公楼采用冰蓄冷空调系统与无蓄冷

：

：

：

：

：

空调系统两方案进行技术经济性比较，得出冰蓄冷空调虽然初投资比无蓄冷空调高，但运行费用

却比无蓄冷空调低；本文采用静态经济评价方法对该办公楼的空调系统进行节能技术经济评价，得出冰蓄冷空调比无蓄冷空调超额初投资的回收期为２．７ａ。

因此该办公楼采用冰蓄冷空调方案是完全可行的。

关键词：

冰蓄冷空调；

分量蓄冰；

经济分析；

节能

：

：

●●－－－－－－－●－－●●●－－－－●●－－－－－－－－－●●●●●－●●●－－－－－－－●●●●－＿－－＿－－－●●●●－－－－－－－－－－－－－－－●●●

中图分类号：

ＴＵ８３文献标识码：

Ｂ文章编号：

１００６－８４４９（２００９）０１—００４１—０４

０

引言

近年来，广东经济快速发展，用电量也随之急剧上

能潜力。

冰蓄冷宅调就是一种实现“削峰填谷”以缓解

升，导致电力供应紧张，２００７年夏天高峰期间用电缺口就高达５２１万ｋＷ”１，因此，缓解高峰用电已迫在眉

睫。

对于夏热冬暖地区，空调系统已成为了现代公共

高峰用电的重要措施，与无蓄冷空调相比，它是在夜间

用电低谷时段制冰蓄冷，白天负荷高峰时段融冰释冷，从而错开用电高峰期，缓解电力供需的矛盾，对平抑电网峰谷差起到积极作用，因此取得了很好的社会效益和经济效益。

建筑不可缺少的基础设施之一，其耗电量大，而且使用时段几乎都处在用电负荷高峰值期。

据相关部门提供的数据显示，夏热冬暖地区如东莞等大城市，空调用电占全市总用电量的三分之一，高峰期间空调耗电量甚至高达总用量的一半。

因此，空调系统具有很大的节

１

工程概况

该办公楼位于东莞市，建筑总面积３６５０ｍ２，空调

万方数据

工程设计

面积３２００ｍ２。

地上２层，为办公室；地下１层，为车库

及设备用房。

层高４．５ｍ，办公楼所容纳办公人员约２００

实施空调节能是缓解该市用电形势的技术措施之一。

２．２办公楼的空调冷负荷情况

该办公楼办公时间为周一一周五每天的８：

００—２０：

００。

办公楼的冷负荷主要是由围护结构瞬变传热和室内热源散热所形成的，结合本工程的特点及东莞当地的气象条件和设计要求，计算出夏季设计日空调逐时冷负荷值，如图３所示。

由图３可知，办公楼一天中冷负荷最大值出现在

下午的１６：

００。

１７：

００，数值为４５５ｋＷ；而晚上电力低谷期冷负荷为Ｏ，峰谷负荷差为４５５ｋＷ。

办公楼空调只在

人。

建筑外墙为清水砼板，Ｋ＝２．３１Ｗ／（ｍ２・Ｋ）；外窗为中

空ｌｏｗ—Ｅ玻璃，Ｋ＝３．０Ｗ／（ｍ２・Ｋ）。

办公楼平面图布局如图１所示。

２

空调冷负荷分析

根据东莞地区的夏季室外气象条件，夏季空调室

外计算干球温度为３４．２。

Ｃ，计算湿球温度为２７．８。

Ｃ，计算日平均温度为３０．６℃。

办公楼的室内设计计算温度

为２６℃，相对湿度小于６５％，办公面积为５ｍ２／）ｋ．，新风量为３０ｍ３／人，噪声标准是４５ｄＢ（Ａ）Ｈ。

２．１东莞市的用电情况

根据东莞市经贸局资料，由于东莞市经济的快速发展，近年来该市用电最高负荷年均增加量约为１００万ｋＷ，而供电缺口约为１００～１２０万ｋＷ，东莞市的用

一天中的８：

００。

２０：

００运行，其它时间均不运行，空调使用具有明显的时段性。

冰蓄冷空调系统的特点符合了办公楼空调使用具有明显时段性的特点，因而该办公楼适合采用冰蓄冷空调技术。

而无蓄冷空调则不具备此特点因而不适合

应用于该办公楼。

电形势非常严峻。

图２所示为东莞市２００５。

２００７年月

用电量分布图。

由图２可见，东莞市近年的用电量很大，并且逐年在增加，尤其是夏季的７月份用电量几乎是冬季２月

３冰蓄冷空调设计方案分析

３．１蓄冰模式的选择

该办公楼的夏季空调设计日冷负荷集中在一天的

份的两倍，最主要的原因是夏天空调的大量使用，因此

８：

００。

２０：

００，夜间没有空调负荷。

由于东莞市夏季天气潮湿，为了达到很好的除湿效果，空调水温必须较低，因此该冰蓄冷空调系统选用主机上游的内融冰串联系统，为了节省初投资，采用负荷均衡的分量蓄冰模

式。

该系统的示意图如图４所示。

图４主机上游内融冰串联系统示意图

冰蓄冷系统在供冷时，乙二醇溶液首先经过双工况冷水机组较高效率的降温，再经过蓄冰槽的冷却使乙二醇溶液温度进一步降低，则板式换热器进出口处的乙二醇溶液获得较大温差。

在相同负荷条件下，串联系统乙二醇流量较小，乙二醇泵的容量也可小于并联

万方数据

４２

ｂ猢第埔

工程设计

系统，所以串联系统的设备投资和运行费用都优于并联系统，并且串联方式管路简单，运行可靠。

序号

设备名称

型号规格

表２无蓄冷空调系统制冷设备及初投资汇总表

总功率总价

数量单位

ｋｗ

３．２蓄冰模式的运行

在上述方案的循环回路中，蓄冷冷源系统由双工

况冷水机组、蓄冰装置、板式换热器、乙二醇泵和相应

万元

的冷水泵、冷却水泵等设备组成。

结合空调逐时冷负荷分布图，设计日冰蓄冷空调可以按以下三种工作模式运行：

（１）双工况冷水机组单独制冰模式（２３：

００～次日７：

００）。

此时段为东莞电力低谷时段，系统自动切换到双工况冷水机组制冰模式，主机在制冰工况下满负荷运行，并将制得的冰储存在蓄冰槽中；

（２）双工况冷水机组与蓄冰装置联合供冷模式（８：

００～１８：

００）。

此时段的设计日空调负荷较大，由双工况冷水机组和蓄冰装置联合供冷，主机在空调工况下运行，提供冷量，不足的部分由蓄冰装置融冰提供，以满足办公楼负荷的要求；

（３）蓄冰装置融冰单独供冷模式（１８：

００。

２０：

００）。

在过渡季或空调冷负荷较小的时段，空调负荷完全由蓄冰槽提供，此时双工况冷水机组不运行，最大地节约

了运行费用。

００－７：

００。

４．２初投资比较

冰蓄冷空调系统与无蓄冷空调系统制冷设备及初

投资情况见表ｌ和表２，由两表可知，冰蓄冷制冷系

统初投资为１０７．７万元，比无蓄冷制冷系统的初投资７０．５万元高出３７．２万元。

４．３运行费用比较

夏季空调供冷期按２７０ｄ计算，根据经验值，设计日负荷段约占整个空调使用时间的１０％，７５％负荷段的时间约占１６％，５０％负荷段的时间约占６０％，３０％负荷段的时间约占１４％ｐ１。

结合东莞市的电价政策，比较

４冰蓄冷空调方案的经济性分析

４．１东莞市峰谷电价

由东莞市普通工业专变用电峰谷电价可知，峰电

价电为１．２５２４元瓜Ｗｈ，时间为７：

００～１２：

００、１９：

００～

分析两种系统的运行电耗及运行费用，结果见表３。

表３两种空调系统的运行费用

２２：

００；平价电为０．８０３６元／ｋ矾，时间为１２：

００～１９：

ｏｏ、

２２：

００。

２３：

００；谷电价为０．４１６７礼Ｗｈ，时间为２３：

表１冰蓄冷空调系统制冷设备及初投资汇总表

总功率总价

序号设备名称

型号规格

数量单位

ｋｗ万元

冰蓄冷空调系统每年夏季运行电费约１９．６９万

元，而无蓄冷空调系统每年夏季运行电费约３３．９０万

元，冰蓄冷空调系统比无蓄冷空调系统每一空调供冷季节节省运行电费约１４．２ｌ万元。

４．４投资回收期

本文采用静态经济评价方法对该建筑的冰蓄冷空调系统进行评价，相应评价指标为投资回收期。

投资回收期等于增加的投资费用除以每年节约的运行费

用。

万方数据

基靴播糍Ｉ

４３

基第１２５期第３０卷－叶Ｊ

工程设计

（１）冰蓄冷空调系统增加的初投资费用【４１：

／ｔｌ＝ｌ；一ｌ

ｃ

５结语

（１）

（１）对东莞某办公楼建筑及空调冷负荷情况进行分析，结合与无蓄冷空调对比，得出该工程采用冰蓄冷

空调技术是可行的；

ＡＩ＝１０８．５—７０．８＝３７．７（万元）

式中厶一冰蓄冷空调系统的初投资，元；

Ｉ一无蓄冷空调系统的初投资，元。

（２）冰蓄冷空调系统全年节省的运行费用：

△Ｐ＝Ｐｃ一只

（２）冰蓄冷空调可实现“削峰填谷”，能缓解该市用电紧张的局面，具有很好的节能性；

（２）

（３）在经济上作对比分析，虽然冰蓄冷空调比无蓄冷空调增加了初投资费用，但是它减少了制冷机组装机容量和高峰负荷时的用电量，并且利用低谷低价电制冷，减少了运行费用，比无蓄冷空调初投资增加的费用能在２．７ａ里回收。

对于业主而言，长期使用冰蓄冷

ＡＰ＝３３．９０—１９．６９＝１４．２１（万元）

式中Ｐ５一冰蓄冷空调系统全年运行总电费，兀；

Ｒ一无蓄冷空调系统全年运行总电费，元。

（３）投资回收期：

凡＝万ＡＩ

ｎ

（３）空调能取得很好的经济效益。

参考文献：

…谢思佳．今夏广东用电缺口５００万千瓦，公共场所空调不得低于

２ｃ（ｚ［ｎ］．南方日报，２００７－０７－０５．

２黹。

２・７（ａ）

元。

式中△，一冰蓄冷空调系统增加的初投资费用，元；

ｚｉｐ一冰蓄冷空调系统全年节省的运行费用，

由此可知，虽然冰蓄冷空调系统比无蓄冷空调系

【２】ＧＢ５０｜８９—２００５，公共建筑节能设计标嘲ｓ】．北京：

中国建筑工业出版

社。

２００５．

【３１３瞿兆亮．龙岗项目采用冰蓄冷中央空调可行性报告［Ｊ／ＯＬ］．ｈｔｔｐ：

／／ｂｂｓ．

ＣＯｌ８８．ｅｏｍ／ｅｏｎｔｅｎｔ／ｌ７８９—９６２０Ｉ５．ｈｔｍｌ．

统增加了初投资费用，但由于利用了低价低谷电，它的运行费用却比无蓄冷空调系统低，增加的投资回收期仅为２．７ａ，因此冰蓄冷空调技术的节能经济性突出。

【４】曹红奋．冰蓄冷窄调的技术经济分析ＩＪ】．制冷，２００２．２１（１）：

６８－７１．

收稿日期：

２００８－１１－０３修回日期：

２００８—１２一０９

ＥｃｏｎｏｍｉｃＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＥｎｅｒｇｙＳａｖｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒＩｃｅＳｔｏｒａｇｅＴｈｅｒｍａｌ

Ａｉｒ—ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇｏｆｔｈｅ

Ｏｆｆｉｃｅ

ＢｕｉｌｄｉｎｇｉｎｔｈｅＤｏｎｇｇｕａｎＣｉｔｙｏｆＧｕａｎｇｄｏｎｇ

儿Ｚｈａｏ－ｌｉａｎｇ

ＭＡＨｕｉ—ｆａｎｇ，

（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＧｕａｎｇｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｒｔｇｚｈｏｕ５１０００６，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：

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ｃｏｓｔｓ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔｏｆｉｃｅｔｈｅｒｍａｌｓｔｏｒａｇｅａｉｒ—ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇｉｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｅｔｈｅｒｍａｌ

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：

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ｅｃｏｎｏｍｉｃａｎａｌｙｓｉｓ；

ｅｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇ

ｒｕｎｎｉｎｇｍｏｄｅｌｏｆｆｒａｃｔｉｏｎａｌｉｃｅｔｈｅｒｍａｌｓｔｏｒａｇｅ；

作者简介：

马惠芳（１９８３一），女，广东广州人，硕士研究生。

从事供热、供燃气、通风及空调研究；冀兆良（１９５６－），男，陕西人，副教授，硕士生导师。

万方数据

４４

ｂ嬲撇

广东东莞市某办公楼采用冰蓄冷空调方案的节能技术经济分

析

作者：

作者单位：

刊名：

英文刊名：

年，卷（期）：

引用次数：

马惠芳，冀兆良，MAHui-fang，JIZhao-liang广州大学土木工程学院,广东,广州,510006制冷空调与电力机械REFRIGERATIONAIRCONDITIONING&ELECTRICPOWERMACHINERY2009，30

（1）0次

参考文献（4条）

1.谢思佳今夏广东用电缺口500万千瓦,公共场所空调不得低于26℃2007

2.GB50189-2005.公共建筑节能设计标嘲2005

3.瞿兆亮龙岗项目采用冰蓄冷中央空调可行性报告

4.曹红奋冰蓄冷空调的技术经济分析[期刊论文]-制冷2002

（1）

相似文献（4条）

1.会议论文何国伟冰蓄冷空调应用分析2005

本文介绍了冰蓄冷地基本概念和设计原则，然后分析了冰蓄冷空调的应用条件及通过对投资及年运行费用的比较进行说明。

2.会议论文王美.姬长发冰蓄冷技术在小型空调上的应用与实验研究2006

本文在总结目前国内外常用冰蓄冷空调系统特点的基础上,针对家庭、办公室等小型用户,从占用空间小、经济性好、结构简单紧凑、控制方便、可靠性高等需求出发,提出了一种以直接蒸发的冰盘管式为蓄冰形式,以分量蓄冰为系统运行策略,以与冷机并联为取冷为运行模式的冰蓄冷空调系统.实验及模拟结果显示出该小型冰蓄冷空调系统不仅能够完成结冰蓄冷、融冰取冷的任务,且其传热性能较好,可靠性高.文中从蓄冷槽温度分布、蓄冷槽初始水温、制冷剂蒸发温度,循环回水温度和循环水流量等因素进行考虑分别分析了蓄冷特性与取冷特性,得出了各因素变化对蓄冷、取冷特性影响的规律.

3.期刊论文杨敏.田粤.陶榕康.温铭勋.YANGMin.TianYue.TAORong-kang.WENMing-xun冰蓄冷空调在无锡保利广场的应用-电力需求侧管理2005,7（4）

1无锡保利广场冰蓄冷中央空调系统简介无锡市保利广场是大型商业中心,总建筑面积约75000m2.夏季日空调尖峰冷负荷为2734RT,冬季采暖尖峰负荷为5400kW.广场工程按冰蓄冷中央空调分量蓄冰模式设计,配备500RT的双工况主机和基载主机各2台.蓄冰装置选用15台蓄冷量为390RTH的HYCPTN-390蓄冰盘管,总蓄冷量为5850RTH.该系统设计日的逐时冷负荷运行策略图见图1.

4.学位论文王美小型冰蓄冷空调系统特性分析与实验研究2006

根据目前我国大型空调与小型空调耗电量的比例知将冰蓄冷技术应用在小型空调上可更加有效地缓解电力峰谷负荷差问题。

然而，相对于大型冰蓄冷空调的广泛应用，小型冰蓄冷空调的应用几乎还是空白。

针对这一现况，本文以挖掘小型冰蓄冷空调系统的移峰填谷潜力为目的，围绕开发小型冰蓄冷空调系统这一主题展开了研究。

论文针对家庭、办公室等小型空调用户，从占用空间小、经济性好、控制简便、可靠性高等需求出发，提出了一种以直接蒸发的冰盘管式为蓄冰形式，以分量蓄冰为系统运行策略，以与冷机并联为取冷运行模式的小型冰蓄冷空调系统。

设计并搭建了由空调系统和测控系统构成的小型冰蓄冷空调系统实验台。

分别从热平衡方程和控制方程的角度建立了该系统的蓄冰、融冰数学模型，编写了相应的计算程序，对蓄、融冰过程进行了模拟计算分析，同时通过所设计的实验台对小型冰蓄冷空调系统的蓄、融冰特性进行了实验研究。

根据实验结果，论文得到了蓄冰槽温度分布、蓄冰槽初始水温、制冷剂蒸发温度对蓄冷特性的影响规律及循环回水温度和循环水流量对取冷特性的影响规律，并总结出了了蓄冷特性和取冷特性的阶段变化特征。

实验结果显示出该小型冰蓄冷空调系统不仅能够完成制冰蓄冷、融冰取冷的任务，且可靠性高，取冷方式灵活，并能够保证长时间提供高品质的冷冻水，有利于提高送风品质，降低系统运行费用。

蓄冰槽的传热性能较好，槽内水温分布沿槽长和槽宽方向较为均匀，沿槽高方向虽出现了温度分层但对蓄冷效果影响不明显，故无需搅拌装置，简化了系统设备。

实验结果与模拟结果的对比反映出两者吻合较好，模型精度高，可用于指导设计及优化该小型冰蓄冷空调的系列产品，具有工程应用的可行性和实际应用价值。

同时，文中分析了误差产生的原因，为模型的改进指出了方向。

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2010年4月12日