大温差水蓄冷节能技术在瑞东科技工业园办公大楼中央空调系统的应.docx
《大温差水蓄冷节能技术在瑞东科技工业园办公大楼中央空调系统的应.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大温差水蓄冷节能技术在瑞东科技工业园办公大楼中央空调系统的应.docx（28页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
大温差水蓄冷节能技术在瑞东科技工业园办公大楼中央空调系统的应
大温差水蓄冷节能技术在瑞东科技工业园办公大楼中央空调系统的应
（广西电力工业勘察设计研究院广西南宁530023）李珑珑陈立新
摘要：
介绍大温差水蓄冷节能技术在瑞东科技工业园办公大楼中央空调系统的应用情况，大温差水蓄冷技术的基本原理及运行策略，水蓄冷空调系统与常规空调系统的比较。
关键词：
大温差水蓄冷；节能技术；中央空调
1南宁市电力优惠政策
广西区电力公司为贯彻落实国家这一政策，出台了相关的行政法律文件，并规定对蓄冷空调的用电量单独装表计量，并享受低谷优惠价。
瑞东科技工业园办公大楼常规电价与蓄冷空调电价见下表。
表1.1常规电价与蓄冷空调电价表
常规空调系统
蓄冷空调系统
丰水
枯水
丰水
枯水
0.53元/kW.h
0.701元/kW.h
峰、平
0.509元/kW.h
0.665元/kW.h
谷
0.2234元/kW.h
0.4122元/kW.h
2工程概况
瑞东科技工业园工程项目位于南宁市高新技术产业开发区工业园8号区，包括有办公、科研、仓储、生产及后勤服务等多种功能。
其中，办公大楼为22层（地下2层），建筑面积约46000m2。
根据《民用建筑空调冷负荷估算指标》和《暖通空调常用数据手册》计算其尖峰冷负荷为4200KW（1200RT）。
大楼使用时间为08：
00－18：
00，其逐时负荷图如下：
3.水蓄冷空调系统的原理
水蓄冷空调系统就是在常规的中央空调水系统中增加了水蓄冷槽，可在夜间的低谷电价时段制取低温冷水，
在白天用电高峰的工作时段利用蓄冷槽供冷，从而达到移峰填谷、节省运行费用的目的。
3.1水蓄冷空调系统的基本组成
水蓄冷空调系统的基本组成如上图3.1。
调荷设备——蓄冷槽投入运转时，阀K’、K”开启，K旁关闭。
供冷泵的启停及其出口阀开度由建筑物所需冷量而定，冷水机和充冷泵的开停则由电价的时段划分而定，二者互不干扰。
充冷工况：
电力低价时段，冷水机满载运转，K3,K3’、K4,K4’均关闭，开启充冷水泵B充。
其“热端”输出t1水
经主机降温后，自蓄冷槽“冷端”输入经均流布水环槽注入蓄冷槽底部。
蓄冷槽内冷冻水与回水的交界面上升，
升达上布水环槽上缘，充冷过程终结。
放冷工况：
在用电高峰时段，蓄冷槽的低温冷冻水经过放冷水泵运输，通过板式换热器换热升温后返回蓄冷槽上
布水环槽。
蓄冷槽内，冷冻水与回水的界面下降，下降到下布水环槽边缘时，从而完成放冷过程。
本系统可以提供四种供冷方式：
（1）供冷机单独供冷：
制冷机按照原有方式运行。
（2）蓄冷槽单独供冷方式：
利用夜间低谷电开启制冷机，制备冷冻水并储存在蓄冷槽中。
白天开启冷冻水泵即可完成供冷。
（3）制冷机与蓄冷槽联合使用：
在每年炎热的夏季，空调负荷很大时使用，白天由制冷机
提供部分冷量、蓄冷槽提供部分冷量。
制冷机在向蓄冷槽充冷的同时，为建筑物供冷。
（4）制冷机在向蓄冷槽充冷的同时，为建筑物供冷。
图3.1-1水蓄冷系统组成及流程图（示意图）
3.2蓄冷槽调荷效能及运行方式
蓄冷槽布置在制冷机房附近。
蓄冷槽容积1450立方米或1930立方米，蓄冷温差为4～12.5℃,在实施过程中可能
由于技术原因进行调整其高度和面积以及体积。
冷端和热端都采用均流环槽全周布水，使水温分层清晰。
（1）运行方式：
由于空调的冷负荷是随室外气温的变化而变化的，也就是说，室外温度的变化，决定蓄冷量的多少，进而确定蓄冷冷水机组的运行数量。
因此在夏季最热的时候，其运行方式是由主机和蓄冷槽联合供冷，在过渡季节其运行方式由部分供冷向全量供冷过渡，其具体运行方式见下文。
（2）运行管理模式：
l蓄冷水池单独供冷。
l制冷机单独供冷。
l制冷机与蓄冷水池联合供冷。
l充冷供冷同时进行。
4水蓄冷空调系统与常规空调系统的比较
按如下三种配置方案，对水蓄冷空调系统和常规空调方案就设备配置、初投资、运行策略、运行费用等方面
进行对比：
水蓄冷制冷站方案
（一）：
蓄冷水槽的蓄冷能力为最大日供冷量的35％。
水蓄冷制冷站方案
（二）：
蓄冷水槽的蓄冷能力为最大日供冷量的47％。
常规制冷站方案（三）：
无水蓄冷。
4.1机房配置比较
（水蓄冷空调方案与常规空调方案的设备选型为同一挡设备，价格仅供方案比较）
表4.1-1水蓄冷制冷站方案
（一）
序号
名称
规格
数量
功率
（kW）
总功率
（kW）
单价
（万元）
总价
（万元）
备注
1
螺杆主机
320RT
2台
213
426
67.2
134.4
合资
2
冷却水泵
240m3/h，26m
3台（1备）
30
60
1.35
4.05
国产
3
冷冻水泵
200m3/h，38m
4台（1备）
37
111
1.48
5.92
国产
4
冷却塔
250m3/h
2台
11
22
7.37
14.74
国产
5
板式换热器
170万kcal/h
1台
0
16.82
16.82
合资
6
蓄冷水槽
1450m3
兼消防水池
1个
0
245.67
佩尔优
7
蓄冷水泵
240m3/h，22m
2台（1备）
22
22
1.1
2.2
国产
8
放冷水泵
150m3/h，14m
2台（1备）
11
11
0.54
1.08
国产
9
全自动
控制系统
PLC
1套
0
35
35
进口
合计
652
459.88
配电设施费（功率因数0.85,1200元/KVA）
767
92.05
管道及安装费用（设备总价的25％）
53.55
总计
605.48
表4.1-2水蓄冷制冷站方案
（二）
序号
名称
规格
数量
功率
（kW）
总功率
（kW）
单价
（万元）
总价
（万元）
备注
1
螺杆主机
320RT
2台
213
426
67.2
134.4
合资
2
冷却水泵
240m3/h，26m
3台（1备）
30
60
1.35
4.05
国产
3
冷冻水泵
200m3/h，38m
4台（1备）
37
111
1.48
5.92
国产
4
冷却塔
250m3/h
2台
11
22
7.37
14.74
国产
5
板式换热器
100万kcal/h
2台
0
9.82
19.64
合资
6
蓄冷水槽
1930m3
兼消防水池
1个
0
285.12
佩尔优
7
蓄冷水泵
240m3/h，22m
1台
22
22
1.1
1.1
国产
8
放冷水泵
90m3/h，14m
2台
7.5
15
0.44
0.88
国产
9
全自动
控制系统
PLC
1套
0
35
35
进口
合计
656
500.85
配电设施费（功率因数0.85,1200元/KVA）
772
92.64
管道及安装费用（设备总价的25％）
53.93
总计
647.42
表4.1-3常规制冷站方案（三）
序号
名称
规格
数量
功率
（kW）
总功率
（kW）
单价
（万元）
总价
（万元）
备注
1
离心主机
600RT
2台
405
910
125.2
250.4
合资
2
冷却水泵
440m3/h，26m
3台（1备）
55
110
2.55
7.65
国产
3
冷冻水泵
350m3/h，38m
3台（1备）
55
110
2.55
7.65
国产
4
冷却塔
450m3/h
2台
16.5
33
13.28
26.56
国产
5
全自动
控制系统
PLC
1套
0
35
进口
合计
1163
327.26
配电设施费（功率因数0.85,1200元/KVA）
1368
164.19
管道及安装费用（设备总价的25％）
81.82
总计
573.27
4.2水蓄冷空调方案
（一）的运行策略（35%蓄冷率）
由于空调的冷负荷是随室外气温的变化而变化的，就是说，室外温度的变化，决定蓄冷量的多少，进而确定蓄冷冷水机组的运行数量。
根据对南宁气象资料的分析，各个月份的蓄冷冷水机组的开启数量如下：
4.2.1设计日
设计日是夏天最热的时候，结合空调逐时冷负荷分布图及南宁市蓄冷空调的电费政策，蓄冷空调运行方式如右图所示：
（按35%的蓄冷率）
下表为设计日逐时负荷常规系统与水蓄冷系统的冷量与电量的计算表,其它负荷的计算方法相同,因此只以100%设计日负荷为例进行计算说明,表中无负荷的时段省略。
其中设计日总负荷为10824RTh，主机直接供冷负荷为7040RTh，蓄冷槽供冷负荷为3784RTh，蓄冷槽蓄冷量为3840RTh，蓄冷槽加主机供冷完全满足设计日全天负荷。
100％设计日负荷时常规空调总电量为10289KWh，水蓄冷空调系统总电量为9980kWh，水蓄冷空调比常规空调系统节约309KWh电量，究其原因在于水蓄冷空调系统主机满负荷运行，然后按需量放冷，解决“大马拉小车”的问题。
表4.2-1逐时负荷常规系统与水蓄冷系统的冷量与电量表
时间
逐时负荷（RT）
蓄冷
（RT）
放冷
（RT）
主机供冷（RT）
常规总电量（KWh）
蓄冷:
主机系统电量（KWh）
冷冻及放冷水泵电量（KWh）
蓄冷总电量（KWh）
1
0
640
0
0
0
514
514
2
0
640
0
0
0
514
514
3
0
640
0
0
0
514
514
4
0
640
0
0
0
514
514
5
0
640
0
0
0
0
514
514
6
0
640
0
0
0
0
554
554
8
744
104
640
760
508
85
593
9
900
260
640
867
508
122
630
10
1020
380
640
948
508
122
630
11
1092
452
640
997
508
122
630
12
972
332
640
916
508
122
630
13
984
344
640
924
508
122
630
14
1200
560
640
1198
508
122
630
15
1152
512
640
1038
508
122
630
16
1092
452
640
997
508
122
630
17
984
344
640
924
508
122
630
18
684
44
640
719
508
85
593
总计
10824
3840
3784
7040
10289
5588
4392
9980
4.2.2非设计日
在天气发生变化,日负荷较小时，系统将依据实际的冷负荷需求，通过控制系统调节运行模式，自动调整每一时段内蓄冷装置供冷及主机供冷的相对应比例，以实现分量蓄冷模式逐步向全量蓄冷模式的运行转化，按照蓄冷装置优先供冷的原则，最大限度地控制主机在电力高峰期间的运行，节省运行费用。
4.3蓄冷系统方案
（一）的电量及电费
4.3.1社会效益
社会效益主要表现在蓄冷系统将空调用电的高峰负荷转移到低谷，减少了国家建设削峰电站的规模和减少了对环境的污染，同时减少了高峰用电时段对电网的压力。
蓄冷制冷系统将常规制冷系统的高峰用电量及平段电量转移至低谷时段。
全年转移高峰电量见下表。
从上表可以看出在瑞东科技工业园办公大楼建设水蓄冷系统，每年可以减少85.89万的高峰用电及平段用电，增加80.73万低谷用电量。
瑞东科技工业园办公大楼水蓄冷系统的建立在高峰时段最高少使用了近800kW，相当于在高峰时期最高的错峰用电800kW，全年节约电量5.16万度电，其社会效益非常显著。
4.3.2经济效益
瑞东科技工业园办公大楼制冷机房预计每年电量约180万度，常规空调与蓄冷空调的电费见下表：
从上图可以看出，水蓄冷空调比常规空调相比节约29.45万元。
随着电价差的不断拉大，其经济效益将更加明显。
4.3.3水蓄冷系统方案
（一）的经济性分析
常规与水蓄冷方案的技术经济性能比较详见下表：
表4.3-2技术经济性能比较表
4.4水蓄冷空调方案
（二）的运行策略（47%蓄冷率）
根据对南宁气象资料的分析，各个月份的蓄冷冷水机组的开启数量如下：
4.4.1设计日
设计日是夏天最热的时候，结合空调逐时冷负荷分布图及南宁市蓄冷空调的电费政策，蓄冷空调运行方式如右图所示：
（按47%的蓄冷率）
下表为设计日逐时负荷常规系统与水蓄冷系统的冷量与电量的计算表,其它负荷的计算方法相同,因此只以100%设计日负荷为例进行计算说明,表中无负荷的时段省略。
其中设计日总负荷为10824RTh，主机直接供冷负荷为5760RTh，蓄冷槽供冷负荷为5064RTh，蓄冷槽蓄冷量为5120RTh，蓄冷槽加主机供冷完全满足设计日全天负荷。
100％设计日负荷时常规空调总电量为10289KWh，水蓄冷空调系统总电量为10004kWh，水蓄冷空调比常规空调系统节约285KWh电量。
表4.4-1逐时负荷常规系统与水蓄冷系统的冷量与电量表
4.4.2非设计日
在天气发生变化,日负荷较小时，系统将依据实际的冷负荷需求，通过控制系统调节运行模式，
自动调整每一时段内蓄冷装置融冷供冷及主机供冷的相对应比例，以实现分量蓄冷模式逐步向
全量蓄冷模式的运行转化，按照蓄冷装置优先供冷的原则，最大限度地控制主机在电力高峰期
间的运行，节省运行费用。
4.5蓄冷系统方案
（二）的电量及电费
4.5.1社会效益
社会效益主要表现在蓄冷系统将空调用电的高峰负荷转移到低谷，减少了国家建设削峰电站的规模和减少了对环境的污染，同时减少了高峰用电时段对电网的压力。
蓄冷制冷系统将常规制冷系统的高峰用电量及平段电量转移至低谷时段。
全年转移高峰电量见表4.5-1。
从下表可以看出在瑞东科技工业园办公大楼建设水蓄冷系统，每年可以减少109.64万的高峰用电及平段用电，增加103.44万低谷用电量。
瑞东科技工业园办公大楼水蓄冷系统的建立在高峰时段少使用了近800kW，相当于在高峰时期最高的错峰用电800kW，全年节约电量6.2万度电，其社会效益非常显著。
从上表可以看出在瑞东科技工业园办公大楼建设水蓄冷系统，每年可以减少109.64万的高峰用电及平段用电，增加103.44万低谷用电量。
瑞东科技工业园办公大楼水蓄冷系统的建立在高峰时段少使用了近800kW，相当于在高峰时期最高的错峰用电800kW，全年节约电量6.2万度电，其社会效益非常显著。
4.5.2经济效益
瑞东科技工业园办公大楼制冷机房预计每年电量约178.96万度，常规空调与蓄冷空调的电费见下表：
4.5.3水蓄冷系统方案
（二）的经济性分析
常规与水蓄冷方案的技术经济性能比较详见下表：
表4.5-2技术经济性能比较表
4.6结论
通过方案比较，水蓄冷中央空调比常规电空调系统具有以下优点:
1、采用水蓄冷项目后，夜间利用低冷负荷期充冷，白天在高冷负荷期放冷，相当于减少了一台制冷量为600RT的冷水机组。
2、总造价
（1）方案
（一）总造价不增加。
水蓄冷空调制冷站总造价（含空调主机）：
647.48万元；常规电空调制冷站总造价：
658.27万元。
（2）方案
（二）总造价仅增加31.15万元。
水蓄冷空调制冷站总造价（含空调主机）：
647.48万元；常规电空调制冷站总造价：
689.42万元，投资回收期为0.86年
3、机房用电配电容量减少。
水蓄冷空调：
767kVA；常规电空调系统：
1368kVA。
4、采用水蓄冷空调后，可实现对冷量的整存零取的功能，即综合楼需多少冷量蓄冷槽便放多少冷量，在过渡季节，可以避免空调“大马拉小车”的现象出现。
5、采用水蓄冷空调后，每年可减少空调运行电费：
（1）方案
（一）每年可减少空调运行电费29.45万元。
（2）方案
（二）每年可减少空调运行电费36.32万元
6、采用水蓄冷空调，蓄冷槽与消防水池可以共用，因为蓄冷槽容积远大于消防水池的消防要求，因此大大提高了消防的安全性；同时，可以减少建设消防水池的投入：
25-30万元。
7、中央空调在采用水蓄冷系统后，其系统制冷安全性将得到极大的提高，制冷机组的起停频率和维修费用将明显下降，机组满负荷制冷的运行状态比率将大幅度提高。
制冷系统由于运行效率的提高和维护费用的下降，可降低维护成本。
8、如果采用了水蓄冷空调后，在短时间停电的情况下，可通过放冷水泵继续供冷，因此可以为综合楼创造一个舒适的环境。
9、夜间气温较低，水蓄冷空调制冷单耗随之下降6-8%。
10、根据目前南宁市用电情况，枯水季节对中央空调用电实施限制，但对已做蓄冷项目的单位不在限制范围内。
因此可以为综合楼创造一个舒适的环境。
11、水蓄冷空调是国家政策支持的节能环保项目，采用水蓄冷空调，起到移峰填谷的作用，对于减轻整个电网压力起到十分重要的作用，具有巨大的社会效益。
综合上述因素，瑞东科技工业园办公大楼采用水蓄冷空调是很有意义的，也是很有必要的。
5水蓄冷中央空调设计
本工程中央空调水系统最终采用水蓄冷方案
（二），水蓄冷空调制冷机房主要设备配置及水系统管路原理详见附图5，有关说明如下：
1）放冷时，当板式换热器二次水侧的回水温度高于设定值13℃时，阀K8''开度加大。
2）放冷时，当板式换热器一次水侧的回水温度高于设定值12.5℃时，阀K8'开度加大。
3）充冷系统的高温水温度等于设定值4℃时，制冷机与水泵停止运行。
4）阀K1、K2与阀K3、K4、K5、K6、K7之间设置连锁保护，任何时候二者不可同时打开。
5）冷水机组、水泵与冷却塔开启和停机顺序的原则与常规制冷系统一致。
6）智能群控系统通过对制冷主机、蓄冷水池、板式换热器、水泵、冷却塔、管路电动调节阀等设备的运行进行监测和控制，调整水蓄冷系统的运行模式，在安全和经济的条件下给空调末端系统提供稳定的供水温度。
制冷机房的运行模式推荐策略详见表5-1。
各种运行模式下的阀门状态详见表5-2。
6参考文献
《大温差水蓄冷节能中央空调系统简介》徐威北京佩尔优科技有限公司
《“福士得”中央空调水蓄冷式智能节电控制系统》聂敏珠海福士得冷气工程有限公司
《大温差水蓄冷空调系统的工程应用实例》于航同济大学（日）度边俊行九州大学
《大温差水蓄冷空调系统的模拟研究》于航同济大学（日）度边俊行九州大学
《大温差水蓄冷节电调荷集中供冷技术及应用》陈昌元湖南洞庭药业股份有限公司
《天津市月坛商厦水蓄热、水蓄冷中央空调系统》陈虹天津电力公司用电营业部
《水蓄冷空调系统蓄冷槽中斜温层厚度的数值计算》殷刚周维冯亦步哈尔滨商业大学土木制冷系
《浅谈水蓄冷空调的特点及应用》胡丽霞向进斌湖北省节能监测中心
《浦东国际机场供冷系统外管网蓄冷经济性分析》陆琼文刘传聚同济大学
《浦东国际机场区域供冷系统水蓄冷模式研究》胡稚虹陆琼文上海浦东国际机场能源中心
《燕京啤酒集团科技大厦采用水蓄冷中央空调》尉希成北京供电公司顺义供电分公司
《空调水蓄冷过程试验研究》方贵银陈则韶李川中国科学技术大学
《空调蓄冷方式的比较》官屏上海第二工业大学
《蓄冷技术在空调工程中的应用》韩如伟上海科技管理学校
[关闭窗口]
升级会员 