蓄冰空调系统应用分析

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摘要：根据相关部门介绍，深圳市高峰期空调负荷已超过全市电力负荷1／3甚至更高。深圳地区中央空调运行负荷占楼宇用电总负荷60%以上，电力供需矛盾突出，电网峰谷负荷差大；在此电力供应紧张形势下，能够有效转移高峰期电网负荷的蓄冰(冷)空调得到了政府的大力提倡；并制定实行峰、平、谷期不同电价政策，并保持较大的峰、谷电价差；以鼓励有能力进行用电负荷转移的用户进行错峰用电；以缓解深圳供电矛盾，优化电网运行。本文将以深圳某项目常规空调系统为基础，与蓄冰空调系统进行初步对比分析。

关键词：蓄冰空调系统；运行周期；经济效益

中图分类号：TB494 文献标识码：A 文章编号：

前 言

  现有常规空调系统概况：本项目主要为办公使用，空调设计日最大冷负荷为4904kW，选用制冷量2285kW的离心式冷水机组2台和制冷量569kW的螺杆式冷水机组1台，功率分别为431KW和124KW。冷却塔选用2台600m3/h和1台150m3/h，功率分别为18.5KW和5.5KW；冷冻泵选用3台420m3/h和2台108m3/h，功率分别为75KW和22KW；冷却泵选用3台500m3/h和2台130m3/h，功率分别为55KW和18.5KW。

1.蓄冰空调系统概述：

本项目若采用蓄冰空调系统，则对主机房设备进行适当改变，对于冷冻水侧所有系统均不做改动；工程采用制冷机位于上游的串联流程空调系统进行分析,制冷设备与用户的连接采用间接连接的方式，以25%的乙二醇作为载冷液；根据本项目设计日最大4904kW，考虑工程实际用途并参照深圳同类项目冷负荷分布情况及相关设计手册，推算出其设计日逐时负荷分布情况，并以此计算出设计日最大负荷量为52311KWH；根据公式计算双工况制冷容量为：

NCC=（1+k）*52311/(k1*h1+k2*h2)

=（1+0.05）*52311/(0.7*8+0.975*12)

=3175KW

式中k为系数取0.05； k1为冷机制冰系数取0.7；k2为冷机制冰系数取0.975；h1为冷机制冰时长，即用电谷期时长(深圳为23:00―7:00 共8小时)；h2 为冷机白天工作时长，本项目取12小时间。

选用2台YSFYFS55CME双工况冷水机组（功率：制冰316KW；制冷329KW；冷量：制冰1259KW；制冷1695KW）。

依据系统要求选用其他设备如下：

1）乙二醇泵(2用1备)：流量356m3/h、扬程36m、功率45KW。

2）冷却水泵(2用1备)：流量392m3/h、扬程32m、功率 55KW。

3）冷却塔(2台)：流量：450m3/h、功率15KW、冷效2600KW。

4）蓄冷盘管（6组）：3376KWH/组，最大小时融冰量506KW，总蓄冷量为20256KWH。

5）板式换热器(2组)：换热量2600KW。

根据主机制冰工况制冷量计算蓄冰冷量为：1259*2*8=20144KWH制冷系统原理图（略）。

2.运行策略及运行费用分析：

在空调运行周期里，根据日负荷情况分析及深圳市对峰、平、谷期用电时段的规定(谷期23:-7:00；峰期：9:00-11:30/14:00-16:30/19:00-21:00；其余为平期)；尽量把蓄冰系统冷量用在电力峰段时间内，且要保证大楼每个时段的空调负荷，在开启主机联合供冷时，尽量让主机在满负荷下运行，这样其整体效率高，有利于节省运行费用。

根据以上原则对此蓄冰系统全年运行分为100%负荷、80%负荷、50%负荷、30%负荷四种情况进行单日运行情况介绍，考虑到蓄冰系统的实际充冷量要小于理论充冷量，融冰供冷按照不超过19000KWH/日计算。

根据深圳地区的地理位置的特点，并参照其他项目相关数据及设计手册，该大楼一年中，100%空调负荷日按照30天、80%空调负荷日按照70天、50%空调负荷日按照80天、30%空调负荷日按照50天共230天计算。运行电费及电量情况见以下表格：

蓄冰空调与常规空空调系统年运行电费及电量汇总表

根据以上表格可以得出蓄冰系统峰段电量为：384330KWH，谷段电量为：1353320KWH；常规系统峰段电量为：1008290KWH，谷段电量为：0KWH；蓄冰系统比常规系统年节省运行费用462836元。

3.经济效益分析：

蓄冰空调系统比常规空调系统初投资要高，机房占用面积要大，根据已完工程实际情况及设备价格估算(版面有限，估算表格略)：初投资增加：7193763.66－5578755.15＝1615008.51元；增加造价利息：1615008.51×5.4%＝87210.46元；年节省运行电费： 462836元；年减少基本电费：264KW×44×12＝139392元；(蓄冰系统减少系统功率为264KW依设备参数计算，44元/KW.月为供电局所收基本电费单价)年节省所有费用：139392＋462836－87210.46＝515017.93元；投资回收年限：1615008.51÷515017.93＝3.14年。

4.结 语

4.1蓄冰空调系统运行费用年节省51.5万元，3年多点即可收回投资，按照空调系统使用寿命20年计，蓄冰系统可以节约1030万元，经济效益可观；由于蓄冰系统水泵的耗电比例比常规系统高，因此，如果水泵采用变频控制技术，运行成本将更低。本次未进行低温送风系统分析，理论上讲采用低温送风方式会进一步降低蓄冰系统的初投资。

4.2蓄冰系统每年减少用电高峰时段电量63.4万KWH，增加低谷时段用电135.3万KWH，削峰填谷效果明显，并减少大楼变压器装机容量，提高变电系统运行效率，减少不必要的损耗。

4.3蓄冰系统作为相对独立的冷源，增加了集中空调系统的可靠性。

4.4蓄冰系统比常规系统年耗电量多约53万KWH，所以单从蓄冰系统本身看是不节能的；但从社会层面来看，削峰填谷效果可以大大提高整体电网的输电效率，提高发电厂设备的运行效率，从而减少电能损失。并能提高电网的运行稳定性且可以减少电网及发电厂的固定投资。

4.5随着我国用电量的逐年递增，用电峰谷不平衡度将进一步加大，尤其是大中城市尤为突出，为有效利用资源，政府出台的峰谷电价差政策需要保持连续性或进一步加大峰谷电价差，以鼓励错峰用电投资。缓解电力供需矛盾，保证电网可靠性。蓄冰空调系统对用户有经济效益，对社会有节能减排、稳定电网运行等积极贡献。

参考文献

【1】严德隆，张维君.《空调蓄冷应用技术》中国建筑工业出版社,1996年12月