• 冰雪世界會議中心冰蓄冷空調設計
  • 2015-10-12

本文從設備配置、運行策略、優化控制等方面介紹了冰雪世界會議中心冰蓄冷空調工程的設計,并與常規電制冷空調系統進行了經濟比較,指出冰蓄冷空調的意義及發展前景。

1、建筑概況

冰雪世界會議中心位于北京市潮白河畔,為滑雪館的配套設施,其主體建筑在滑雪館的雪道正下方,總建筑面積為26700平方米。主要由客房及群房兩部分組成,客房面積為13679平方米;群房的功能有會議、餐廳、廚房、多功能廳、體檢中心、設備用房等,面積為13021平方米。地下二層,地上十層,建筑高度為43.35米。圖1為該會議中心的正立面圖。原滑雪館已于2005年已建成,多種原因使得該滑雪館制冷機未設置備用機組,此次會議中心制冷系統的設計需要考慮到為滑雪館制冷系統提供備用的可能。

圖1 會議中心正立面圖

2、設計基本數據

2.1 電價政策及電價結構

冰蓄冷空調系統對電網移峰的意義在此不再贅述,影響冰蓄冷項目經濟性的一個重要原因,是當地的電價政策及電價結構。項目所在地北京市順義區的峰谷電時段及相應商業用電電價如表1:

表1 建筑所在地商業電價

表1

從表1可看出,尖峰電價與低谷電價的比為4:1;高峰電價與低谷電價的比為3.83:1,這對該建筑采用冰蓄冷空調系統提供了很好的電價基礎。

2.2 設計日逐時冷負荷

經逐時冷負荷計算,設計日總冷負荷為36423kW,最大小時冷負荷(峰值)為3400kW,作為賓館,其夜間也有一部分冷負荷。設計日的冷負荷曲線見圖2。

圖2 設計日逐時冷負荷分布

對照表1和圖2,可以看出,該建筑在電價的尖峰和高峰時段逐時冷負荷較大,在平電及低谷電時段有較低的連續的負荷,其負荷特點決定了該系統設置基載主機更為合理。

3、冰蓄冷系統設計

3.1 概述

冰蓄冷系統的設計應綜合考慮多方面的因素,如建筑的規模、使用性質、設計日的冷負荷曲線以及所能采用的蓄冷裝置的特性等等。建筑有可能提供的使用空間對蓄冷裝置的選擇有很大的限制。就本建筑而言,采用導熱塑料(聚乙烯)蓄冰盤管,該盤管一般做成整體式的蓄冰桶,為內融冰方式。

3.2 蓄冷系統的確定及主要設備

該建筑采用部分蓄冷的方式,在電網的尖峰及高峰時段,蓄冷設備提供部分空調負荷。雙工況主機位于蓄冰設備的上游,為串聯方式。同時考慮到連續空調負荷的比例設置基載主機一臺。從系統運行的安全性及經濟性的角度出發,設置了板式換熱器,由乙二醇換取冷凍水(供回水溫度為7℃/12℃)向空調系統供冷。蓄冷系統流程見圖3,表2是蓄冷系統的主要設備。

圖3 蓄冷系統流程圖

表2 系統的主要設備

表2

3.4 蓄冷系統的運行

該建筑蓄冷系統在100%負荷時采用主機優先的運行方式,基載主機的供冷量為15685kWh,雙工況主機的供冷量為11139kWh,融冰的供冷量為599kWh,雙工況的主機制冰量為4192kWh,氨制冷機的制冰量為5512kWh(供滑雪館使用)。

設備的運行情況見表3,負荷的分配見圖4。

表3 100%負荷時運行策略

表3

圖4 100%負荷時負荷分配示意圖

蓄冷系統在60%負荷運行時,在用電尖峰時段,全部采用融冰供冷,用電高峰時段,開啟基載主機,其余不足部分由融冰供冷來補充。蓄冷系統在30%負荷運行時,在用電尖峰及高峰時段,全部采用融冰供冷,不開啟基載主機。部分負荷時負荷分配示意圖從略。

4、冰蓄冷系統的控制

該建筑設置手動控制和自動控制系統。自動控制系統能實現根據室外溫度自動選擇主機優先或融冰優先。采用可編程控制器(PLC),對所有設備進行實時監控,根據預先設定的程序解決制冷機組和蓄冷設備之間供冷負荷分配的問題。部分負荷時融冰優先,盡可能的保證將蓄冷設備的冷量釋放,充分發揮冰蓄冷系統移峰填谷的作用。在監控計算機脫機狀況下,系統可由控制柜操作面板手動控制。控制系統可根據空調實際的冷負荷,在各工況下控制制冷主機啟停臺數及各設備的連鎖啟停。

5、經濟性分析

冰蓄冷與常規空調相比,其經濟性也是大家關心的問題。分析該系統的經濟性,一般從初投資和日常的運行費用兩個角度與常規空調系統進行比較,最終以投資回收期來體現。經濟分析的前提是在壽命期內電價不變,空調滿負荷所占時數為2.3%,75%負荷所占時數為41.5%,50%負荷所占時數為46.1%,25%負荷所占時數為10.1%。冰蓄冷系統的運行費用需分不同的負荷段,進行逐時計算。通過計算可知,該建筑冰蓄冷系統一次性初投資比常規電制冷系統高出85萬元,每年的運行費用節省25.8萬元,按照靜態投資回收期的算法,回收年限為3.3年,遠遠低于制冷系統的壽命期。

6、結束語

冰蓄冷空調系統在移峰填谷、均衡用電負荷、提高電力投資效益等方面具有明顯的優點,但對于業主來說,選擇空調系統的主要原則之一就是經濟性。目前由于電力增容費的取消,冰蓄冷在一次投資方面略顯較高,在設計中更要合理地匹配基載主機與蓄冰設備的容量,以最優的策略運行,使得冰蓄冷空調系統的投資回收期限最短。

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