中央空调冰蓄冷系统运行管理方案

冰蓄冷中央空调系统的运行管理与能耗分析
摘要：空调冰蓄冷技术是七十年代开始在国外兴起的一门实用综合技术，我国从九十年代开始逐渐引入，并在近几年迅速发展。

中国科学技术馆冰蓄冷系统在2010年7月调试完毕并全面投入使用。

本文介绍了科技馆冰蓄冷系统在制冰、融冰、制冷等工况下的运行管理方案，以及运行中通过合理调节而达到的最佳节能效果。

结合具体案例分析，阐述了冰蓄冷系统在中央空调中的优势。

关键词：冰蓄冷、运行策略、管理方案、能耗分析
目录
一、项目概况
二、制冷站设备表
三、系统流程图
1、流程与颜色
2、乙二醇流程说明
四、冰蓄冷中央空调运行策略
五、科技馆冰蓄冷系统自控模式
1、融冰优先工况模式
2、系统制冰工况模式
3、主机运行工况模式
六、具体运行管理方案
1、各时段电价表
2、运行方案
3、制冷机组运行和冰蓄冷运行的能耗分析比较
绪论：改革开放以来，我国电力需求增长非常迅速，尤其是一天内用电高峰与低谷差距在不断拉大，电网运行的不均匀情况日趋严重。

高峰用电量中空调用电就占了30%以上，使得电力系统峰谷差急剧增加，电网负荷率明显下降，这极大影响了发电的成本和电网的安全运行。

空调冰蓄冷技术是七十年代开始在国外兴起的一门实用综合技术，由于可以对电网的电力起到移峰填谷的作用，有利于整个社会的优化资源配置；同时，由于峰谷电价的差额，使用户的运行电费大幅下降，我国从九十年代开始逐渐引入，并在近几年迅速发展。

因为其自身的特点，推广使用冰蓄冷中央空调是一项利国利民的双赢举措。

一、项目概况：
中国科技馆新馆的总建筑面积为10万m²，空调冷负荷为14280KW，制冷机组采用3台制冷量为2743KW的双工况离心式制冷机，1台1055KW的离心式冷水机组。

冰蓄冷系统采用内融冰、主机上游串联系统，总蓄冰量43859KW。

科技馆中央空调在2009年9月份开馆前正式投入使用，但由于设备原因，冰蓄冷系统在2010年7月下旬才调试完毕并投入运行。

作为中央空调的运行管理方，我们必须为科技馆提供切实可行的运行管理方案，既要保证设备安全运行，又要达到节能的目的。

二、制冷站设备表：
7冷却水泵流量：216m3/h，扬程：35m，参
考功率：30Kw
2
空调冷却水
循环
一用一备
8乙二醇循
环泵
流量：508m3/h，扬程：39m，参
考功率：90Kw，
4
乙烯乙二醇
循环
三用一备，并
联运行
9蓄冰盘管有效蓄冰量：380RT.h 33
组
蓄冰美国-BAS
三、系统流程:
1、流程与颜色（见图1）：
系统的管道没有水流动时为灰色，当水泵打开，管道内水流动时，系统以四种颜色表示四个不同的子系统。

绿色表示冷却水系统；紫色表示乙二醇系统；蓝色表示冷冻水系统。

设备运行时，以闪烁的形式表示。

2、乙二醇系统流程：
蓄冰系统：水泵→制冷机→蓄冰槽→水泵
融冰流程：水泵→制冷机→蓄冰槽→板换→水泵
联合供冷流程：水泵→制冷机→蓄冰槽→板换→水泵
以上各工况互相转换可通过制冷站自控系统V1、V2、V3、V4四个阀门组进行转换，也可通过手动控制此阀门组进行各工况间的转换。

V3
V2 V1 V4
图1
四、冰蓄冷中央空调运行策略：
在冰蓄冷中央空调系统中存在冷机和蓄冰装置两个冷源，根据两个冷源之间的关系，冰蓄冷空调的运行策略可归纳为两类：融冰优先和冷机优先。

融冰优先的运行策略就是在供冷时优先使用蓄冰装置，只有当负荷大于蓄冰装置的融冰能力时才投入冷机供冷。

融冰优先的宗旨是确保低谷电时段蓄的冷量能被充分利用。

优点:融冰优先的运行策略能有效的降低冷机的装机容量，并且即使对融冰速率较低的蓄冰系统也能最大限度地利用其蓄冰量。

缺点：在三段供电的地区，融冰优先的运行策略不能将谷电蓄冷量集中在峰电时使用，因此在降低运行费用方面，效果不如冷机优先的运行策略。

冷机优先的运行策略就是在供冷时优先使用冷机，只有在峰电时段，或负荷大于冷机的供冷能力时才启用蓄冰装置供冷。

冷机优先的宗旨是在三段电价的政策下，确保低谷电时段蓄的冷量能在高峰电时段使用，追求最大经济效益。

优点：能做到真正意义上的移谷填峰，对体育场馆、影剧院等短时间大负荷的工程
更能大幅降低冷机装机容量。

缺点：对蓄冰系统的融冰速率有较高的要求。

五、科技馆冰蓄冷系统自控模式。

1、融冰优先工况：
在融冰优先工况下，系统将如下模式进行控制：
①在设定的时间范围内，当融冰速率一直大于设定值时，增加一台主机进行供冷，保证融冰速率控制在合理的范围之内。

②当融冰速率小于设定值后，系统会自动停止一台主机供冷，保证取冰率不会过低。

③在融冰供冷温度持续大于设定值规定的时间内，系统认为冰已经全部用完，自动停止融冰，切换到主机供冷工况。

2、系统制冰工况：在自动条件下，系统在时间设定中提供了制冰时间设定，自动模式是以此时间为准，当处于设置的时间范围内为工作，否则为停止。

3、主机运行工况：自动模式是由系统根据末端供回水温度的设定进行运算，如果当前的机组数量无法满足温度要求，系统自动增加主机开启。

六、具体运行管理方案。

（一）、各时段电价表：
7月——9月
尖峰时段：（11时-13时、20时-21时）1.33元/度
1月——6月、10月——12月
峰段：（10时-15时、18时-21时）1.21元/度
平段：（07时-10时、15时-18时、21时-23时）0.75元/度
谷段：（23时-07时）0.31元/度
（二）、运行方案：
1、系统蓄冰。

夏季蓄冰工作在23：00至次日7：00进行，乙二醇供回水温度达到-5.6℃/-2.3℃，冰槽物位计显示100%时，即蓄冰量达到100%，蓄冰工作停止。

每晚的蓄冰量直接影响到第二天的空调运行，所以我们要求每组运行人员在蓄冰时，必须检查V1、V2、V3、V4阀门组是否正常工作状态，各机组水泵压差是否正常，蓄冰槽温降是否正常，东西冰槽蓄冰率是否均衡。

2、系统融冰、供冷。

根据惯例，白天的融冰工作主要是在用电高峰段进行，即10：00—11：00（电价为1.21元/度）、11：00—13:00(电价为1.33元/度)、13：00—15：00（电价为1.21元/度）共5小时的时间段。

但是根据科技馆暑期的特殊情况，每天8：00冷水机组投入运行后，长时间处在100%的满符合状态下运行，既不节能还影响机组使用寿命。

通过负荷计算我们对运行策略做了及时的调整，改为8：00进行‘机组运行’联合‘融冰供冷’，11：00开始进行‘融冰优先’工况。

且融冰率不能达到100%，否则在晚23:00开始制冰，至次日7：00仍达不到要求的出水温度-5.6℃，满足不了蓄冰池总冷量的储存，也达不到节约电费成本的目的。

每次融冰80%～90%即可。

3、冷站温度调节。

按照设计要求，空调的供回水温度为4.5℃/14.5℃，低水温大温差运行，但是经过实际操作，我们发现这个标准不适合科技馆的特殊情况。

因为中控系统的
末端
调节存在一定的时间差（由于展厅条件限制，90%的变风量末端温控点没有下引，所以夏天的展厅温控出现滞后现象），如果供4.5℃的水到各机房、机组，展厅温度会瞬间下降到22℃以下,融冰速率无法得到有效控制。

通过中控系统的数据反馈和计算，我们把冷冻水温度改成了11℃，这样既延长了融冰时间，又便于中控系统对末端温度的调节。

（三）、制冷机组运行和冰蓄冷运行的能耗分析。

夏季室外环境温度达到34℃以上时，全部开启3台双工况主机，1台基载主机的情况下仍不能保证经冷站送出的空调水要求温度，只能达到13℃左右，必须依靠冰蓄冷系统提供30%的冷源，才能达到冷站正常设定的出水温度11°，保证空调系统的正常运行，并能做到减少电费降低成本的功效，具体运行案例如下：
1、4台主机供冷
2010.7.1 天气晴室外最高温度30°。

由于冷站设备当时尚具备自动化蓄冰条件，双工况机组为空调模式。

1#、2#、3#双工况机组和基载机组同时运行。

启机时间7：30，停机时间为16：30、9：30冷冻水供回水温度为13.1℃/16.3℃,运行时间共计9小时。

能耗分析：
（1）、空调工况耗电量：
基载机组：216KW×1台=216KW
基载冷冻泵：11KW×1台=11KW
基载冷却泵：30KW×1台=30KW
基载冷却塔：11KW×1组=11KW
双工况机组：538KW×3台=1614KW
双工况冷冻泵：75KW×3台=225KW
双工况冷却泵：75KW×3台=225KW
双工况冷却塔：30KW×3组=90KW
乙二醇泵：90KW×3台=270KW
总耗电量为：2692KW
（2）、电费计算：
平谷（7：00-10：00）：2692KW×4小时×0.75元=8076元
峰段（10：00-15:00）：2692KW×3小时×1.21元=9772元
尖峰段(11:00-13:00)：2692KW×2小时×1.33元=7161元
总电价为：25009元/日
2、结合冰蓄冷供冷
2010.8.29 天气晴室外最高温度32℃：融冰时间为8：30—16：30共计8小时；2#双工况机组空调模式运行共计3小时（8：30—10：00 15：00—16：30运行）：二次冷冻机出水温度设定值为11℃，实际温度在10.5℃—11.5℃之间上下。

能耗分析：
（1）、制冰工况能耗：
双工况机组制冰：448KW×3台=1344KW
乙二醇泵：90KW×3台=270KW
冷却泵：75KW×3台=225KW
冷却塔：30KW×3组=90KW
总耗电量为：1929KW
折合电费：1929KW×0.31元×8小时=4784元
（2）、空调工况能耗：
双工况机组供冷：538KW
乙二醇泵：90KW
冷却泵：75KW
冷冻泵：75KW
冷却塔：30KW
总耗电量为：808KW
折合电费：808KW×0.75元×3小时=1818元
（3）、融冰工况能耗：
乙二醇泵：90KW×2台=180KW
冷冻泵：75KW×2台=150KW
总耗电量：330KW
（4）、电费计算
平谷330KW×0.75元×3小时=743元
峰段330KW×1.21元×3小时=1198元
尖峰段330KW×1.33元×2小时=878元
总电费为：9421元/日
从上述案例中可以看出，正确使用冰蓄冷系统，既可达到空调要求标准，还能起到显著的节约成本的功效，降低运行费用。

结束语：我国的节能减排工作刻不容缓，节约用电、合理用电为节能减排
工作的重中之重。

中央空调系统是各企业、单位的用电大户，对于节能而言有着很大的挖掘潜力，
合理的运行管理就能节约可观的电量。

作为中央空调的运行管理者，要不断的总结工作经验，定期汇总运行数据，进行能耗分析，为今后的中央空调运行提供全面的数据和指导，制定出更加科学的管理方案，而先进的自控系统和合理的设备选型，是科学运行管理的保障。

参考文献：
于航空调蓄冷技术与设计化学工业出版社2007年9月北京第一版第一次印刷
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