冰蓄冷中央空调系统分析报告

冰蓄冷中央空调系统分析报告

清华大学建筑设计研究院张菁华

清华同方股份有限公司节能蓄能事业部张希春摘要以某博物馆蓄冰空调系统设计为例，详细分析了该系统的经济性，并阐述了冰蓄冷空调系统的社会性；

关键词冰蓄冷空调系统常规空调系统投资回收期

Analyticalreportingoficestorgeair-conditioningsystem

Byzhangjinghuaandzhangxichun

Abstract Introduceicestorgeair-conditioningsystemdesignbyw ayofamuseum,alsoanalyseitseconomicsandsociality

Keywords icestorgeair-conditioningsystem,usualair-conditioni ngsystem,periodofinvestmentrecovery

我国建筑用能已达全社会能源消费量的27.6％，其中空调制冷耗电量占电网高峰负荷的1/3左右。蓄能空调顺势而生，电力部门也积极推行峰谷分时电价，在政策上扶植蓄能空调的应用与推广。

蓄冷技术是一种投资少、见效快的调荷措施，目前已成为许多经济发达国家积极推广的一项促进能源、经济和环境协调发展的、实用的系统节能技术。蓄冰技术的推广对于提高我国能源利用水平、促进经济发展将会具有积极的影响。

一、蓄冰系统设计

1、案例工程简介

工程名称：某省博物馆冰蓄冷中央空调系统

建筑面积：10万m2左右

设计参数：空调冷负荷2701RT,夜间冷负荷813RT

电价情况：该市的电力供应情况夏季比较紧张，实行峰谷电价。空调设备的电力负荷占总电力负荷的比重较大，所以在用电高峰时段大量空调设备投入运行，会造成高峰时段供电紧张、电量缺口较

大的局面。如果将这部分电力负荷调整到用电低谷期，则会使供电需求趋于平稳，既节省了资金，又提高了供电效率。该市采用冰蓄冷空调的优惠电价政策如下：

该市峰谷电价表

28696RTH。

2、蓄冰方案论述

冰蓄冷空调系统设备选型及流程设计是以该系统的设计日逐时负荷（由DeST负荷计算软件计算）分布为依据的。本工程峰值负荷2701RT，其逐时负荷根据建筑使用功能，按照系数法分布情况如

根据上述夏季空调设计日逐时冷负荷可以看出，本建筑的冷负荷分布在全天时段，高峰在09:00－18:00时段，而此时段主要是该市的电力高峰，很适合于蓄冰空调系统。

考虑到该市夏季有一定的潮湿天气，而采用双工况冷机上游的串联系统可以提供更低的出水温度，更好的保证除湿效果。这种流程乙二醇溶液先经过冷机降温，再经过冰槽降温，然后经过板换。这样可以保证比较大的温差，而选用的钢制蓄冰槽，可以保证蓄冰槽稳定的设计出水温度，这样的大温差小流量的设计，可以减小水路系统管径，降低初投资。通过自控系统及优化控制软件的作用，可以优化匹配蓄冰槽、双工况冷机的开启，在满足冷负荷需求的同时将整个冷站系统的设备耗电量降低到最小。

所以根据本工程特点，选用双工况冷机上游的串联式蓄冰系统，通过对白天空调冷负荷的分析，适时适量的使双工况冷机投入运行，不但能够全面高效的满足各种负荷情况的需求，而且节省了初投资。

3、方案介绍

3.1、冰蓄冷系统原理流程

冰蓄冷系统原理示意图

该系统供冷时，乙二醇溶液首先经过冷机在空调工况下降温以保持较高效的工作，再经冰槽的冷却使乙二醇溶液的温度进一步降低，这样板式换热器的进出口处乙二醇溶液可以达到较大的温差，从而使得在相同的负荷条件下，串联系统乙二醇溶液的流量较小，因此在相同的条件时串联系统的乙二醇循环泵小于并联系统，从而使串联系统的设备投资和运行费用都优于并联系统，而且串联方式管路更加简单运行可靠。

3.2、设计日负荷平衡策略

设计日（100%负荷）负荷分配策略：由于空调系统设计日的逐时冷负荷较大，为了充分利用蓄冰槽和冷机的供冷能力，最大的降低系统运行电费，空调冷负荷由冷机和蓄冰槽共同承担。双工况冷机在夜间的电力低谷时段23：00—07：00进行蓄冰，8个小时的低谷电即可蓄满冰槽，此时双工况冷机停止蓄冰工况运行，从上午09：00开始切换到空调工况，与基载冷机、冰槽共同承担空调冷负荷，夜间蓄冰时段冷负荷由基载冷机单独承担。白天根据电价政策、负荷大小、冰槽冰量确定双工况、基载冷机的开启，冷机处于满负荷运行时，效率高，在这种运行策略下，可以使得空调系统的供冷得到最优化的分配，并尽可能的降低了运行费用。

蓄冰空调设计日负荷平衡表（100%）

时间负荷负荷分配（RT）主机冷量（RT）冷损冰槽冷量

3.3、非设计日负荷平衡策略

80%负荷段负荷分配策略：80%负荷段在该市的整个空调期出现的时间较长，如何更合理的分配空调负荷，调整好冷机、蓄冰槽的供冷，对制冷站空调运行费用的节省很关键。基载冷机在此负荷段开启时间仍然比较长，双工况冷机23：00—07：00时段利用低谷电价蓄冰，在电价相对较低的平电时段尽量使冷机多承担负荷，其余由蓄冰槽承担，在电价相对较高的峰电时段，冰槽取冷率允许的条件下，尽量由冰槽承担负荷。在这种运行策略下，可以使空调供冷得到最优化的分配，尽可能的降低了运行电费。

设计日100%负荷分布图

80%负荷蓄冰空调负荷平衡表

非设计日80%负荷分布图

非设计日60％、30％负荷平衡策略分析方法同80％负荷状况，由于篇幅有限，在此省略。

二、经济分析

1、蓄冰空调系统

2、常规空调系统

常规空调系统机房设备表

常规系统机房年度运行费用

3、投资回收分析

3.1、综合冰蓄冷空调系统的制冷设备投资、变压器投资、系统运行费等详下表

注：计算电价为谷电0.347元/KWh，峰电为1.0409元/KWh，峰谷电价比值为3:1，随着能源紧张的加剧这个比值将会加大。

3.2、动态投资回收期

投资回收期计算公式：

(226-184)×（P/A,i,n）=（1260-1153）

i－设定的折现率,取4%(为一年期银行存款利率)

(P/A,i,n)为年金现值，即投资回收系数

(P/A,4%,n）=2.5476

n=2（P/A,4%,n）=1.8861

n=3（P/A,4%,n）=2.7751

∴投资回收期n=2.75年

3.3、结论：冰蓄冷空调系统方案是经济的、可行的

蓄冷空调系统不仅可大幅度减少用户的运行电费，且可平衡电网峰谷差额，减少新建调峰电厂的投资，提高现有发电设备和输变电设备的使用率，充分利用有限的不可再生能源。有利于生态平衡，有利于整个社会的优化资源配置。因此推广使用冰蓄冷中央空调是一项利国利民的双赢举措，为创建节约型社会做出了贡献！

张菁华，女，1970年4月生，注册公用设备工程师，主任工程师；地址：北京海淀区清华园设计中心楼，清华大学建筑设计研究院，邮政编码：100084；电话：（（010）62792177，E-mail：