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簡(jiǎn)介: 北京金融中心位于月壇北橋東側(cè),建設(shè)單位是*集團(tuán)融金房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)有限公司。該建筑物功能類型為辦公,酒店,銀行辦公的綜合大廈,總建筑面積11.6萬(wàn)平方米。是全國(guó)zui大的冰蓄冷工程項(xiàng)目。該項(xiàng)目由北京建工總機(jī)電設(shè)備安裝工程有限公司*項(xiàng)目部進(jìn)行施工安裝。本系統(tǒng)主要是為該建筑提供空調(diào)冷凍水,冷凍站在地下3層; 機(jī)房建筑面積1200m2(蓄冰槽520m2)。冷凍站采用蓄冰空調(diào)系統(tǒng),充分利用夜間廉價(jià)的低谷電力儲(chǔ)存冷量,補(bǔ)充在電力高峰期的空調(diào)冷負(fù)荷需要,節(jié)約系統(tǒng)運(yùn)行成本。
關(guān)鍵字:建筑節(jié)能 冰蓄冷
北京金融中心位于月壇北橋東側(cè),建設(shè)單位是*集團(tuán)融金房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)有限公司。該建筑物功能類型為辦公,酒店,銀行辦公的綜合大廈,總建筑面積11.6萬(wàn)平方米。是全國(guó)zui大的冰蓄冷工程項(xiàng)目。該項(xiàng)目由北京建工總機(jī)電設(shè)備安裝工程有限公司*項(xiàng)目部進(jìn)行施工安裝。本系統(tǒng)主要是為該建筑提供空調(diào)冷凍水,冷凍站在地下3層;機(jī)房建筑面積1200m2(蓄冰槽520m2)。冷凍站采用蓄冰空調(diào)系統(tǒng),充分利用夜間廉價(jià)的低谷電力儲(chǔ)存冷量,補(bǔ)充在電力高峰期的空調(diào)冷負(fù)荷需要,節(jié)約系統(tǒng)運(yùn)行成本?! ?/p> 二、設(shè)備配置 1.雙工況螺桿式冷水機(jī)組3臺(tái)(YSFAFAS55CNES)約克(合資) 2.基載離心式冷水機(jī)組2臺(tái)(YKFBEBH55CPE)約克(合資) (二)冷卻塔:大連斯頻得 冷卻塔共計(jì)5臺(tái),CTA-600UFWS兩臺(tái),CTA-450UFWS三臺(tái)。 (三)板式換熱器:丹麥APV 板式換熱器共計(jì)3臺(tái),選用APV板式換熱器J185-MGS16/16?! ?/p> (四)蓄冰槽(現(xiàn)場(chǎng)加工) 蓄冰槽共有六臺(tái),zui大蓄冰量31787.2KW(9040RT)。(見(jiàn)表1) (五)乙二醇循環(huán)水泵:德國(guó)KSB 乙二醇循環(huán)水泵共計(jì)4臺(tái),其中1臺(tái)備用,并配4臺(tái)變頻器。 (六)冷卻水循環(huán)泵:德國(guó)KSB 冷卻水循環(huán)泵選用臥式離心泵4臺(tái),其中1臺(tái)備用?! ?/p> 三、運(yùn)行策略: 根據(jù)建筑使用情況及初步設(shè)計(jì)估算結(jié)果,整幢大樓的尖峰冷負(fù)荷為11428KW(3250RT)。由于氣溫變化,空調(diào)系統(tǒng)在整個(gè)運(yùn)行期間日負(fù)荷大小會(huì)有變化,根據(jù)負(fù)荷分布情況,計(jì)算出*負(fù)荷情況逐時(shí)空調(diào)負(fù)荷:(見(jiàn)表2) 目前蓄冰的模式可采用全部(全量)蓄冰模式或部分(分量)蓄冰模式。本工程采用部分蓄冰模式。 根據(jù)采暖通風(fēng)專業(yè)提供的建筑物設(shè)計(jì)日*負(fù)荷如下:zui大小時(shí)冷負(fù)荷:11428KW(3250RT) 設(shè)計(jì)日冷負(fù)荷:151705KWH(43144RTH) zui大小時(shí)基載冷負(fù)荷:2286KW(650RT) 扣除基載冷負(fù)荷后的zui大小時(shí)冷負(fù)荷:9142.33KW(2600RT) 扣除設(shè)計(jì)日基載冷負(fù)荷后冷負(fù)荷:96852.4KWH(27544RTH) (二)系統(tǒng)流程簡(jiǎn)述 本設(shè)計(jì)蓄冰設(shè)備選用冰球式蓄冰設(shè)備,系統(tǒng)選用串聯(lián)單循環(huán)回路方式,在循環(huán)回路中,乙二醇制冷主機(jī)置于蓄冰裝置上游。系統(tǒng)中設(shè)有板式熱交換器3臺(tái),每臺(tái)換熱量為用3961KW(1126RT),用以把冰蓄冷系統(tǒng)的乙二醇回路與通往空調(diào)負(fù)荷的水回路隔離開(kāi),保證乙二醇僅在蓄冰循環(huán)中流動(dòng),而不流經(jīng)各空調(diào)負(fù)荷回路,可減少乙二醇用量并避免乙二醇在空調(diào)負(fù)荷回路中的泄漏。乙二醇回路中設(shè)有4個(gè)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥CV1,CV2,CV8CV9,根據(jù)冷負(fù)荷變化,通過(guò)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥CV1,CV2調(diào)節(jié)進(jìn)入蓄冰裝置的乙二醇流量,保證進(jìn)入板式熱交換器的乙二醇側(cè)溫度恒定并滿足冷負(fù)荷需求。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥CV8.CV9調(diào)節(jié)進(jìn)入板式熱交換器的乙二醇流量,保證進(jìn)入板式熱交換器的水側(cè)溫度恒定并滿足冷負(fù)荷需求。同時(shí),空調(diào)冷凍水回路采用的是二級(jí)泵系統(tǒng),節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用?! ?/p> 本工程zui大蓄冰容量31787.2KW(9040RT),分6個(gè)冰槽,槽內(nèi)凈高2.35米。為了盡量減少冰槽的占地面積,我們將蓄冰槽作成非標(biāo)準(zhǔn)型的,盡量利用建筑空間,頂板上方預(yù)留設(shè)備入口兼檢查孔,供設(shè)備及檢修人員出入。冰槽結(jié)構(gòu)為外保溫。自蓄冰槽向外的結(jié)構(gòu)組成分為:防水涂刷層,橡塑保冷層。為滿足電力部門削峰填谷的需求,電力高峰段,雙工況冷水機(jī)組,基載冷水機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行,不足冷量由融冰輸出供給。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中同時(shí)考慮備用問(wèn)題,當(dāng)任意一臺(tái)機(jī)組發(fā)生故障時(shí),開(kāi)啟備用基載冷水機(jī)組滿足空調(diào)供冷的需求。當(dāng)任意一臺(tái)雙工況冷水機(jī)組發(fā)生故障時(shí),開(kāi)啟備用基載冷水機(jī)組,滿足第二天空調(diào)供冷的需求,當(dāng)任意一個(gè)分區(qū)的蓄冰槽發(fā)生故障時(shí),開(kāi)啟備用基載冷水機(jī)組,滿足空調(diào)供冷的需求?! ?/p> 在過(guò)渡季節(jié)空調(diào)供冷時(shí),停開(kāi)冷水機(jī)組,僅輸出融冰供冷便可滿足空調(diào)需求。此時(shí),電動(dòng)調(diào)節(jié)閥CV1,電動(dòng)閥CV3關(guān)閉,開(kāi)啟電動(dòng)閥CV2,CV4,乙二醇溶液冰不流經(jīng)雙工況冷水機(jī)組,避免了泵功率的浪費(fèi)。在蓄冷槽單獨(dú)供冷時(shí),乙二醇溶液泵采用變頻技術(shù),大量降低水泵能耗?! ?/p> (三)蓄冰運(yùn)行策略 根據(jù)全日冷負(fù)荷曲線及北京地區(qū)的分時(shí)電價(jià)情況,本設(shè)計(jì)采用的是負(fù)荷均衡的部分蓄冰策略,這樣既可以用在夜間儲(chǔ)存的冷量zui大限度的滿足在電力高峰期空調(diào)冷負(fù)荷需要,節(jié)約系統(tǒng)運(yùn)行成本,也盡可能少的占用該建筑的有效面積。 四、運(yùn)行情況比較: 乙二醇系統(tǒng)的控制根據(jù)電力負(fù)荷的峰谷時(shí)段(電價(jià)的高低)和空調(diào)負(fù)荷的要求,整個(gè)蓄冰制冷系統(tǒng)能自動(dòng)切換系統(tǒng)的運(yùn)行工況: (1)雙工況主機(jī)制冰模式 (2)雙工況主機(jī)+融冰供冷模式(滿負(fù)荷情況) (3)融冰單供冷模式(部分負(fù)荷情況)??刂葡到y(tǒng)根據(jù)工況要求,自動(dòng)開(kāi)關(guān)電動(dòng)閥,組成某工況所需的流體通道。通過(guò)閥門調(diào)節(jié)控制融冰速度;在融冰單供冷工況通過(guò)乙二醇泵變頻及臺(tái)數(shù)調(diào)節(jié)控制融冰速度及供水溫度?! ?/p> 1.雙工況主機(jī)制冰模式:23∶00~7∶00 在此時(shí)段內(nèi)為電力低谷期,電價(jià)低廉。雙工況主機(jī)設(shè)定為制冰工況并滿負(fù)荷運(yùn)行,所制得的冷量全部以冰形式存儲(chǔ)起來(lái),以供冷負(fù)荷高峰期使用。開(kāi)啟雙工況主機(jī)和乙二醇泵,在雙工況主機(jī)、乙二醇泵和儲(chǔ)冰槽之間形成一個(gè)制冰循環(huán)。在電力低谷期,充分利用低谷廉價(jià)電力,三臺(tái)雙工況主機(jī)全力制冰,制冷機(jī)組首先使回路顯熱降溫,直降到蓄冷球相變溫度,達(dá)到相變溫度后,隨著吸收機(jī)組產(chǎn)生的冷量,蓄冷球開(kāi)始發(fā)生相變(結(jié)冰),在結(jié)冰期間冰球不斷吸取機(jī)組所產(chǎn)的冷量,至制冷機(jī)組產(chǎn)生的冷凍流體溫度也略降至相變結(jié)束時(shí)對(duì)應(yīng)的zui終溫度速度很快,而這種快速的降溫表明了蓄冷階段的結(jié)束。因?yàn)橹票鶗r(shí)主機(jī)的效率受到室外空氣參數(shù)系統(tǒng)設(shè)定的影響,達(dá)到設(shè)計(jì)蓄冰量所需要的時(shí)間可能超過(guò)或短于電力低谷時(shí)段,如果超過(guò)電力低谷時(shí)段,系統(tǒng)會(huì)在早晨電力平峰期甚至電力高峰期制冰,系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用增加;如果短于電力低谷期,則會(huì)造成系統(tǒng)在達(dá)到設(shè)計(jì)蓄冰量以后無(wú)效或低效運(yùn)行(主機(jī)出口溫度很低),系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用也會(huì)增加。所以應(yīng)該在電力低谷期,充分用足制冷機(jī)組制冰量和冰球的蓄冰能力,才能zui大發(fā)揮蓄冰的功效(即的效果)。判斷制冰結(jié)束的條件是: ①控制系統(tǒng)的時(shí)間程序指使為非儲(chǔ)冰時(shí)間。 ②當(dāng)制冰主機(jī)出口溫度低于-7℃(可調(diào))時(shí)或儲(chǔ)冰裝置的進(jìn)出溫差降到1.5℃(可調(diào))。 2.雙工況主機(jī)+融冰供冷模式(滿負(fù)荷情況):8∶00~23∶00 當(dāng)用戶冷負(fù)荷大于制冷機(jī)組所產(chǎn)生的冷量時(shí),需要蓄冷槽與制冷機(jī)組同時(shí)供冷,即聯(lián)供運(yùn)行。在此時(shí)段雙工況主機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行,不足冷量由融冰滿足,融冰供冷量根據(jù)負(fù)荷變化由電動(dòng)調(diào)節(jié)閥CV1、CV2來(lái)調(diào)節(jié)。開(kāi)啟雙工況主機(jī),乙二醇泵和冷凍水泵。在雙工況主機(jī)、乙二醇泵和板換形成一個(gè)供冷循環(huán)。乙二醇泵把主機(jī)的冷量輸送到板換,冷凍水和乙二醇溶液在板換進(jìn)行熱交換后,有冷凍水泵輸送到分水器或空調(diào)末端。除了由于檢修原因人為干預(yù)外,應(yīng)采用基載主機(jī)優(yōu)先。微機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)動(dòng)態(tài)負(fù)荷預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù),控制蓄冷槽釋冷量的大小,使蓄冷槽的蓄冷量當(dāng)天基本用盡,又不能出現(xiàn)zui后幾小時(shí)蓄冷系統(tǒng)供不應(yīng)求,使冰蓄冷系統(tǒng)運(yùn)行到的效果。 3.雙工況主機(jī)單位供冷模式(部分負(fù)荷情況):11∶00~18∶00 在此時(shí)段內(nèi)為電力平價(jià)期,電價(jià)適中。雙工況主機(jī)設(shè)定為制冷工況并滿負(fù)荷運(yùn)行,滿足空調(diào)冷負(fù)荷需要。開(kāi)啟雙工況主機(jī)、乙二醇泵和冷凍水泵,從板換出來(lái)的9℃的乙二醇溶液先經(jīng)過(guò)主機(jī)降溫(7℃),主機(jī)的設(shè)定出口溫度為5℃,然后進(jìn)入儲(chǔ)冰槽,儲(chǔ)冰槽閥門處于調(diào)節(jié)狀態(tài),經(jīng)過(guò)儲(chǔ)冰槽冷卻的乙二醇溶液在閥門的調(diào)節(jié)下達(dá)到設(shè)定的供水溫度4℃,供給板換。同時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)CV8閥門控制板換二次側(cè)的供水溫度?! ?/p> 4.融冰單供冷模式(部分負(fù)荷情況):8∶00~11∶00;18∶00~23∶00 在此時(shí)段內(nèi)電力高價(jià)期。融冰供冷滿負(fù)荷運(yùn)行,不足冷量由雙工況主機(jī)滿足,滿足空調(diào)冷負(fù)荷需要。這樣可避開(kāi)電力高峰期,將系統(tǒng)的zui高用電量降至zui低,節(jié)約運(yùn)行成本。融冰供冷量根據(jù)負(fù)荷變化由變頻泵來(lái)調(diào)節(jié)。開(kāi)啟乙二醇泵和冷凍水泵,乙二醇泵變頻使板換二次側(cè)的供水溫度穩(wěn)定在設(shè)計(jì)溫度(如7℃)。此時(shí),主機(jī)退出運(yùn)行,主機(jī)的旁通CV12打開(kāi),乙二醇溶液不在流經(jīng)主機(jī),直接進(jìn)入冰槽,通過(guò)變頻有效節(jié)省能耗。某些季節(jié)冷負(fù)荷低時(shí)往往只靠釋冷便能滿足冷負(fù)荷,要求微機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)動(dòng)態(tài)蓄冷負(fù)荷預(yù)測(cè),自動(dòng)地控制系統(tǒng)的運(yùn)行方式,使冰蓄冷系統(tǒng)運(yùn)行在*狀態(tài),以達(dá)到削峰填谷節(jié)約能源的目的。 5.備份模式:7∶50~8∶00 在此時(shí)段內(nèi)由于沒(méi)有其它負(fù)荷,此間系統(tǒng)中除基載主機(jī)及相應(yīng)設(shè)備正常工作,提供該建筑的基本冷負(fù)荷外,所有設(shè)備均停止運(yùn)行,整個(gè)系統(tǒng)處于備份狀態(tài)。此外,業(yè)主還可以根據(jù)該建筑的實(shí)際情況組成其他模式?! ?/p> 五、冰蓄冷系統(tǒng)自動(dòng)控制功能 冷凍水系統(tǒng)中,和板換相連的一次冷凍水泵和板換是多對(duì)多的關(guān)系,也同樣存在象乙二醇系統(tǒng)中的聯(lián)鎖要求,負(fù)荷降低所需開(kāi)啟的一次冷凍水泵臺(tái)數(shù)減少,對(duì)應(yīng)的板換開(kāi)啟臺(tái)數(shù)也需要減少,即一次冷凍水泵和板換冷凍水出口的電動(dòng)閥門形成聯(lián)鎖,同樣這種聯(lián)鎖控制不能影響一次冷凍水泵和板換互為備用的關(guān)系?! ?/p> 2.冷卻水系統(tǒng)的控制 根據(jù)主機(jī)(基載主機(jī)和雙工況主機(jī))的開(kāi)啟狀態(tài)開(kāi)啟相應(yīng)的冷卻水泵,冷卻水泵、主機(jī)、冷卻塔和電動(dòng)閥門形成聯(lián)鎖。同時(shí),通過(guò)電動(dòng)閥門調(diào)節(jié),冷卻水泵、主機(jī)和冷卻塔能互為備用,即當(dāng)其中二種設(shè)備同時(shí)發(fā)生故障時(shí),可以自動(dòng)開(kāi)起非對(duì)應(yīng)的設(shè)備,通過(guò)閥門自動(dòng)切換所需的工作回路。根據(jù)冷卻水的回水溫度(冷凝器的進(jìn)水溫度)調(diào)節(jié)冷卻塔風(fēng)機(jī)、臺(tái)數(shù)控制及冷卻水旁通控制,以保證冷卻水的回水溫度不低于主機(jī)所要求的zui低冷卻水供水溫度,同時(shí)盡可能使冷卻水回水溫度降低,以提高主機(jī)的制冷效率。 3.整個(gè)系統(tǒng)的控制與監(jiān)視(不包括冷凍水二次水泵) (1)系統(tǒng)的啟停順序控制 系統(tǒng)的啟停順序除考慮設(shè)備的保護(hù)外,還應(yīng)充分利用主機(jī)停機(jī)后管道系統(tǒng)中的冷量。主機(jī),如果主機(jī)需要開(kāi)啟,則力求使主機(jī)處于滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài),同時(shí)當(dāng)天冰必須能全部用完;同時(shí)以末端空調(diào)冷負(fù)荷?! ?/p> 開(kāi)啟順序:閥門調(diào)節(jié)到相應(yīng)的工況狀態(tài)—冷卻水泵—冷卻塔—冷卻水泵—(基載主機(jī))—乙二醇泵—雙工況主機(jī)?! ?/p> 停機(jī)順序:雙工況主機(jī)(基載主機(jī))—冷卻塔—冷卻水泵—乙二醇泵—冷凍水泵。以上括號(hào)內(nèi)的設(shè)備表示如果該設(shè)備需要開(kāi)啟,可在此階段開(kāi)啟。系統(tǒng)的啟停順序以及時(shí)間間隔在自控程序中編制完成,自控系統(tǒng)的實(shí)際操作中可以做到根據(jù)工況預(yù)測(cè)開(kāi)機(jī)?! ?/p> (2)系統(tǒng)運(yùn)行模式的控制 儲(chǔ)冰制冷系統(tǒng)的運(yùn)行模式通常有三種:主機(jī)優(yōu)先,融冰優(yōu)先,優(yōu)化控制。其中,融冰由現(xiàn)在負(fù)荷預(yù)測(cè)技術(shù)成熟后不再采用。系統(tǒng)運(yùn)行模式的控制必須結(jié)合優(yōu)化控制軟件,根據(jù)優(yōu)化軟件的判斷結(jié)果調(diào)整系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)?! ?/p> 主機(jī)優(yōu)先:在設(shè)計(jì)日工況下(冷負(fù)荷大),采用主機(jī)優(yōu)先的模式,冷負(fù)荷高峰時(shí)段內(nèi)主機(jī)的容量不能滿足冷負(fù)荷需求,通過(guò)融冰來(lái)補(bǔ)充能量。這時(shí)主機(jī)在空調(diào)制冷工況下運(yùn)行,滿足部分冷負(fù)荷的需要,其他的冷負(fù)荷有融冰滿足。 優(yōu)化控制:優(yōu)化控制的目標(biāo)就是把有限的蓄冰量用在電價(jià)zui高的時(shí)候,但在一天必須把前一天夜間的制冰量用完。當(dāng)空調(diào)負(fù)荷減小到某一數(shù)值時(shí)(測(cè)試時(shí)尋找),當(dāng)建筑負(fù)荷相對(duì)較大,儲(chǔ)冰空調(diào)系統(tǒng)按優(yōu)化控制方式進(jìn)行,控制系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)天的預(yù)測(cè)性負(fù)荷圖來(lái)決定當(dāng)天的運(yùn)行策略,即每小時(shí)主機(jī)和融冰各自所承擔(dān)的負(fù)荷如何分配,盡量不開(kāi)主機(jī),如果主機(jī)需要開(kāi)啟,則力求使主機(jī)處于滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài),同時(shí)當(dāng)天冰必須能全部用完;同時(shí)以末端空調(diào)冷負(fù)荷、主機(jī)的出口溫度、主機(jī)的部分負(fù)荷性能指標(biāo)、電力高峰平峰時(shí)段分布來(lái)決定當(dāng)天的那一時(shí)段開(kāi)啟或關(guān)閉部分制冷主機(jī),使主機(jī)的耗電量與水泵的總耗電量達(dá)到zui小。 當(dāng)系統(tǒng)尚不能全融冰供冷即必須開(kāi)啟一臺(tái)或多臺(tái)主機(jī)補(bǔ)充冷量時(shí),控制系統(tǒng)根據(jù)測(cè)出的末端負(fù)荷(流量和冷凍水供回水溫差的函數(shù)),判斷出主機(jī)開(kāi)啟的zui少臺(tái)數(shù),使必須運(yùn)行的主機(jī)盡可能在高負(fù)荷率下工作,提高整個(gè)系統(tǒng)的功率。避免所有主機(jī)都在低負(fù)載率下以很低的效率運(yùn)行,造成系統(tǒng)效率降低?! ?/p> (3)板換的防凍保護(hù) 板換凍結(jié)的原因是系統(tǒng)處于制冰供況時(shí),板換乙二醇側(cè)的閥門關(guān)閉不嚴(yán),低溫的乙二醇溶液流經(jīng)板換,而水側(cè)處于靜止?fàn)顟B(tài),所以水就會(huì)有結(jié)冰的可能?! ?/p> 首先,電動(dòng)閥門要選用高質(zhì)量緊密關(guān)閉型的閥門,在系統(tǒng)制冰時(shí),板換乙二醇側(cè)的閥門處于緊密關(guān)閉狀態(tài)。其次,在每臺(tái)板換的乙二醇的進(jìn)口處安裝溫度傳感器,當(dāng)溫度傳器檢測(cè)到乙二醇進(jìn)口的溫度為1℃時(shí),開(kāi)啟板換所對(duì)應(yīng)的冷凍水泵。在系統(tǒng)制冰時(shí)同時(shí)供冷,則檢測(cè)到板換出口溫度為1℃時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)?!?/p> 1.目前空調(diào)蓄冰的方式很多,主要的有冰盤(pán)式、冰球式。本工程采用簡(jiǎn)便、可靠、性能良好的法國(guó)CIAT冰球。它將封閉在一定形狀的塑料容器內(nèi)的液體制成固態(tài)冰的裝置。其形狀為球形,浸在充滿乙二醇溶液的貯槽內(nèi),冰球內(nèi)的溶液隨著乙二醇的溫度變化結(jié)冰或融冰。本工程采用的冰球,球殼厚2mm,直徑98mm,每m3有效冰球數(shù)1221個(gè),潛熱133.4KJ/個(gè)。 2.整個(gè)蓄冰系統(tǒng)由充滿冰球的貯冰槽組成,承壓為0.035Mpa;整個(gè)系統(tǒng)為開(kāi)式系統(tǒng)。由系統(tǒng)的6#冰槽為定壓、膨脹箱。蓄冰槽可采用球型槽,立式槽和臥式槽。在貯同樣冷量的情況下,球槽具有體積小、冷量分配均勻及材料zui少的特點(diǎn)。但限于本工程的位置條件,我們采用了船型臥式槽,總蓄冷體積為640m3,zui大蓄冰量31787.2KW(9040RT)。該槽承壓要求小,僅0.035MPa。本工程選用的蓄冰系統(tǒng)是目前北京zui大的冰球式冰蓄冷系統(tǒng)?! ?/p> 3.在空調(diào)蓄冷方案的選擇中,空調(diào)制冷主機(jī)的選擇十分重要。根據(jù)運(yùn)行方式的需要,空調(diào)制冷主機(jī)必須是雙工況的,既能適應(yīng)空調(diào)工況運(yùn)行又能進(jìn)行制冰工況運(yùn)行。根據(jù)常用主機(jī)有往復(fù)式、螺桿式和多級(jí)離心式。根據(jù)對(duì)壓縮機(jī)制冷機(jī)的綜合分析,離心式和螺桿式是有競(jìng)爭(zhēng)力的。在小于1060kW(300Rt)時(shí),螺桿機(jī)較離心機(jī)要有優(yōu)勢(shì),尤其部分負(fù)荷時(shí),它的部分負(fù)荷綜合值較高,所以在制冰時(shí)更顯出螺桿機(jī)的*性?! ?/p> 本工程采用了單螺桿壓縮機(jī),制冷劑采用HCFC22。單螺桿機(jī)其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,軸承受力負(fù)荷小,運(yùn)動(dòng)部件之間無(wú)磨損,所以使用壽命長(zhǎng)、振動(dòng)小、制冷效率高。正由于螺桿機(jī)的*性能,在調(diào)試過(guò)程中,當(dāng)負(fù)荷運(yùn)行時(shí),單臺(tái)主機(jī)實(shí)際耗電300kW。采用雙工況的單螺桿機(jī)是空調(diào)蓄冷模式?jīng)Q定的。 4.蓄冰空調(diào)系統(tǒng)流程配置: 蓄冰空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中有兩種運(yùn)行工況,即蓄冰工況和放冷工況。在蓄冰工況時(shí),系統(tǒng)內(nèi)的載冷劑(即25%濃度的乙二醇溶液)溫度低于冰球內(nèi)溶液的相變溫度,后者內(nèi)部的溶液便逐步結(jié)成冰(或固態(tài)物),從而將冷量?jī)?chǔ)存起來(lái)。在放冷工況時(shí),系統(tǒng)的載冷劑溫度高于冰球內(nèi)溶液的相變溫度,球內(nèi)的冰(或固態(tài)物)融解,將冷量釋放出來(lái)。 在蓄冰空調(diào)系統(tǒng)中,水系統(tǒng)的流程有兩種:并聯(lián)流程和串聯(lián)流程?! ?/p> ①并聯(lián)流程系統(tǒng)中制冷機(jī)與蓄冰槽處于并聯(lián)位置,當(dāng)zui大負(fù)荷時(shí)可以聯(lián)合供冷。該模式可以實(shí)現(xiàn)蓄冰、蓄冷并供冷、融冰供冷、制冷機(jī)直接供冷等多種運(yùn)行工況。 特點(diǎn):并聯(lián)流程在發(fā)揮制冷機(jī)和蓄冰槽的效率方面更為均衡,尤其在部分蓄冰的條件下,泵的能耗比串聯(lián)流程有所降低?! ?/p> ②串聯(lián)流程系統(tǒng)中制冷機(jī)與蓄冰槽處于串聯(lián)位置,以一臺(tái)泵維持系統(tǒng)內(nèi)的乙二醇溶液循環(huán),供應(yīng)空調(diào)所需的冷量。 特點(diǎn):串聯(lián)流程可保持恒定的供冷溫度,系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,在自控方面也較并聯(lián)流程簡(jiǎn)單。 根據(jù)系統(tǒng)流程的特點(diǎn)及工程使用的要求,在本工程中采用了串聯(lián)流程?! ?/p> 5.蓄冰系統(tǒng)設(shè)備及流程的選擇及配置,只是在節(jié)能、移峰填谷、節(jié)約投資方面起到一部分的作用;真正做到節(jié)約運(yùn)行成本,同時(shí)還應(yīng)注意系統(tǒng)運(yùn)行控制的正確方法,應(yīng)注意以下問(wèn)題: ①據(jù)用戶冷負(fù)荷的需求,按電費(fèi)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),自動(dòng)設(shè)置蓄冷系統(tǒng)*的運(yùn)行方式,降低整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用; ②充分利用蓄冷裝置的容量,當(dāng)日應(yīng)盡量把所蓄冷量用盡,以發(fā)揮夜間機(jī)組制冷的能力,減少白天運(yùn)行的容量。 ③自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),保障冰蓄冷系統(tǒng)主要設(shè)備正常、安全運(yùn)行、自動(dòng)記錄系統(tǒng)運(yùn)行的參數(shù),顯示系統(tǒng)運(yùn)行流程圖和打印系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)報(bào)表?! ?/p> 七、工程設(shè)計(jì)施工中應(yīng)注意的問(wèn)題及特點(diǎn): 2.冷凍站通常位于大廈的地下部分,而地下部分又往往是停車庫(kù)、站房、辦公集中的部位;使用面積非常緊張、造價(jià)昂貴;在蓄冰槽的設(shè)置及排布上應(yīng)盡量使用可利用的空間位置?! ?/p> 3.乙二醇溶液*的價(jià)格大約是7100元/噸,價(jià)格昂貴。在系統(tǒng)中,如果因?yàn)闄z修或系統(tǒng)滲漏會(huì)造成很大的不必要的經(jīng)濟(jì)損失,同時(shí)對(duì)環(huán)境造成污染。在施工中,管道及設(shè)備用設(shè)立牢固的支、吊架,同時(shí)系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的嚴(yán)密性試驗(yàn)。如果有可能在乙二醇溶液充注前進(jìn)行水溶液的試運(yùn)轉(zhuǎn),觀察整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況;及自控系統(tǒng)的測(cè)點(diǎn)及電動(dòng)閥門的動(dòng)作配合。 4.蓄冰槽在安裝過(guò)程中,槽與下面的支撐必須進(jìn)行隔冷處理,以免局部形成冷橋,槽的本體必須進(jìn)行絕熱保溫設(shè)計(jì)以減少冷損失。乙二醇溶液在蓄冰過(guò)程中通常在-2.19℃/-5.56℃范圍內(nèi),與周圍環(huán)境的溫差大;如果隔熱效果不好,在平時(shí)的運(yùn)行中會(huì)造成非常大的浪費(fèi)。所以蓄冰槽的本體的保溫厚度應(yīng)大于標(biāo)準(zhǔn)工況的冷凍水的保溫厚度,保溫層應(yīng)嚴(yán)密盡量減少冷損失?! ?/p> 5.蓄冰槽無(wú)論是立槽還是臥槽在設(shè)計(jì)中必須考慮載冷劑(即25%的乙二醇溶液)的分配均勻性。在槽的入口和出口設(shè)均流管。本工程采用了DN200擴(kuò)散管,均流管供、回各一根,在系統(tǒng)凍冰及融冰過(guò)程中流向相反。將載冷溶液均勻有效地傳給槽內(nèi)蓄冰球?! ?/p> 6.在蓄冰槽的設(shè)計(jì)中還考慮人孔以便填充球,在填充蓄冰球時(shí),對(duì)高于2M的臥槽或立槽,應(yīng)預(yù)先在槽中充入1/3槽的水以減少填球時(shí)的沖擊使球均勻地填充(由于冰球的密度比水小,冰球浮于水面有利于冰球的擴(kuò)散);同時(shí)水不宜過(guò)多,不利于冰球填滿整個(gè)冰槽(造成冰槽底部無(wú)冰球);槽的底部設(shè)卸球孔,也可作排污用。 7.在冰蓄冷系統(tǒng)流程中系統(tǒng)與用戶的聯(lián)接方式有直接連接(即整個(gè)系統(tǒng)全部充滿乙二醇溶液)和間接連接(即乙二醇溶液系統(tǒng)于一定范圍內(nèi),通過(guò)板式換熱器與二次水進(jìn)行熱交換)。本工程在設(shè)計(jì)中采用了間接連接,乙二醇溶液于在制冷機(jī)房?jī)?nèi)循環(huán);外部空調(diào)水系統(tǒng)仍是水系統(tǒng)。這種做法有兩個(gè)好處: A、乙二醇溶液于制冷機(jī)房用,用量少; B、減少在大樓內(nèi)部存在因檢修和維護(hù)造成乙二醇溶液泄漏的問(wèn)題?! ?/p> C、尤其是高層建筑能起到隔斷高層建筑冷水系統(tǒng)靜壓以保護(hù)空調(diào)制冷主機(jī);提高蓄冰系統(tǒng)安全系數(shù),減少乙二醇溶液泄漏概率;減少設(shè)備及閥部件承壓稀疏的作用。其代價(jià)僅僅是增加了一臺(tái)熱交換器?! ?/p> 8.本工程采用了部分蓄冰的控制策略而且是制冷機(jī)優(yōu)先,這樣制冷主機(jī)的容量可以大大減少,同時(shí)也減少了電力增容費(fèi),在負(fù)荷較低時(shí)盡量利用所蓄的冰?! ?/p> 9.在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮到:乙二醇溶液受球內(nèi)介質(zhì)相變時(shí)的影響而體積膨脹,在系統(tǒng)中他的相變膨脹量是2%~9%。為此系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置膨脹水箱,而且還設(shè)置了溶液補(bǔ)給箱作為膨脹水箱外的溢流箱。在系統(tǒng)虧液或濃度降低時(shí)進(jìn)行補(bǔ)液?! ?/p> 設(shè)置溶液補(bǔ)給箱有以下作用: ①既可方便地給系統(tǒng)補(bǔ)充乙二醇溶液,又便于檢查乙二醇溶液濃度。 ②當(dāng)蓄冰球相變時(shí),體積膨脹使膨脹箱中的溶液容納不下而溢流至補(bǔ)給箱 ③在系統(tǒng)檢修或維護(hù)中的補(bǔ)液及乙二醇液體的回收再利用,有利于減少運(yùn)營(yíng)成本,以環(huán)保要求。 10.蓄冷系統(tǒng)的水處理:乙二醇水溶液系統(tǒng)管路為防止腐蝕,需加防腐劑使鋼管內(nèi)形成保護(hù)膜,防腐劑須符合環(huán)保要求?! ?/p> 11.閥門的選擇上應(yīng)注意的問(wèn)題: ①電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、開(kāi)關(guān)閥門的密閉性能應(yīng)嚴(yán)格要求;在整個(gè)系統(tǒng)凍冰及融冰的過(guò)程中,乙二醇側(cè)在一定階段內(nèi)會(huì)運(yùn)行在-2.19℃/-5.56℃溫度范圍內(nèi),在板換的另一側(cè)的冷凍水通常在7℃/12℃運(yùn)行;如果板換的乙二醇側(cè)關(guān)閉不嚴(yán)有泄漏,會(huì)造成板換冷凍水一側(cè)結(jié)冰,凍裂設(shè)備。本工程采用KEYSTONE和SIEMENS的電動(dòng)蝶閥。 ②電動(dòng)閥門的兩側(cè)應(yīng)設(shè)置檢修閥 、旁通閥;以便系統(tǒng)檢修,和人工手動(dòng)運(yùn)行。 ③電動(dòng)閥門必須有方便的手動(dòng)調(diào)節(jié)裝置?! ?/p> 12.設(shè)備投資及運(yùn)行比較:(見(jiàn)表) 比較結(jié)果: ①冰蓄冷系統(tǒng)冷凍站房初投資1531萬(wàn)元,常規(guī)空調(diào)工況冷凍站房初投資1300萬(wàn)元; ②采用冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)可以節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用136萬(wàn)元/年; ③以空調(diào)設(shè)備運(yùn)行年限20年計(jì),蓄冰系統(tǒng)共可節(jié)約2720萬(wàn)元;經(jīng)濟(jì)效益非??捎^; ④系統(tǒng)的工作壓力和溫度較低,安全可靠。機(jī)組采用智能控制,實(shí)行遠(yuǎn)程監(jiān)控,無(wú)須專人值守,便于管理; ⑤采用蓄冰系統(tǒng)削峰填谷,可避免變壓器夜間空載運(yùn)行,減少不必要的損失; ⑥隨著國(guó)家電力政策對(duì)削峰填谷的進(jìn)一步傾斜,鼓勵(lì)用戶使用蓄冷空調(diào)技術(shù),電力部門將采取一系列的優(yōu)惠政策,用戶將獲得更大的投資收益; ⑦蓄冰系統(tǒng)作為相對(duì)獨(dú)立的冷源,增加了集中空調(diào)系統(tǒng)的可靠性?! ?/p> 13.運(yùn)行管理: ①乙二醇溶液的濃度的監(jiān)測(cè):乙二醇系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí),乙二醇溶液會(huì)有部分變質(zhì)和揮發(fā)。使乙二醇溶液的濃度降低,凝固點(diǎn)溫度提高;無(wú)法保證冷水機(jī)組的防凍保護(hù)。在系統(tǒng)運(yùn)行中要求管理人員定期檢測(cè)乙二醇濃度的變化,及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充。主要觀測(cè)點(diǎn): 1、冷水機(jī)組出口處; 2、板換乙二醇側(cè)出水口; 3、蓄冰槽的泄水口; 4、水泵的進(jìn)水口。 ②板換的冰凍保護(hù):在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中,應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)測(cè)板換冷凍水側(cè)的運(yùn)行情況。如發(fā)現(xiàn)水流速度過(guò)低,水流進(jìn)出口壓差異常;出口溫度過(guò)低;因及時(shí)進(jìn)行檢查。以防止由于水溫過(guò)低;發(fā)生板換冷凍水側(cè)的凍結(jié),從而損壞設(shè)備?! ?/p> ③冰球的保護(hù):在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中,由于冰球*封閉在槽體內(nèi)。只能通過(guò)檢測(cè)參數(shù)了解運(yùn)行情況;無(wú)法直觀進(jìn)行監(jiān)測(cè)。一旦冰球損壞,封裝液體進(jìn)入乙二醇溶液;將嚴(yán)重降低抗凍能力。依靠簡(jiǎn)單的乙二醇補(bǔ)充是無(wú)法彌補(bǔ)的。所以在冰球的灌裝中,應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程;保證冰球的完好率。在冰球的選擇上,應(yīng)考慮到冰球的使用壽命及強(qiáng)度?! ?/p> 八、結(jié)論: 2.空調(diào)蓄冷系統(tǒng)的制冷設(shè)備容量和裝設(shè)功率,小于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)。一般可減少30%~50%?! ?/p> 3.空調(diào)蓄冷系統(tǒng)的一次投資比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)要高。如果計(jì)入供電增容費(fèi)及用電集資費(fèi)等,有可能投資相當(dāng)或增加不多?! ?/p> 4.空調(diào)蓄冷系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用由于電力部門實(shí)施分峰谷、分時(shí)電價(jià)政策,比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)要低,分時(shí)電價(jià)差值愈大,得益愈多。 5.空調(diào)蓄冷系統(tǒng)中制冷設(shè)備負(fù)荷運(yùn)行的比例增大,狀態(tài)穩(wěn)定,提高了設(shè)備利用率?! ?/p> 6.空調(diào)蓄冷系統(tǒng)并不一定節(jié)電,而是合理使用峰谷段的電能。 7.蓄冷系統(tǒng)在充冷運(yùn)行時(shí),基本可滿負(fù)荷運(yùn)行,且夜間冷卻水溫較低,有利于制冷效率提高。
一、工程概述
(一)冷源
(一)負(fù)荷說(shuō)明
由于北京地區(qū)電網(wǎng)采用了峰谷電價(jià)政策,高峰電價(jià)與低谷電價(jià)已達(dá)到4.3∶1。因此,采用冰蓄冷系統(tǒng),可以大大降低空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用?,F(xiàn)階段,峰谷分時(shí)電價(jià)如下表:
1.冷凍水系統(tǒng)連鎖控制:
六、蓄冷空調(diào)方案的選擇:
1.蓄冰槽容量不宜過(guò)大,會(huì)使蓄冰槽因自重變形,必須增加槽的壁厚以及進(jìn)行加固,還會(huì)給制作安裝和運(yùn)輸帶來(lái)困難,同時(shí)也增加了費(fèi)用。在蓄冰槽的擴(kuò)散管的排布上,會(huì)因擴(kuò)散管的排布過(guò)密而浪費(fèi)大量的空間,還會(huì)影響凍冰及融冰的效果。
1.轉(zhuǎn)移制冷機(jī)組用電時(shí)間,起到了轉(zhuǎn)移電力高峰期用電負(fù)荷的作用,制冷機(jī)組在夜間電力低谷時(shí)段運(yùn)行儲(chǔ)存冷量,白天用電高峰時(shí)段用儲(chǔ)存的冷量來(lái)供應(yīng)全部或部分空調(diào)負(fù)荷,少開(kāi)或不開(kāi)冷機(jī)?! ?/p>