水蓄冷技术对某工程的影响范文

《河北工业科技杂志》2015年第二期

1水蓄冷系统设计

1.1空调冷源分析该综合楼位于保定市繁华的商业区，场地较为紧凑，可利用的空间很少，两面与周围商业建筑之间只有5m宽的消防车道，这种特殊的场地使常规的地源热泵系统的使用受到限制。空调运行情况如下：商场每天运行12h，早9点到晚9点；公寓每天24h运行。空调负荷高峰时主要是商业白天的冷负荷，与电网高峰时正好重合；并且晚上公寓的负荷较小，正好是电网的低谷段；空调逐时负荷的峰、谷相差较大，使用常规空调系统会导致装机容量过大，而且系统大部分时间处于部分负荷下运行；由于该项目为一类公共建筑，需设置1000m3的消防水池，若将消防水池改造成蓄冷水池，对于较小的夜间冷负荷是容易满足的，只需在常规空调系统的基础上增加1套蓄冷装置，在运行工况方面与常规空调基本一致，就可以将高峰时段的空调用电量转移至低谷，达到节约运行电费的目的。同时消防水池中的水保持流动和低温状态，可有效防止水质变坏和藻类滋生。综合考虑水蓄冷作为该项目的冷源是十分理想的。

1.2水蓄冷系统设计原则进行水蓄冷设计时，须准确分析建筑空调负荷特点，并计算建筑物的逐时负荷，然后根据设计负荷的特点和运行策略来确定系统选型和控制策略，目标是尽可能地减少各种设备的装机容量，并达到满足各工作时段的负荷需求，在非满负荷运行时应充分利用蓄冷量，减少冷水机组运行时间，从而节省运行费用。经过详细地空调逐时负荷计算，结合从电力部门获得的峰、谷电价数据，制定了夏季典型设计日负荷及电价图表，结果见图1。

1.3控制策略水蓄冷系统通过控制阀门和设备，可以实现以下5种运行模式：1）双工况机组夜间蓄冷；2）双工况机组夜间蓄冷同时供冷；3）双工况机组单独供冷；4）蓄冷设备单独供冷；5）双工况机组和蓄冷设备联合供冷［15－16］。水蓄冷系统及连接图见图2。

2系统运行方案

空调系统负荷随室外气象参数变化而变化，因此设备在全年运行中需不断调节。对水蓄冷系统，在非满负荷时应充分利用蓄冷量，减少机组运行时间，从而节省运行费用［17］。根据这个原则，本工程采用2台双工况冷水机组（日间制冷工况7～12℃、夜间蓄冷工况4～9℃）。双工况主机在夜间电力低谷时段向蓄冷水池蓄得冷量，日间在电力高峰时段时利用夜间蓄得的冷量向建筑物供冷。为达到节省电费的目的，系统运行应该遵循：尽量不使用峰电，少使用平电，多使用谷电。本文提出两种运行方案，每种方案的系统配置及运行策略均不同，通过比较从中选出更优的解决方案。

2.1消防水池水蓄冷（夜间采用边蓄边供方式）

2.1.1系统配置选择国内外在工程中应用较成熟的设备，功能完全满足使用需要，建立合理的控制系统同时达到最佳控制效果；实现设计中的运行节能要求并兼顾设备价格因素，配置合理的系统。

2.1.2水蓄冷空调系统运行策略说明系统运行策略如下。22：00－06：00：双工况机组蓄冷工况运行8h，向蓄冷设备蓄得冷量并承担基载负荷；07：00－21：00：蓄冷设备输出冷量，与双工况主机联合供冷或单独供冷；06：00－07：00，9：00－18：00，21：00－22：00：双工况主机制冷工况供冷。系统能量分配：基载主机日间空调工况最大能量输出为1214kW；夜间蓄冷工况制冷量：蓄冷990kW＋基载负荷126kW；蓄冷设备夜间储存的可利用冷量：7920kW•h；蓄冷设备日间最大输出能量：972kW•h；削峰量：100％；蓄冷设备削减冷量占总冷量。

2.2消防水池水蓄冷（夜间负荷由水冷涡旋机组承担）本方案与方案1的不同之处在于夜间基载负荷的设计。夜间基载完全由水冷涡旋机组承担，带来的相应的变化如下：1）双工况主机容量减小，不存在夜间边蓄边供的工况，系统简单；2）夜间低负荷的制冷负荷完全由水冷涡旋冷水机组承担；3）水冷涡旋机组不是独立运行的，其运行依赖于制冷机房冷却塔系统的运行；4）水冷涡旋机组及其配套冷却水泵、冷冻水泵等都设置在机房内部，需要增加机房占地面积约10m2；5）系统配置见表2。通过上述2种方案的比较，第2种方案中水冷涡旋机组不存在夜间边蓄边供的工况，系统效率得以提高；夜间建筑冷负荷较小，而且夜间电费相对较低，制冷负荷完全由水冷涡旋冷水机组承担，对于系统的整体效率而言是最高的。故最终选择了水冷涡旋机组方案。

3经济性分析

3.1初投资应用水蓄冷技术后机房的初投资有所增加，消防水池布水器增加费用＋自控系统增加费用＋机房至消防水池供回水管增加费用＋板式换热器增加费用＋增加的阀门水泵增加费用－制冷机组容量减少费用＝47万元，即初投资增加费用47万元。

3.2年运行费用该建筑商场每天运行12h，早9点到晚9点；公寓每天24h运行。夏季运行120d，100％负荷运行时间26d，75％负荷运行时间53d，50％运行时间33d，25％运行时间8d。则运行费用如下：常规机组年运行费用为404366元；水蓄冷机组年运行费用为278268元。年节约运行费用约为12．6万元。

4结语

经过成本核算，水蓄冷增加的成本静态回收期为47／12．6＝3．73a。而水蓄冷系统的使用寿命都在20年以上，随着电价差的持续加大，本项目节省的费用也将成倍增长。故采用水蓄冷技术将带来巨大的社会效益和经济效益。

作者：张伟力李恒任凤彦单位：保定市建筑设计院有限公司