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[水蓄冷]中央空调之水蓄冷省钱省力

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时间: 2018-01-24
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一、水蓄冷系统的原理

1、空调谁蓄冷的构成和原理流程图

水蓄冷的主要组成部分:制冷机组、蓄冷水池(蓄冷罐)、板式换热器、供冷水泵、蓄冷水泵、放冷水泵、冷却塔和冷却水泵。与常规制冷系统相比,水蓄冷系统比常规系统多蓄冷水池(蓄冷罐)、板式换热器、蓄冷水泵和放冷水泵等设备。

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2、大温差水蓄冷典型系统的原理

系统的基本组成如图所示(可以部分地下或者全地下结构)。空调投入运转时,阀K热、K冷开启,K旁关闭。供冷泵的启停及其出口阀开度由楼宇的需冷量而定,冷水机和充冷泵的开停则由电价的时段划分而定,二者互不干扰。

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2.1、充冷工况:电力低价时段,冷水机满载运转,其输出水量G1大於楼宇所需的冷冻水量G2,余量G3=G1-G2自贮柜“冷端”输入经均流布水环槽注入贮柜底部。柜内冷冻水与回水的交界面上升,升达上布水环槽上缘,充冷过程终结。

2.2、放冷工况:楼宇所需冷冻水量G2大於冷水机出水量G1时,G3=G1-G2<0,自贮柜底部输出的冷冻水经供冷泵馈至楼宇,在换热升温后经K热返回贮柜上布水环槽。贮柜内,冷冻水与回水的界面下降。

3、水蓄冷空调的适用场合

水蓄冷空调由于在夜间需要开动制冷机组进行蓄冷,因此它最适合在夜间没有供冷要求或仅需部分供冷的场所。适合采用水蓄冷技术的具体场合与冰蓄冷空调相同。

与冰蓄冷技术相比,水蓄冷技术显著节省了投资总额,而且不但适用于新建项目,也适合应用于改造项目。对原有系统在无需进行任何改动的情况下,只需在原系统中添加水蓄冷设备所需的管路即可,对原有系统没有任何影响。

4、如何选择水蓄冷或冰蓄冷方式改造?

随着现代工业的发展和人民生活水平的提高。中央空调的应用越来越广泛,其耗电量也越来越大,一些大中城市中央用电量已占其高峰用电量的20%以上,使得电力系统峰谷负荷差加大,电网负荷率下降,电网不得不实行拉闸限电,严重制约着工农业生产,对人们正常的生活带来不少影响。解决该问题的有效办法之一是应用于蓄冷技术,将空调用电从白天高峰期转移到夜间低谷期,均衡城市电网负荷,达到多峰填谷的目的,蓄冷技术的原理,简而言之,是利用夜间电网多余的谷荷电力继续运转制冷机制冷,并以冰的形式储存起来,在白天用电高峰时将冰融化提供空调服务,从而避免中央空调争用高峰电力,最常用的蓄冷方式主要有两大类:冰蓄冷和水蓄冷。

4.1、冰蓄冷

顾名思义蓄冷介质以冰为主,不同的制冰方式,构成不同的蓄冷系统。蓄冷系统的思想通常有两种,完全蓄冷与部分蓄冷。因为部分蓄冷方式可以削减空调制冷系统高峰耗电量,而且初投资夜间比较低所以目前采用较多,在确定部分负荷蓄冷系统的装置容量时,一般有两种情况,

4.1.1、空调系统夜间不运行,仅白天运行,或者夜间运行的空调负荷较小,在这种情况下,选择制冷机的最佳平衡计算公式应为:

Qc=Q/(N1+Cf*N2)

Qs= N2* Cf *Qc,

式中 Q:以空调工况为基点时的制冷机制冷量(kw),

Qs:蓄冰槽容量(KWH);

N1:白天制冷主机在空调工况下的运行小时数,由于白天制冷机不一空均为满载运行,计算时该值可取(0.8-1.0)N.

N2:夜间制冷主机在蓄冷工况下的运行小时数。

Cf:冷水机组系数,即冷水机组蓄冰工况制冷能力与空调工况制冷能力的比值,一般活塞式与离心式冷水机组约为0.65,螺杆式冷水机组约为0.70.它取决于工况的温度条件和机组型号。

  根据这个公式,就可得出应配置的冷水机组的制冷能力与蓄冰槽容量。

4.1.2、空调系统部分夜间运行,而且所需的冷负荷比较大。在这种情况下,我样一般以夜间所需的冷负荷为依据。选择基载主机。然后从总负荷中扣除基载主机所承担的负荷,再按第一种情况合理配制冷水机与蓄冰槽。

4.2、水蓄冷

水蓄冷是利用3-7℃的低温水进行蓄冷,可直接与常规系统区配,无需其它专门设备。其优点是:投资省,维修费用少,管理比较简单。但由于水的蓄能密度低,只能储存水的显热,故蓄水槽上地面积大。如若利用高层建筑内的消防水池,在确定制冷机容量与蓄冷槽的容量时,可根据消防水池的容量来计算出蓄冷量,然后根据剩余负荷量来确定制冷机组的制冷量。最后校核一下冷水机组能否满足夜间蓄冷的需要。

4.3、冰蓄冷系统和水蓄冷系统的经济比较分析

某高层建筑总建筑面积15000m2,空调面积12000m2,建筑物总高度54M为高一类工程。其功能主要以办公为主,空调运行时间为8:00-18:00,消防水池的有效容积为600m3.设计日全日最高负荷为:1232KW;设计日全日总冷量9854kwH,

4.3.1、水蓄冷系统:

因为常规顿汉布什螺杆机低温保护温度为4℃,我们设定水池取冷温度为5.5℃,回水温度12℃,则总蓄冷量为4524KW,考虑到冷量损失,我们确定实际能够利用的冷量为4060KW,其负担的空调面积数为5000M2,制冷主机的容量为6844KW,蓄冷量占总冷量的比率为场4060/9854=41%,我们选用696KW立式螺杆机组一台,满足夜间蓄冷池的蓄冷要求。

因水池供冷为开式系统,为节省空调系统的运行费用,应最大限度地降低蓄冷池供冷泵的扬程,我们在进行系统设计时,将整幢主楼分成高、低两个区,低区空调面积5000m2,采用蓄冷池供冷,为开式系统,高区空调面积7000m2,采用制冷机组供冷,为闭式系统。

4.3.2、冰蓄冷系统

  我们采用部分蓄冷方式,根据公式Qc=Q/(N1+Cf*N2)得出Qc=9854/(8.5+0.7×8)=700kw;蓄冰槽容量: Qs=N2*Cf*Qc=8×0.7×200=3920KwH根据上式我们选用一台700KW双工况水冷螺杆机组,蓄冰槽的蓄冷量为3920kwH。

  其冷冻站配置及概算如下:

以上分析比较来看,水蓄冷系统不仅从节能而且从节省初投资方面都具有很大的优越性,它充分利用了建筑的消防水池,不再占用建筑面积,节省了机房面积,但我们不能因此而完全肯定水蓄冷,否定冰蓄冷。

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他们各用各自的适用范围,下面我们来分析一下:

根据公式Qc=Q/(N1+Cf*N2) Qs=N2*Cf*Qc; 我们可得出蓄冷比率:η=Qs/Q=(N2*Cf*Qc)/Q=(N2*Cf*Qc)/[(N1+Cf*N2)×(N2*Cf*Qc)/Q]=1/[1+(N1/(Cf*N2))

  对于一般的办公建筑来说,N1、Cf、N2均为确定值,分别为8.5,8,0.7,则η=1(1+8.5/0.7×8)=39.7%

在这个比率下,制冷机与蓄冷槽容量配置为最佳,对冰蓄冷而言,因蓄冰槽可根据蓄冷量的大小来配置,不受任何限制,我们就可根据这一比率来确定蓄冷量,从而配置出相应的制冷机与蓄冰槽,

但对水蓄冷而言,因为它利用的是消防水池,而建筑物消防水池的容积只与建筑物的性质及使用功能有关,与建筑面积没有关系,那么在这一条件下限制下,对于空调面积只与建筑物的性质及使用功能有关,与建筑面积没有关系。

那么在这一条件下,对空调面积较小的建筑物来说,水池所蓄存的冷量占全日总冷量的比率<39.7%,则我们建议采用冰蓄冷系统,对空调面积较大的建筑物来说,水池所蓄存的冷量占全日总冷量的比率≥39.7%则我们应采用水蓄冷系统,同时应与水系统的分区结合起来。

二、水蓄冷简介

空调蓄能技术是一种最有效地获取分时电价差效益、节省电制冷或电制热运行电费的技术。在国外已经是一项成熟的技术,目前国内正在大面积推广应用。由佩尔优公司首任蓄冷总工程师徐威先生主持研究开发、具有自主知识产权的“大温差水蓄冷中央空调水蓄冷系统”是目前世界上最先进的水蓄冷系统,其所有指标都超过了美国、日本等发达国家类似系统的技术水平。目前我国大温差水蓄冷中央空调蓄冷系统都是采用佩尔优的发明专利(专利号:ZL97116453.3)技术实现的,其中多数项目是由佩尔优以合同能源管理的商业模式建设而成。

  水蓄冷中央空调系统是将冷量以显热或潜热的形式储存在某种介质中,并在需要时能够从储存冷量的介质中释放出冷量的空调系统。水蓄冷是空调蓄冷的重要方式之一,利用水的显热储存冷量。水蓄冷中央空调系统是用水为介质,将夜间电网多余的谷段电力(低电价时)与水的显热相结合来蓄冷,以低温冷冻水形式储存冷量,并在用电高峰时段(高电价时)使用储存的低温冷冻水来作为冷源的空调系统。

三、实施水蓄冷的基本条件

1、有可执行峰谷电价的供电政策或有对蓄能优惠的电价政策。

2、以冷冻水为冷源的电制冷空调系统,低电价时段有空余的制冷机组作蓄冷用。

3、建筑物中具有可利用的消防水池或可建蓄水池的空间(绿地、露天停车地下,空闲地或可作水池的地下室等)。

四、水蓄冷技术特点

1、获取分时供电政策的电价差,“高抛低吸”,大量节省运行电费;

2、节约电能;

A、年总的开机台时数少于常规系统;

B、当夜间蓄冷时,气温降低,冷却效果提高,机组处于高效运转,效率可提高6-8%,空调系统总的节电率不低于10%。

3、由于夜间已蓄冷,白天在突然停电时,只需较少的动力驱动水泵和末端空调马达,即可维持空调系统供冷。

4、提高了空调的品质,即需即供,供冷速度快。可按需调节供冷量,对供冷量的调节快捷而方便,系统运行稳定、安全。

5、适用于空调系统的扩容改造,可不增加制冷机组容量而达到增加供冷量的目的,只需在原系统中添加水蓄冷设备和所需的管路即可,对原有系统没有任何影响。

6、对于新装系统,可以减少装机容量,节约机组和配电设施的投资。

7、可利用消防水池以及现有的蓄水设施或建筑物地下室等作为蓄冷池。

8、蓄冷池可实现蓄热和蓄冷双重用途。

9、与常规空调一样,操作和维修方便,操作人员无需专门技术培训。

五、空调蓄冷是社会发展的必然趋势?

1、分时电价对空调耗电的影响

目前,除西藏等个别地区外,我国基本实行了分时电价。如上海地区峰谷比例为4.6:1,其高峰、平段、低谷的电价分别为1.017元/kwh、0.646元/kwh、0.222元/kwh,其峰谷电价差为0.795元/kwh;

显然,在电力低谷0.222元/kwh时期,开制冷机并蓄存冷量,在电力高峰1.017元/kwh时,不开或少开制冷机,用低谷蓄存的冷量满足供冷要求,可以节省大量的空调电费。与常规空调系统相比,节省空调电费的比例约30-70%。

2、水蓄冷空调的社会和经济价值

空调用电负荷日益加大并与电网用电高峰重叠,是导致我国夏天用电高峰缺电及电网运行不经济的重要原因。

  如09年,上海电力高峰负荷2400万KW,低谷负荷1550万kw,每天有850万kw低谷负荷被“浪费”,同时,电网负荷的剧烈波动,导致发、供、用的整体电力系统效率下降。而空调负荷是其中主要原因;利用空调水蓄冷,可把高峰电力负荷转移至低谷,对节约建设高峰电站以及配套的电网变电设备的投资具有显著的社会价值及经济价值。

  因此,国家明确空调蓄冷属节能项目,是需求侧重管理的重要内容。

不管我国是否缺电,随着电力迅速发展,电力的高峰与低谷负荷差日益拉大是必然的,采用蓄冷空调是中央空调系统发展的必然趋势。

六、水蓄冷空调的特点和优点

1、水蓄冷空调的特点

◆ 经济:制冷系统的容量只需按照日平均负荷选择即可,通过利用消防水池、原有蓄水设施或建筑物地下室等作为蓄冷容器在避免“大马拉小车”的同时降低了初投资, 使用期间单位蓄冷投资随着水蓄冷罐的体积的增大而降低, 当蓄冷量大于7000kW.h(603万kcal),或蓄冷容积大于760m3时,水蓄冷是最为经济的。

◆ 实用:可以使用常规冷水机组,适用于常规供冷系统的扩容和改造。并且能够实现蓄冷和蓄热的双重用途。

◆ 节能:夜间气温降低,制冷效率随之提高6-8%,系统满负荷运转时间大幅度增加,从而使空调系统的总节电率达10%-22%。

◆ 合理:作为备用冷源,增加了空调系统的可靠性;结合低温送水和低温送风,降低了设备的噪音;主机在最佳状态下运行;满负荷运行时间增加,部分负荷运行时间减少,节省维护保养费用。

2、水蓄冷与冰蓄冷有哪些不同?

3、与冰蓄冷相比水蓄冷的优点有哪些?

3.1、系统效率比较

水蓄冷可节省制冷用电10%以上,冰蓄冷的用电量则高于常规空调的1/3左右。

水蓄冷储槽可实施夏季蓄冷,冬季蓄热,做到蓄冷、蓄热两用,而冰蓄冷不可能做到。

3.2、系统造价高,运行电费比较

冰蓄冷的总投资比大温差水蓄冷大很多,所以现在国内运行的冰蓄冷系统基本上都采用约1/3削峰运行,否则,将大量增加工程造价,而大温差水蓄冷一般采用全削峰运行。

3.3、适用性比较

水蓄冷可以用于新建项目,也可以用于改造项目,冰蓄冷只适用于新建项目

3.4、运行费用

水蓄冷运行成本低,响应速度快。

七、空调水蓄冷的经济分析

1、广西省桂林市两江国际机场候机楼案例:

面积约5万平方米,年客流量约300万人次,每年4月底到11月上旬需要开机供冷,制冷机房装有约克离心式制冷机700RT三台和400RT一台,候机楼空调年耗电量近300万度,每天的供冷时间从早上7点至夜间23点,下半夜很少供冷。空调的使用时间恰与电网争峰让谷。机场具备降低中央空调系统运行成本和提高设备运行效率的动力,并且有一定的绿化空地来安装蓄水设施,满足建设蓄冷系统的基本条件。

1.1、项目解决的问题:1.增加空调蓄冷系统,实现空调电力负荷的移峰填谷;

2.实现在下半夜低谷电价时段进行蓄冷,并且通过夜晚的低气温条件的制冷效率提高,减少用电量;

3.制冷机满负荷高效蓄冷,避免白天在不佳工况运行,提高空调系统效率,减少用电量。

1.2、项目建设与应用效果

项目建设的主要工作是增加蓄冷槽、空调蓄冷管路系统及空调蓄冷控制系统。蓄冷槽建在候机楼附近的锅炉房边,蓄冷有效容积为3200立方米,蓄冷槽总高11.5米,埋入地下2.5米,地上9米,占地面积约320平方米。空调蓄冷管路采用直径350mm的钢管连接,钢管长度约550米(双管),3台700RT制冷机串联连接,实际运行采用2台串联充冷,3台制冷机互为备用。控制系统主要由电动阀、温度调节阀及温度、流量监控系统等组成。

空调实施蓄冷改造前,候机楼在夏季需开2台700RT制冷机供冷,实施蓄冷后,夏季用电高峰全部采用下半夜低谷蓄存的冷量供冷,实现了空调负荷的大量移峰,将1100KW的高峰负荷移至低谷。蓄冷后,由于夜间气温低,冷却水温每下降1度,制冷机效率约提高4%,另外,及蓄冷后,系统满负荷运行时间大幅增加,扣除蓄冷损失等不利因素后,夏天季节,每天平均节省空调电量约770度,全年节省空调电量116700万度。

2、某办公楼中央空调水蓄冷节能改造

2.1、项目概述:本项目为某公司综合办公楼中央空调改造项目。楼体总建筑面积共6800平米,包括地下一层(面积约为700平米),地上6层,其中东、南、北三面为玻璃幕墙,设计空调负荷为260RT,单位面积空调冷负荷为152 w/m2。

2.2、水蓄冷方案分析:正式实施的新峰谷电价政策,峰谷电价差现已拉大到4倍以上;为充分利用峰谷电价政策,节约电费成本,综合考虑工程投资成本,本项目采用水蓄冷集中空调系统供冷空调方式。水蓄冷方案优点在于:

1)根据综合楼办公室的空调运行特点,即只需白天进行空调供冷,因而可以在夜间用电低谷期进行蓄冷,白天用电高峰期时进行放冷,即将白天的电力负荷转移到夜晚,实现电力负荷的削峰填谷,有着较高的社会效益。

2)充分利用峰谷电价差,在夜间低谷期开机储蓄冷量替换白天用电高峰期间空调冷量,从而大大节省运行电费,有着较高的经济效益。

3)水蓄冷时,制冷主机的蒸发温度与常规制冷运行模式相比基本没有降低,即保持较高的运行效率,约为80%(冰蓄冷制冷主机运行效率为70%以下)。

4)蓄冷槽可以利用本工程主体原有的450 m2消防水池(其容量完全可以满足蓄冷的需要),省去了蓄冷槽的占地空间和初投资(而冰蓄冷方案需配备乙二醇冰球蓄冰罐,相比冰蓄冷减少设备投资约100万元)。

5)控制灵活,可以实现多种模式运行。

2.3、系统介绍:本系统蓄冷主机为2台双工况水冷双螺杆冷水机组,2台板式换热器、蓄冷量为1340RTH的蓄冷槽(为该建筑物的消防水池,容量为450 m2),以及相配套的冷却塔、水泵、及其他附属设备。

蓄冷设计为主机上游、主机蓄冷槽并联蓄冷方案。蓄冷系统在夜间电价谷期23:00~07:00蓄冷模式下运行,双工况制冷主机将15%乙二醇水溶液降温为1℃ ,并通过板式换热器换热将冷量以水的显热形式储存在蓄冷槽内;在白天用电高峰时段将蓄冷电价峰期向建筑物释冷、供给空调。蓄冷时蓄冷槽内的水温为3.5℃ ,供冷时蓄冷槽的出水温度为12.5℃ 内。

在非蓄冷时段,在满足空调负荷的前提下,优先放冷供冷,即蓄冷槽所蓄冷量满足空调负荷要求的条件下,不开启主机。

2.4、蓄冷运行费用分析:相对常规空调系统运行费用作下述计算比较。

2.4.1、计算原则:

1) 方案的蓄冷量约占设计日白天总负荷的50%。

2) 依据中央空调系统的运行管理经验数据,1RT冷量综合耗电量(主机、泵、冷却塔)在0.9~1.1 kwh/RT范围内,计算时取1.0 kwh/RT。

3) 夜间机组蓄冷的综合效率约为常规空调系统的80%,换言之,蓄冷相对常规空调系统多耗电20%。

4) 每年超过总负荷50%的空调日按300d计算。

2.4.2、计算结果:本蓄冷空调方案相对常规空调系统每年节省运行费用为:

1) 日蓄冷转移空调冷量:等于系统蓄冷量1340RTH。

2) 年蓄冷转移空调冷量:300 × 1340=402 000 RTH 。

3) 年蓄冷转移高峰电量:402 000×1.0 kWh/RT=402 000 kW h。

4) 转移1kwh电力节省费用(考虑效率因素):0.846—0.2×1.2=0.606元/kWh。

5) 年节省运行费用:402 000×0.606=24.36万元。

2.5、结 论

a.从综合办公楼的空调运行特点为出发点,水蓄冷中央空调方案采用低谷电价时段蓄冷,高谷电价时段释放已储备的蓄冷量,有效地获取了分时电价差效益,有较好的社会经济效益。

b.与冰蓄冷中央空调比较,水蓄冷中央空调系统运行效率更高,且设备初投资更低,而且水蓄冷中央空调方案还充分利用了已有的建筑设施,在本项目中更具有可行性,这也是本方案的特色之处。

C.实际运行测试结果表明,系统达到了预期设计效果,这说明本方案设计是成功的。

3、某俱乐部中央空调水蓄冷改造

3.1、项目概述:

某俱乐部原中央空调采用双良溴化锂空调机组,并配有美国富尔顿F13-100-A 燃气锅炉。空调系统的动力完全由锅炉蒸汽提供。从使用情况看,日常费用昂贵(仅锅炉煤气费用l9万元/月),俱乐部无法承受。另外,由于锅炉安装不当,到达机组的蒸汽压力仅为0.3MPa左右,导致空调制冷效率低下,无法满足俱乐部需要。而冷媒泵采用的是电功率30kW,流量220m3/h,扬程45m的水泵。如此大的水泵,造成冷媒水流速过快,冷媒水在风机盘管与变风量空调器末端装置里不能很好地进行热交换,导致制冷量不足,影响了俱乐部的正常营业,营业额大幅下降。

基于这种情况,俱乐部提出在控制投资的基础上,同时兼顾二期改造工程,对二楼2000m2娱乐场所的空调进行改造。

3.2、改造方案

根据俱乐部房屋结构及营业情况,如采用常规用电空调,其主机需按空调尖峰负荷385 kW 来配置, 则不仅增加初投资,且还增加用电量,故决定采用蓄冷空调。

由于水蓄冷空调投资较少,总收益最好,投资回收期最短,并且最适用于常规供冷系统的扩容和改造,所以决定采用水蓄冷系统 。根据俱乐部情况,可建造一个33 m3的蓄冷池。供回水温差设计为8度,可蓄290 kWh冷量。

机组采用232 kW 的机组。在利用原有设备前提下,再增加40 m3/h初级泵及80 m3/h次级泵各一台。

系统运行方式采用水蓄冷系统及部分蓄冷策略(考虑到部分蓄冷较全部蓄冷制冷机组利用率高,且蓄冷设备容量小),机组与蓄冷槽口采用串联流程。同时根据俱乐部营业情况,重点考虑系统分区、运行时间差异等因素,采取区域性调控,适时调度方法,进行冷量分配。

采用水蓄冷系统可节约初投资6.8万元。但由于俱乐部经济状况欠佳,资金不足,就是采用水蓄冷系统也无力投资。在这种情况下,只能考虑使用二手机组(232 kW 合众开利机组,价格8万元,总差价为l3 8万元)。同时考虑到旧机组效率下降,在工况较差和营业高峰情况下,会出现冷量不足。而俱乐部刚好有一台232 kW的冷水机组,这样就弥补旧机组的缺陷。再通过适时调控,分区控制,完全能满足惧乐部冷量需求。

3.3、经济效益分析

水蓄冷空调耗电量分析见表1。[水蓄冷]中央空调之水蓄冷省钱省力

常规空调耗电量分析见表2。[水蓄冷]中央空调之水蓄冷省钱省力

由表中可知,该空调工程不仅节省初投资13.8万元,每年还可以节省运行电费3060元。实际运行后,也取得了令人满意的效果。

3.4、结论

蓄冷空调能较好地适用于常规中央空调的改造。特别是水蓄冷空调,其投资最省,效益最高。该空调工程采用水蓄冷系统以后,不仅节约了初投资,还节省了电费支出和运行费用,具有较高的经济效益,同时也产生了一定的社会效益。

从能源的合理利用及COP来看:建议蓄冷空调采用电动式制冷机组。

对于峰值负荷远远大于平均负荷的场合,特别是影剧院、体育馆、俱乐部等场所,采用水蓄冷系统,只要设计合理,不仅可减少初投资,还能减少运行费用。

4、家居广场水蓄冷工程实例

4.1、工程概况

某国际家居广场共有6层, 其中地下室9900平米,层高5.1m;1-5层每层9600平米,1层层高5.2m,2—5层层高4.5m;中央空调总面积共计:54000平米。商场尖峰负荷为6750kW。商场营业时间为9:00一18:00。设计者根据当地供电情况和本工程负荷与使用特点,经方案比较后决定选用水蓄冷系统作为空调冷源。

[水蓄冷]中央空调之水蓄冷省钱省力

4.2、改造方案

商场设计为水蓄冷系统,夏季用水蓄冷系统供冷。由于设计日逐时冷负荷较大,为了充分利用蓄水槽和制冷机的供冷能力,最大的降低系统运行电费,空调冷负荷由制冷机和蓄水槽共同承担。结合电价政策,离心机组在夜间的电力低谷时段00:00一O8:00进行蓄冷;并选择最优运行策略,使空调供冷及水槽释冷得到最优化的分配,同时尽可能的降低了运行电费。

采用蓄冷系统后系统装机容量减少了50%,由原来4台500P.T冷水机组减为2台,相应的配套设备也相应降低,整个系统的初投资明显的降低了。在使用水蓄冷系统后,初投资比常规空调降低了122万。

4.3、运行费用分析

按照分时电价表,蓄冷的运行费用与常规空调相比如表所示:

使用水蓄冷系统后,年运行费用约为70.2万元,是常规空调运行费用的56.83%,比常规空调的运行费用降低了53.4万元。

[水蓄冷]中央空调之水蓄冷省钱省力

4.4、移峰填谷与节电效益

峰谷电量的统计表示了水蓄冷系统与常规空调系统对于电网峰谷电量的使用,说明了蓄冷系统的移峰填谷的作用。节电效益比较见。

[水蓄冷]中央空调之水蓄冷省钱省力

采用水蓄冷空调系统后移峰填谷及节电效益十分明显,从上表看出,每年转移高峰电量29万kWh,转移平段电量74.6万kWh。这对缓解峰、平时段的电网压力有显著作用。

4.5、结论

水蓄冷空调的使用使得空调系统的初投资和运行费用都有相当程度的降低,并且对于整个电网的移峰填谷和安全运行的作用也相当显著。在客观条件许可的情况下,在暖通空调中使用水蓄冷系统能起到很好的经济和社会效益。

5、写字楼中央空调水蓄冷改造

5.1、工程概况

该工程总建筑面积为49000 m ,使用面积35000 m ,主要用作写字楼。

5.2、改造方案

根据空调的实际使用情况,在计算空调系统冷负荷时,取面积冷负荷指标为60 w/m2,则建筑物的设计冷负荷为593 Rt。负荷特点是白天用电高峰时负荷大,夜晚用电低谷时负荷小,大厦负荷特点说明大厦具有进行蓄冷改造,移峰填谷节约用电费用的潜力。

大厦现有3台中央空调机组,为开利离心机组,单机制冷量500 Rt(1758 kw),平时开1台,运行时间一般为4月20日到9月30日左右。板式换热器1台,换热量为360Rt,同时为过渡季节提供冷源。大厦现有消防水池、生活水池各1座,总容积约400 m 。因生活供水采用了无负压供水技术,生活水池闲置,均可用作蓄冷水池,进行蓄冷改造。

对于消防水池蓄冷改造工程而言,可能会遇到以下3个问题:仍要保留消防功能;水池容积有限,蓄冷量偏小;水池需要作内保温。下面分别介绍本工程中采取的应对措施。

目前主要的水蓄冷方法有自然分层法、隔膜法、迷宫法、多蓄水罐法。其中最常用的是自然分层法和多蓄水罐法。本工程因水池深度为虎作2 m,采用多蓄水罐法,也有人将这种蓄冷方法归入自然分层法。

消防水池改造成蓄冷罐后,需要进行保温,满足不结露的要求,更重要的是保冷。因消防水池进行外保温一般不具备施工条件,而且内保温可以减少热桥,热损失少。内保温除需满足热阻要求外,强度还必须足够大,保温层能承受人在上面施工作业;防水效果好,能长期在水中浸泡。

4.3、经济效益概算

峰谷电价差为0.8564元/千瓦时,尖峰与平段的电价差也达0.5478元/千瓦时。本工程改造完成后,消防水池一次约能蓄冷1 200Rt。大厦冷站整体COP约为3.5左右,这样1 200Rt·h的冷量大约需要消耗1 200千瓦时的电量。以每天2次蓄冷和2次释冷计算,每天可节约约1 685元的电费,每个制冷季按160天计算,1年可节约运行费用27万余元。而实际运行要考虑蓄冷池效率、冷量损失和蓄冷泵能耗,1年节约运行费用应该少于27万元。笔者电话回访得知年节约运行费用在20万元左右。

4.4、结论

改造后的空调系统已经运行了2个夏季,蓄冷系统和空调系统均运行正常。消防水池蓄冷量不仅能保证大厦上午上班前的预冷和上班后1~2 h的空调需求,而且还能在下午空调峰值负荷时减少冷机开启台数,带来了明显的经济效益。

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