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建筑節(jié)能——冰蓄冷系統(tǒng)的設(shè)計與施工
  • 發(fā)布日期:2012-08-03      瀏覽次數(shù):3276
    • 簡介: 北京金融中心位于月壇北橋東側(cè),建設(shè)單位是*集團融金房地產(chǎn)開發(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11.6萬平方米。是全國zui大的冰蓄冷工程項目。該項目由北京建工總機電設(shè)備安裝工程有限公司*項目部進行施工安裝。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),充分利用夜間廉價的低谷電力儲存冷量,補充在電力高峰期的空調(diào)冷負荷需要,節(jié)約系統(tǒng)運行成本。
      關(guān)鍵字:建筑節(jié)能 冰蓄冷 
       


      一、工程概述  

          北京金融中心位于月壇北橋東側(cè),建設(shè)單位是*集團融金房地產(chǎn)開發(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11.6萬平方米。是全國zui大的冰蓄冷工程項目。該項目由北京建工總機電設(shè)備安裝工程有限公司*項目部進行施工安裝。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),充分利用夜間廉價的低谷電力儲存冷量,補充在電力高峰期的空調(diào)冷負荷需要,節(jié)約系統(tǒng)運行成本。  

      二、設(shè)備配置  
          (一)冷源  

          1.雙工況螺桿式冷水機組3臺(YSFAFAS55CNES)約克(合資)  2.基載離心式冷水機組2臺(YKFBEBH55CPE)約克(合資)  

          (二)冷卻塔:大連斯頻得  

          冷卻塔共計5臺,CTA-600UFWS兩臺,CTA-450UFWS三臺。  

          (三)板式換熱器:丹麥APV  板式換熱器共計3臺,選用APV板式換熱器J185-MGS16/16。  

          (四)蓄冰槽(現(xiàn)場加工)  

          蓄冰槽共有六臺,zui大蓄冰量31787.2KW(9040RT)。(見表1)  

          (五)乙二醇循環(huán)水泵:德國KSB  

          乙二醇循環(huán)水泵共計4臺,其中1臺備用,并配4臺變頻器。  

          (六)冷卻水循環(huán)泵:德國KSB  

          冷卻水循環(huán)泵選用臥式離心泵4臺,其中1臺備用。  

      三、運行策略:
          (一)負荷說明  

          根據(jù)建筑使用情況及初步設(shè)計估算結(jié)果,整幢大樓的尖峰冷負荷為11428KW(3250RT)。由于氣溫變化,空調(diào)系統(tǒng)在整個運行期間日負荷大小會有變化,根據(jù)負荷分布情況,計算出*負荷情況逐時空調(diào)負荷:(見表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)計日*負荷如下:zui大小時冷負荷:11428KW(3250RT)  

          設(shè)計日冷負荷:151705KWH(43144RTH)  

          zui大小時基載冷負荷:2286KW(650RT)  

          扣除基載冷負荷后的zui大小時冷負荷:9142.33KW(2600RT)  

          扣除設(shè)計日基載冷負荷后冷負荷:96852.4KWH(27544RTH)  

          (二)系統(tǒng)流程簡述

          本設(shè)計蓄冰設(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,乙二醇制冷主機置于蓄冰裝置上游。系統(tǒng)中設(shè)有板式熱交換器3臺,每臺換熱量為用3961KW(1126RT),用以把冰蓄冷系統(tǒng)的乙二醇回路與通往空調(diào)負荷的水回路隔離開,保證乙二醇僅在蓄冰循環(huán)中流動,而不流經(jīng)各空調(diào)負荷回路,可減少乙二醇用量并避免乙二醇在空調(diào)負荷回路中的泄漏。乙二醇回路中設(shè)有4個電動調(diào)節(jié)閥CV1,CV2,CV8CV9,根據(jù)冷負荷變化,通過電動調(diào)節(jié)閥CV1,CV2調(diào)節(jié)進入蓄冰裝置的乙二醇流量,保證進入板式熱交換器的乙二醇側(cè)溫度恒定并滿足冷負荷需求。電動調(diào)節(jié)閥CV8.CV9調(diào)節(jié)進入板式熱交換器的乙二醇流量,保證進入板式熱交換器的水側(cè)溫度恒定并滿足冷負荷需求。同時,空調(diào)冷凍水回路采用的是二級泵系統(tǒng),節(jié)省運行費用。  

          本工程zui大蓄冰容量31787.2KW(9040RT),分6個冰槽,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準型的,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,雙工況冷水機組,基載冷水機組滿負荷運行,不足冷量由融冰輸出供給。系統(tǒng)設(shè)計中同時考慮備用問題,當任意一臺機組發(fā)生故障時,開啟備用基載冷水機組滿足空調(diào)供冷的需求。當任意一臺雙工況冷水機組發(fā)生故障時,開啟備用基載冷水機組,滿足第二天空調(diào)供冷的需求,當任意一個分區(qū)的蓄冰槽發(fā)生故障時,開啟備用基載冷水機組,滿足空調(diào)供冷的需求。  

          在過渡季節(jié)空調(diào)供冷時,停開冷水機組,僅輸出融冰供冷便可滿足空調(diào)需求。此時,電動調(diào)節(jié)閥CV1,電動閥CV3關(guān)閉,開啟電動閥CV2,CV4,乙二醇溶液冰不流經(jīng)雙工況冷水機組,避免了泵功率的浪費。在蓄冷槽單獨供冷時,乙二醇溶液泵采用變頻技術(shù),大量降低水泵能耗。  

          (三)蓄冰運行策略  

          根據(jù)全日冷負荷曲線及北京地區(qū)的分時電價情況,本設(shè)計采用的是負荷均衡的部分蓄冰策略,這樣既可以用在夜間儲存的冷量zui大限度的滿足在電力高峰期空調(diào)冷負荷需要,節(jié)約系統(tǒng)運行成本,也盡可能少的占用該建筑的有效面積。  

      四、運行情況比較:
          由于北京地區(qū)電網(wǎng)采用了峰谷電價政策,高峰電價與低谷電價已達到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)運行費用。現(xiàn)階段,峰谷分時電價如下表:  

          乙二醇系統(tǒng)的控制根據(jù)電力負荷的峰谷時段(電價的高低)和空調(diào)負荷的要求,整個蓄冰制冷系統(tǒng)能自動切換系統(tǒng)的運行工況:

          (1)雙工況主機制冰模式

          (2)雙工況主機+融冰供冷模式(滿負荷情況)

          (3)融冰單供冷模式(部分負荷情況)。控制系統(tǒng)根據(jù)工況要求,自動開關(guān)電動閥,組成某工況所需的流體通道。通過閥門調(diào)節(jié)控制融冰速度;在融冰單供冷工況通過乙二醇泵變頻及臺數(shù)調(diào)節(jié)控制融冰速度及供水溫度。  

          1.雙工況主機制冰模式:23∶00~7∶00  

          在此時段內(nèi)為電力低谷期,電價低廉。雙工況主機設(shè)定為制冰工況并滿負荷運行,所制得的冷量全部以冰形式存儲起來,以供冷負荷高峰期使用。開啟雙工況主機和乙二醇泵,在雙工況主機、乙二醇泵和儲冰槽之間形成一個制冰循環(huán)。在電力低谷期,充分利用低谷廉價電力,三臺雙工況主機全力制冰,制冷機組首先使回路顯熱降溫,直降到蓄冷球相變溫度,達到相變溫度后,隨著吸收機組產(chǎn)生的冷量,蓄冷球開始發(fā)生相變(結(jié)冰),在結(jié)冰期間冰球不斷吸取機組所產(chǎn)的冷量,至制冷機組產(chǎn)生的冷凍流體溫度也略降至相變結(jié)束時對應(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。因為制冰時主機的效率受到室外空氣參數(shù)系統(tǒng)設(shè)定的影響,達到設(shè)計蓄冰量所需要的時間可能超過或短于電力低谷時段,如果超過電力低谷時段,系統(tǒng)會在早晨電力平峰期甚至電力高峰期制冰,系統(tǒng)的運行費用增加;如果短于電力低谷期,則會造成系統(tǒng)在達到設(shè)計蓄冰量以后無效或低效運行(主機出口溫度很低),系統(tǒng)的運行費用也會增加。所以應(yīng)該在電力低谷期,充分用足制冷機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)的時間程序指使為非儲冰時間。  

          ②當制冰主機出口溫度低于-7℃(可調(diào))時或儲冰裝置的進出溫差降到1.5℃(可調(diào))。  

          2.雙工況主機+融冰供冷模式(滿負荷情況):8∶00~23∶00  

          當用戶冷負荷大于制冷機組所產(chǎn)生的冷量時,需要蓄冷槽與制冷機組同時供冷,即聯(lián)供運行。在此時段雙工況主機滿負荷運行,不足冷量由融冰滿足,融冰供冷量根據(jù)負荷變化由電動調(diào)節(jié)閥CV1、CV2來調(diào)節(jié)。開啟雙工況主機,乙二醇泵和冷凍水泵。在雙工況主機、乙二醇泵和板換形成一個供冷循環(huán)。乙二醇泵把主機的冷量輸送到板換,冷凍水和乙二醇溶液在板換進行熱交換后,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)采用基載主機優(yōu)先。微機控制系統(tǒng)根據(jù)動態(tài)負荷預(yù)測的數(shù)據(jù),控制蓄冷槽釋冷量的大小,使蓄冷槽的蓄冷量當天基本用盡,又不能出現(xiàn)zui后幾小時蓄冷系統(tǒng)供不應(yīng)求,使冰蓄冷系統(tǒng)運行到的效果。  

          3.雙工況主機單位供冷模式(部分負荷情況):11∶00~18∶00  

          在此時段內(nèi)為電力平價期,電價適中。雙工況主機設(shè)定為制冷工況并滿負荷運行,滿足空調(diào)冷負荷需要。開啟雙工況主機、乙二醇泵和冷凍水泵,從板換出來的9℃的乙二醇溶液先經(jīng)過主機降溫(7℃),主機的設(shè)定出口溫度為5℃,然后進入儲冰槽,儲冰槽閥門處于調(diào)節(jié)狀態(tài),經(jīng)過儲冰槽冷卻的乙二醇溶液在閥門的調(diào)節(jié)下達到設(shè)定的供水溫度4℃,供給板換。同時通過調(diào)節(jié)CV8閥門控制板換二次側(cè)的供水溫度。  

          4.融冰單供冷模式(部分負荷情況):8∶00~11∶00;18∶00~23∶00  在此時段內(nèi)電力高價期。融冰供冷滿負荷運行,不足冷量由雙工況主機滿足,滿足空調(diào)冷負荷需要。這樣可避開電力高峰期,將系統(tǒng)的zui高用電量降至zui低,節(jié)約運行成本。融冰供冷量根據(jù)負荷變化由變頻泵來調(diào)節(jié)。開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)計溫度(如7℃)。此時,主機退出運行,主機的旁通CV12打開,乙二醇溶液不在流經(jīng)主機,直接進入冰槽,通過變頻有效節(jié)省能耗。某些季節(jié)冷負荷低時往往只靠釋冷便能滿足冷負荷,要求微機控制系統(tǒng)根據(jù)動態(tài)蓄冷負荷預(yù)測,自動地控制系統(tǒng)的運行方式,使冰蓄冷系統(tǒng)運行在*狀態(tài),以達到削峰填谷節(jié)約能源的目的。  

          5.備份模式:7∶50~8∶00  

          在此時段內(nèi)由于沒有其它負荷,此間系統(tǒng)中除基載主機及相應(yīng)設(shè)備正常工作,提供該建筑的基本冷負荷外,所有設(shè)備均停止運行,整個系統(tǒng)處于備份狀態(tài)。此外,業(yè)主還可以根據(jù)該建筑的實際情況組成其他模式。  

      五、冰蓄冷系統(tǒng)自動控制功能  
          1.冷凍水系統(tǒng)連鎖控制:  

          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,負荷降低所需開啟的一次冷凍水泵臺數(shù)減少,對應(yīng)的板換開啟臺數(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。  

          2.冷卻水系統(tǒng)的控制  

          根據(jù)主機(基載主機和雙工況主機)的開啟狀態(tài)開啟相應(yīng)的冷卻水泵,冷卻水泵、主機、冷卻塔和電動閥門形成聯(lián)鎖。同時,通過電動閥門調(diào)節(jié),冷卻水泵、主機和冷卻塔能互為備用,即當其中二種設(shè)備同時發(fā)生故障時,可以自動開起非對應(yīng)的設(shè)備,通過閥門自動切換所需的工作回路。根據(jù)冷卻水的回水溫度(冷凝器的進水溫度)調(diào)節(jié)冷卻塔風(fēng)機、臺數(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所要求的zui低冷卻水供水溫度,同時盡可能使冷卻水回水溫度降低,以提高主機的制冷效率。  

          3.整個系統(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)備的保護外,還應(yīng)充分利用主機停機后管道系統(tǒng)中的冷量。主機,如果主機需要開啟,則力求使主機處于滿負荷運行狀態(tài),同時當天冰必須能全部用完;同時以末端空調(diào)冷負荷。  

          開啟順序: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)—乙二醇泵—雙工況主機。  

          停機順序:雙工況主機(基載主機)—冷卻塔—冷卻水泵—乙二醇泵—冷凍水泵。以上括號內(nèi)的設(shè)備表示如果該設(shè)備需要開啟,可在此階段開啟。系統(tǒng)的啟停順序以及時間間隔在自控程序中編制完成,自控系統(tǒng)的實際操作中可以做到根據(jù)工況預(yù)測開機。  

          (2)系統(tǒng)運行模式的控制  

          儲冰制冷系統(tǒng)的運行模式通常有三種:主機優(yōu)先,融冰優(yōu)先,優(yōu)化控制。其中,融冰由現(xiàn)在負荷預(yù)測技術(shù)成熟后不再采用。系統(tǒng)運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)的運行狀態(tài)。  

          主機優(yōu)先:在設(shè)計日工況下(冷負荷大),采用主機優(yōu)先的模式,冷負荷高峰時段內(nèi)主機的容量不能滿足冷負荷需求,通過融冰來補充能量。這時主機在空調(diào)制冷工況下運行,滿足部分冷負荷的需要,其他的冷負荷有融冰滿足。  

          優(yōu)化控制:優(yōu)化控制的目標就是把有限的蓄冰量用在電價zui高的時候,但在一天必須把前一天夜間的制冰量用完。當空調(diào)負荷減小到某一數(shù)值時(測試時尋找),當建筑負荷相對較大,儲冰空調(diào)系統(tǒng)按優(yōu)化控制方式進行,控制系統(tǒng)根據(jù)當天的預(yù)測性負荷圖來決定當天的運行策略,即每小時主機和融冰各自所承擔的負荷如何分配,盡量不開主機,如果主機需要開啟,則力求使主機處于滿負荷運行狀態(tài),同時當天冰必須能全部用完;同時以末端空調(diào)冷負荷、主機的出口溫度、主機的部分負荷性能指標、電力高峰平峰時段分布來決定當天的那一時段開啟或關(guān)閉部分制冷主機,使主機的耗電量與水泵的總耗電量達到zui小。

          當系統(tǒng)尚不能全融冰供冷即必須開啟一臺或多臺主機補充冷量時,控制系統(tǒng)根據(jù)測出的末端負荷(流量和冷凍水供回水溫差的函數(shù)),判斷出主機開啟的zui少臺數(shù),使必須運行的主機盡可能在高負荷率下工作,提高整個系統(tǒng)的功率。避免所有主機都在低負載率下以很低的效率運行,造成系統(tǒng)效率降低。  

          (3)板換的防凍保護  

          板換凍結(jié)的原因是系統(tǒng)處于制冰供況時,板換乙二醇側(cè)的閥門關(guān)閉不嚴,低溫的乙二醇溶液流經(jīng)板換,而水側(cè)處于靜止狀態(tài),所以水就會有結(jié)冰的可能。  

          首先,電動閥門要選用高質(zhì)量緊密關(guān)閉型的閥門,在系統(tǒng)制冰時,板換乙二醇側(cè)的閥門處于緊密關(guān)閉狀態(tài)。其次,在每臺板換的乙二醇的進口處安裝溫度傳感器,當溫度傳器檢測到乙二醇進口的溫度為1℃時,開啟板換所對應(yīng)的冷凍水泵。在系統(tǒng)制冰時同時供冷,則檢測到板換出口溫度為1℃時發(fā)出報警信號。 

       


      六、蓄冷空調(diào)方案的選擇:  

          1.目前空調(diào)蓄冰的方式很多,主要的有冰盤式、冰球式。本工程采用簡便、可靠、性能良好的法國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,潛熱133.4KJ/個。  

          2.整個蓄冰系統(tǒng)由充滿冰球的貯冰槽組成,承壓為0.035Mpa;整個系統(tǒng)為開式系統(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。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)。  

          3.在空調(diào)蓄冷方案的選擇中,空調(diào)制冷主機的選擇十分重要。根據(jù)運行方式的需要,空調(diào)制冷主機必須是雙工況的,既能適應(yīng)空調(diào)工況運行又能進行制冰工況運行。根據(jù)常用主機有往復(fù)式、螺桿式和多級離心式。根據(jù)對壓縮機制冷機的綜合分析,離心式和螺桿式是有競爭力的。在小于1060kW(300Rt)時,螺桿機較離心機要有優(yōu)勢,尤其部分負荷時,它的部分負荷綜合值較高,所以在制冰時更顯出螺桿機的*性。  

          本工程采用了單螺桿壓縮機,制冷劑采用HCFC22。單螺桿機其結(jié)構(gòu)簡單,軸承受力負荷小,運動部件之間無磨損,所以使用壽命長、振動小、制冷效率高。正由于螺桿機的*性能,在調(diào)試過程中,當負荷運行時,單臺主機實際耗電300kW。采用雙工況的單螺桿機是空調(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)在運行過程中有兩種運行工況,即蓄冰工況和放冷工況。在蓄冰工況時,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),從而將冷量儲存起來。在放冷工況時,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。  

          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。  

          ①并聯(lián)流程系統(tǒng)中制冷機與蓄冰槽處于并聯(lián)位置,當zui大負荷時可以聯(lián)合供冷。該模式可以實現(xiàn)蓄冰、蓄冷并供冷、融冰供冷、制冷機直接供冷等多種運行工況。  

          特點:并聯(lián)流程在發(fā)揮制冷機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。  

          ②串聯(lián)流程系統(tǒng)中制冷機與蓄冰槽處于串聯(lián)位置,以一臺泵維持系統(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:串聯(lián)流程可保持恒定的供冷溫度,系統(tǒng)運行穩(wěn)定,在自控方面也較并聯(lián)流程簡單。  

          根據(jù)系統(tǒng)流程的特點及工程使用的要求,在本工程中采用了串聯(lián)流程。  

          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)約運行成本,同時還應(yīng)注意系統(tǒng)運行控制的正確方法,應(yīng)注意以下問題:  

          ①據(jù)用戶冷負荷的需求,按電費結(jié)構(gòu)的特點,自動設(shè)置蓄冷系統(tǒng)*的運行方式,降低整個系統(tǒng)的運行費用;  

          ②充分利用蓄冷裝置的容量,當日應(yīng)盡量把所蓄冷量用盡,以發(fā)揮夜間機組制冷的能力,減少白天運行的容量。  

          ③自動檢測系統(tǒng)的運行狀態(tài),保障冰蓄冷系統(tǒng)主要設(shè)備正常、安全運行、自動記錄系統(tǒng)運行的參數(shù),顯示系統(tǒng)運行流程圖和打印系統(tǒng)運行參數(shù)報表。  

      七、工程設(shè)計施工中應(yīng)注意的問題及特點:  
          1.蓄冰槽容量不宜過大,會使蓄冰槽因自重變形,必須增加槽的壁厚以及進行加固,還會給制作安裝和運輸帶來困難,同時也增加了費用。在蓄冰槽的擴散管的排布上,會因擴散管的排布過密而浪費大量的空間,還會影響凍冰及融冰的效果。  

          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、站房、辦公集中的部位;使用面積非常緊張、造價昂貴;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。  

          3.乙二醇溶液*的價格大約是7100元/噸,價格昂貴。在系統(tǒng)中,如果因為檢修或系統(tǒng)滲漏會造成很大的不必要的經(jīng)濟損失,同時對環(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,同時系統(tǒng)應(yīng)進行嚴格的嚴密性試驗。如果有可能在乙二醇溶液充注前進行水溶液的試運轉(zhuǎn),觀察整個系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)情況;及自控系統(tǒng)的測點及電動閥門的動作配合。  

          4.蓄冰槽在安裝過程中,槽與下面的支撐必須進行隔冷處理,以免局部形成冷橋,槽的本體必須進行絕熱保溫設(shè)計以減少冷損失。乙二醇溶液在蓄冰過程中通常在-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,在平時的運行中會造成非常大的浪費。所以蓄冰槽的本體的保溫厚度應(yīng)大于標準工況的冷凍水的保溫厚度,保溫層應(yīng)嚴密盡量減少冷損失。  

          5.蓄冰槽無論是立槽還是臥槽在設(shè)計中必須考慮載冷劑(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擴散管,均流管供、回各一根,在系統(tǒng)凍冰及融冰過程中流向相反。將載冷溶液均勻有效地傳給槽內(nèi)蓄冰球。  

          6.在蓄冰槽的設(shè)計中還考慮人孔以便填充球,在填充蓄冰球時,對高于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散);同時水不宜過多,不利于冰球填滿整個冰槽(造成冰槽底部無冰球);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),通過板式換熱器與二次水進行熱交換)。本工程在設(shè)計中采用了間接連接,乙二醇溶液于在制冷機房內(nèi)循環(huán);外部空調(diào)水系統(tǒng)仍是水系統(tǒng)。這種做法有兩個好處:  

          A、乙二醇溶液于制冷機房用,用量少;  

          B、減少在大樓內(nèi)部存在因檢修和維護造成乙二醇溶液泄漏的問題。  

          C、尤其是高層建筑能起到隔斷高層建筑冷水系統(tǒng)靜壓以保護空調(diào)制冷主機;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。其代價僅僅是增加了一臺熱交換器。  

          8.本工程采用了部分蓄冰的控制策略而且是制冷機優(yōu)先,這樣制冷主機的容量可以大大減少,同時也減少了電力增容費,在負荷較低時盡量利用所蓄的冰。  

          9.在系統(tǒng)設(shè)計中還應(yīng)考慮到:乙二醇溶液受球內(nèi)介質(zhì)相變時的影響而體積膨脹,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)虧液或濃度降低時進行補液。  

          設(shè)置溶液補給箱有以下作用:  

          ①既可方便地給系統(tǒng)補充乙二醇溶液,又便于檢查乙二醇溶液濃度。 

          ②當蓄冰球相變時,體積膨脹使膨脹箱中的溶液容納不下而溢流至補給箱

          ③在系統(tǒng)檢修或維護中的補液及乙二醇液體的回收再利用,有利于減少運營成本,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)形成保護膜,防腐劑須符合環(huán)保要求。  

          11.閥門的選擇上應(yīng)注意的問題:  

          ①電動調(diào)節(jié)閥、開關(guān)閥門的密閉性能應(yīng)嚴格要求;在整個系統(tǒng)凍冰及融冰的過程中,乙二醇側(cè)在一定階段內(nèi)會運行在-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℃運行;如果板換的乙二醇側(cè)關(guān)閉不嚴有泄漏,會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的電動蝶閥。  

          ②電動閥門的兩側(cè)應(yīng)設(shè)置檢修閥

      、旁通閥;以便系統(tǒng)檢修,和人工手動運行。

          ③電動閥門必須有方便的手動調(diào)節(jié)裝置。  

          12.設(shè)備投資及運行比較:(見表)  

          比較結(jié)果:  

          ①冰蓄冷系統(tǒng)冷凍站房初投資1531萬元,常規(guī)空調(diào)工況冷凍站房初投資1300萬元;  

          ②采用冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)可以節(jié)約運行費用136萬元/年;  

          ③以空調(diào)設(shè)備運行年限20年計,蓄冰系統(tǒng)共可節(jié)約2720萬元;經(jīng)濟效益非常可觀;  

          ④系統(tǒng)的工作壓力和溫度較低,安全可靠。機組采用智能控制,實行遠程監(jiān)控,無須專人值守,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行,減少不必要的損失;

          ⑥隨著國家電力政策對削峰填谷的進一步傾斜,鼓勵用戶使用蓄冷空調(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)作為相對獨立的冷源,增加了集中空調(diào)系統(tǒng)的可靠性。  

          13.運行管理:  

          ①乙二醇溶液的濃度的監(jiān)測:乙二醇系統(tǒng)在運行時,乙二醇溶液會有部分變質(zhì)和揮發(fā)。使乙二醇溶液的濃度降低,凝固點溫度提高;無法保證冷水機組的防凍保護。在系統(tǒng)運行中要求管理人員定期檢測乙二醇濃度的變化,及時進行補充。主要觀測點:

          1、冷水機組出口處;

          2、板換乙二醇側(cè)出水口;

          3、蓄冰槽的泄水口;

          4、水泵的進水口。  

          ②板換的冰凍保護:在系統(tǒng)運行過程中,應(yīng)嚴密監(jiān)測板換冷凍水側(cè)的運行情況。如發(fā)現(xiàn)水流速度過低,水流進出口壓差異常;出口溫度過低;因及時進行檢查。以防止由于水溫過低;發(fā)生板換冷凍水側(cè)的凍結(jié),從而損壞設(shè)備。  

          ③冰球的保護:在系統(tǒng)運行過程中,由于冰球*封閉在槽體內(nèi)。只能通過檢測參數(shù)了解運行情況;無法直觀進行監(jiān)測。一旦冰球損壞,封裝液體進入乙二醇溶液;將嚴重降低抗凍能力。依靠簡單的乙二醇補充是無法彌補的。所以在冰球的灌裝中,應(yīng)嚴格執(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度。  

      八、結(jié)論:  
          1.轉(zhuǎn)移制冷機組用電時間,起到了轉(zhuǎn)移電力高峰期用電負荷的作用,制冷機組在夜間電力低谷時段運行儲存冷量,白天用電高峰時段用儲存的冷量來供應(yīng)全部或部分空調(diào)負荷,少開或不開冷機。  

          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%。  

          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。如果計入供電增容費及用電集資費等,有可能投資相當或增加不多。  

          4.空調(diào)蓄冷系統(tǒng)的運行費用由于電力部門實施分峰谷、分時電價政策,比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)要低,分時電價差值愈大,得益愈多。  

          5.空調(diào)蓄冷系統(tǒng)中制冷設(shè)備負荷運行的比例增大,狀態(tài)穩(wěn)定,提高了設(shè)備利用率。  

          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)在充冷運行時,基本可滿負荷運行,且夜間冷卻水溫較低,有利于制冷效率提高。

       

       

     
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