• 冰雪世界会议中心冰蓄冷空调设计
  • 2015-10-12

本文从设备配置、运行策略、优化控制等方面介绍了冰雪世界会议中心冰蓄冷空调工程的设计,并与常规电制冷空调系统进行了经济比较,指出冰蓄冷空调的意义及发展前景。

1、建筑概况

冰雪世界会议中心位于北京市潮白河畔,为滑雪馆的配套设施,其主体建筑在滑雪馆的雪道正下方,总建筑面积为26700平方米。主要由客房及群房两部分组成,客房面积为13679平方米;群房的功能有会议、餐厅、厨房、多功能厅、体检中心、设备用房等,面积为13021平方米。地下二层,地上十层,建筑高度为43。35米。图1为该会议中心的正立面图。原滑雪馆已于2005年已建成,多种原因使得该滑雪馆制冷机未设置备用机组,此次会议中心制冷系统的设计需要考虑到为滑雪馆制冷系统提供备用的可能。

图1 会议中心正立面图

2、设计基本数据

2.1 电价政策及电价结构

冰蓄冷空调系统对电网移峰的意义在此不再赘述,影响冰蓄冷项目经济性的一个重要原因,是当地的电价政策及电价结构。项目所在地北京市顺义区的峰谷电时段及相应商业用电电价如表1:

表1 建筑所在地商业电价

表1

从表1可看出,尖峰电价与低谷电价的比为4:1;高峰电价与低谷电价的比为3.83:1,这对该建筑采用冰蓄冷空调系统提供了很好的电价基础。

2.2 设计日逐时冷负荷

经逐时冷负荷计算,设计日总冷负荷为36423kW,最大小时冷负荷(峰值)为3400kW,作为宾馆,其夜间也有一部分冷负荷。设计日的冷负荷曲线见图2。

图2 设计日逐时冷负荷分布

对照表1和图2,可以看出,该建筑在电价的尖峰和高峰时段逐时冷负荷较大,在平电及低谷电时段有较低的连续的负荷,其负荷特点决定了该系统设置基载主机更为合理。

3、冰蓄冷系统设计

3。1 概述

冰蓄冷系统的设计应综合考虑多方面的因素,如建筑的规模、使用性质、设计日的冷负荷曲线以及所能采用的蓄冷装置的特性等等。建筑有可能提供的使用空间对蓄冷装置的选择有很大的限制。就本建筑而言,采用导热塑料(聚乙烯)蓄冰盘管,该盘管一般做成整体式的蓄冰桶,为内融冰方式。

3.2 蓄冷系统的确定及主要设备

该建筑采用部分蓄冷的方式,在电网的尖峰及高峰时段,蓄冷设备提供部分空调负荷。双工况主机位于蓄冰设备的上游,为串联方式。同时考虑到连续空调负荷的比例设置基载主机一台。从系统运行的安全性及经济性的角度出发,设置了板式换热器,由乙二醇换取冷冻水(供回水温度为7℃/12℃)向空调系统供冷。蓄冷系统流程见图3,表2是蓄冷系统的主要设备。

图3 蓄冷系统流程图

表2 系统的主要设备

表2

3。4 蓄冷系统的运行

该建筑蓄冷系统在100%负荷时采用主机优先的运行方式,基载主机的供冷量为15685kWh,双工况主机的供冷量为11139kWh,融冰的供冷量为599kWh,双工况的主机制冰量为4192kWh,氨制冷机的制冰量为5512kWh(供滑雪馆使用)。

设备的运行情况见表3,负荷的分配见图4。

表3 100%负荷时运行策略

表3

图4 100%负荷时负荷分配示意图

蓄冷系统在60%负荷运行时,在用电尖峰时段,全部采用融冰供冷,用电高峰时段,开启基载主机,其余不足部分由融冰供冷来补充。蓄冷系统在30%负荷运行时,在用电尖峰及高峰时段,全部采用融冰供冷,不开启基载主机。部分负荷时负荷分配示意图从略。

4、冰蓄冷系统的控制

该建筑设置手动控制和自动控制系统。自动控制系统能实现根据室外温度自动选择主机优先或融冰优先。采用可编程控制器(PLC),对所有设备进行实时监控,根据预先设定的程序解决制冷机组和蓄冷设备之间供冷负荷分配的问题。部分负荷时融冰优先,尽可能的保证将蓄冷设备的冷量释放,充分发挥冰蓄冷系统移峰填谷的作用。在监控计算机脱机状况下,系统可由控制柜操作面板手动控制。控制系统可根据空调实际的冷负荷,在各工况下控制制冷主机启停台数及各设备的连锁启停。

5、经济性分析

冰蓄冷与常规空调相比,其经济性也是大家关心的问题。分析该系统的经济性,一般从初投资和日常的运行费用两个角度与常规空调系统进行比较,最终以投资回收期来体现。经济分析的前提是在寿命期内电价不变,空调满负荷所占时数为2。3%,75%负荷所占时数为41。5%,50%负荷所占时数为46。1%,25%负荷所占时数为10。1%。冰蓄冷系统的运行费用需分不同的负荷段,进行逐时计算。通过计算可知,该建筑冰蓄冷系统一次性初投资比常规电制冷系统高出85万元,每年的运行费用节省25。8万元,按照静态投资回收期的算法,回收年限为3。3年,远远低于制冷系统的寿命期。

6、结束语

冰蓄冷空调系统在移峰填谷、均衡用电负荷、提高电力投资效益等方面具有明显的优点,但对于业主来说,选择空调系统的主要原则之一就是经济性。目前由于电力增容费的取消,冰蓄冷在一次投资方面略显较高,在设计中更要合理地匹配基载主机与蓄冰设备的容量,以最优的策略运行,使得冰蓄冷空调系统的投资回收期限最短。

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