冰蓄冷系統(tǒng)技術方案及經濟性分析

1、冰蓄冷系統(tǒng)技術方案及經濟性分析2019年9月第一章冰蓄冷系統(tǒng)原理及設計原則3.1.1、 冰蓄冷系統(tǒng)原理.4.1.2、 冰蓄冷系統(tǒng)設計原則8.1.3、 蓄冰模式選擇8.1.4、 蓄冰方式選擇（過冷水冰漿的動態(tài)蓄冰系統(tǒng)）10第二章工程概況及設計依據1.42.1、 工程概況142.2、 設計依據.15第三章冷源系統(tǒng)設計.193.1、 冰蓄冷系統(tǒng)設計概述1.93.2、 冰蓄冷系統(tǒng)設備配置及概算20第四章冰蓄冷系統(tǒng)運行模式及控制策略254.1、 冰蓄冷運行模式254.2、 冰蓄冷系統(tǒng)運行控制策略27第五章冰蓄冷系統(tǒng)投資經濟性分析315.1、 設備投資概算分析315.2、 各系統(tǒng)年運行費用比較表365.3

2、、 經濟綜合分析36冰蓄冷系統(tǒng)經濟參數一覽表設計日尖峰負荷(RT)3161空調系統(tǒng)參數設計日全日負荷(RT.H)40857空調系統(tǒng)全年運行時間（大）180主機裝機谷量(RT)2600冰蓄冷中央冷源消減比例%29系統(tǒng)系統(tǒng)蓄冰量(RT.H)12000削峰比例%87系統(tǒng)配電功率(KVA)3166冰蓄冷系統(tǒng)投資額（萬元）1478常規(guī)系統(tǒng)投資額（萬元）969投資回報冰蓄冷系統(tǒng)投資增加比例%53年省費用（萬元）142投資回收期年3.6系統(tǒng)20年壽命的投資回報（萬元）2329第一章冰蓄冷系統(tǒng)原理及設計原則1.1、 冰蓄冷系統(tǒng)原理1.1.1 冰蓄冷中央空調的原理冰蓄冷中央空調是指建筑物空調時間所需要冷量的部分

3、或全部在非空調時間利用蓄冰介質的顯熱及其相變過程的潛熱遷移等特性，將能量以冰的形式蓄存起來，然后根據空調負荷要求釋放這些冷量，這樣在用電高峰時期就可以少開甚至不開主機。當空調使用時間與非空調時間和電網高峰和低谷同步時，就可以將電網高峰時間的空調用電量轉移至電網低谷時使用，達到節(jié)約空調運行費用的目的。在一般大樓中，空調系統(tǒng)用電量占總耗電量的35%-65%,而制冷主機的電耗在空調系統(tǒng)中又占65%-75%。在常規(guī)空調設計中，冷水主機及輔助設備容量均按尖峰負荷來選配，這不僅使空調系統(tǒng)的電力容量增大，而且使得主機等空調設備在絕大部分情況下均處于低效率的部分負荷狀態(tài)運行，顯得很不經濟?？照{負荷的分布在一年

4、之內極不均衡，尖峰負荷約占總運行時間的6%8%,空調主機的利用率低，且浪費配電設施及其他相關投資。如果設計中能選擇與實際冷負荷相匹配的制冷機，而且讓其在絕大多數情況下高效運行，這對空調系統(tǒng)節(jié)能是十分有利的采用冰蓄冷中央空調后，可以選擇相對較小的主機，在夜間主機蓄冰，白天主機與蓄冰裝置一起工作滿足空調負荷，這樣全日主機利用率將極大提高，用電負荷將非常平均，相應的配電設施及其他投資效益大幅度提高春以此微片敬舟UM1)照明版電以專12PM1.1.2 冰畜冷中央空調的意義：隨著社會的發(fā)展，中央空調在大中城市的普及率日漸增高。據統(tǒng)計，空調高峰時用電量達到城市用電負荷的25%-30%,加大了電網的峰谷用電

5、差。冰蓄冷中央空調之所以得到各國政府和工程技術界的重視，正因為它對電網有卓越的移峰填谷功能，是電力需求側最有效的電能蓄存方法，全國如果有300家3萬平米商場采用蓄冰空調，則相當于建設了一座30萬千瓦的調峰電廠。.辦公號空日用電臂力二|也，A*,1TI14(!；：.,M.Jk岬上“情:的N.曲系ffl跟搭冷后全日用電情況冰蓄冷技術具有以下特點：1 .平衡電網負荷，延緩電廠建設隨著社會的發(fā)展，中央空調在大中城市的普及率日漸增高。據統(tǒng)計，空調高峰時用電量達到城市用電負荷的25%-30%,加大了電網的峰谷用電差。冰蓄冷中央空調之所以得到各國政府和工程技術界的重視，正因為它對電網有卓越的移峰填谷功能，是

6、電力需求側最有效的電能蓄存方法，全中國如果有300家3萬平米商場采用空調，則相當于建設了一座30萬千瓦的調峰電廠。根據美國制冷協(xié)議以及加州能源組織統(tǒng)計，僅在加州，在過去10年內，全美國的冰蓄冷技術應用相當于減少了3個750MW的基載電廠或25個100MW級的削峰電廠。2 .提高電廠的發(fā)電效率、降低燃煤/燃氣消耗量，減少CO2和NOx的排放。在夜間低谷時段，通常由于用電負荷不足，發(fā)電廠為了避免將發(fā)電機組停機，需要將發(fā)電機組處于低效率運行的情況下，此時單位發(fā)電量所消耗的燃煤/燃氣將遠遠高于發(fā)電機組在高負載率時消耗量。因此，如果可以充分利用低谷電，可以使得大部分發(fā)電機組在夜間處于相對較高的負載狀態(tài)，

7、從而可以大幅度提高發(fā)電效率，在生產效益更好的同時，大幅度減少了CO2和NOx的排放。3 .對于用戶，可以充分利用峰谷電價政策，大幅度節(jié)省運行費用目前我國各地均已經出臺電力峰谷電價政策，普遍峰谷電價差別達到3:1以上，即夜間低谷電價只有白天高峰電價的20%左右，采用冰蓄冷技術節(jié)省運行費用的優(yōu)勢明顯。全國其他地區(qū)峰谷電價政策:低谷陣般及平啕就高崎畤以及偶注23:00-ft07:00口23元T二CHA恥箕11:00-1S:00O.*isBlOO-11"00.1B：00-23:001值的元22g次日元8:00*10:00.22jOO-24：OD。百元BOO-HrOG,IftOO-ZI;OO.

8、口即元24加旗白8仙OXIOCtg&；DCHH：OT.17：口。79：00,22：W24;0DI4:t>o-17:00.1B:0G-22：DCJ牝交5M元礴怖23*0-次日7內0T：DO-O：OQl,111:30-14:001金1«：00.21力。一=3：g。后MS愚»00-11;3C,14:00-1蛻粉1.0044衽山羽雀23:0D-ik口7XXJ靠1s詼二7:W-8zOObOfrBBia800-11:00.16：W-23：CK181元ffftKASWnK訂兩省羽看。出日6；OQT7：50OM75E17：OA2M：MO-eWjE空，p91呂元，Wh24:00

9、次日電g口靠珞元3m一*日Z4；Q0.OJWjc/MM089»AAWh7=00而.7:00-0:00.11;QCH18;00.Q.E元i.iiSjc涮匕省24內。-次日0.27871ekOIBM12;口。7電血22:<M24:0D通通元1也DOT/OCL1&(MANZ!ML1.044元期融1團元/kWh23處。4日838100*9;00.0:00*17:00ia22:00*23:000.SM3E90I：23IkOOT2g。例4元如由22:00FJ8000.8(沅杭MTt日NN皿/4 .此外，冰蓄冷中央空調對于用戶還有以下的一些優(yōu)點：1) .空調的出水溫度低、制冷效果好，

10、降溫速度快。2) .空調環(huán)境相對濕度較低，空調品質提高，有利于防止中央空調綜合癥。3) .空調系統(tǒng)智能化程度高，可根據外界溫度的變化自動調整冷量輸出，冷量的利用率高，節(jié)能效果明顯。4) .空調系統(tǒng)全自動運行，空調自控系統(tǒng)與大樓的樓宇自控系統(tǒng)通過BA接口連接?？蓪崿F(xiàn)大樓空調系統(tǒng)的遠程維護，為業(yè)主解決后顧之憂。5) .利用峰谷電價差，平衡電網負荷。減少空調年運行費。6) .在主機出現(xiàn)故障或系統(tǒng)斷電的情況下，冰蓄冷相當于應急冷源，增強了系統(tǒng)的可靠性。7) .當因為建筑功能變化或面積增加引起冷負荷增加時，只要增加冰槽內的冰球，即可滿足大樓新增冷量需要(針對冰球式蓄冰設備)。8) .冷凍水溫度可降低至1

11、.0-3.0度，可以實現(xiàn)低溫送風，節(jié)省水、風輸送系統(tǒng)的投資和能耗。1.2、 冰蓄冷系統(tǒng)設計原則1.2.1、 經濟性蓄冰系統(tǒng)設計須依據影響初期投資及運行成本的各種因素綜合考慮而確定，蓄冰空調系統(tǒng)中的蓄冰容量越大，初期投資越高，但可節(jié)約更多的運行成本，因而在方案設計時，須詳盡研究系統(tǒng)的電力增容投資、峰谷電價結構及設備初投資等資料，以期達到最佳的經濟效益，在降低初期投資的同時節(jié)約更多的運行成本，轉移更多的高峰用電量。1.2.2、 完整可靠評價蓄冰系統(tǒng)品質的最重要的依據是系統(tǒng)的整體效能及運行穩(wěn)定性。進行系統(tǒng)設計時，須結合蓄冰系統(tǒng)的運行特點，優(yōu)選各種設備，以使系統(tǒng)配合完美，符合整體運行要求。同時各種配套

12、設備也要求能經受長期穩(wěn)定工作的考驗，減少對系統(tǒng)的維護，滿足壽命要求。1.2.3、 有效地利用空間與常規(guī)空調系統(tǒng)相比，蓄冰盤管的IPF值高，蓄冰盤管所需的空間小，空間利用性高。1.3、 蓄冰模式選擇根據不同冰蓄冷工程項目的實際情況，通常有兩種蓄冰模式可供選擇，一種稱之為全量蓄冰模式，與之相對稱之為分量蓄冰模式。國I也都爵冰系統(tǒng)圖2啷纖蒂琳系生主機在電力低谷期全負荷運行，制得系統(tǒng)全天所需要的全部冷量。在電力高峰與平峰期，主機不需要運行，所需冷負荷全部由融冰來滿足優(yōu)點:a.最大限度的轉移了電力高峰期的用電量，白天系統(tǒng)的用電容量小。b.白天全天通過融冰供冷，運行成本低。缺點：a.系統(tǒng)的蓄冰容量、制冷主

13、機及及相應設備容量較大。b.系統(tǒng)的占地面積較大。c.系統(tǒng)的初期投資較高。1.3.1、 負荷均衡的分量蓄冰模式主機在設計日均以滿負荷運行，在設計負荷日，當主機制冷量小于冷負荷量時，不足部分由融冰補充；主機在電力低谷期全負荷運行，制得所需要的全部冷量。優(yōu)點：a.系統(tǒng)的蓄冰容量、制冷主機及相應設備容量較小。b.系統(tǒng)的占地面積較小。c.初期投資最小，回收周期短。缺點：a.僅轉移了電力高峰期的部分用電量，白天系統(tǒng)還需較大的配電容量。b.運行費用較全量蓄冰高。1.3.2、 全量蓄冰模式與分量蓄冰模式分析比較1 .全量蓄冰模式與分量蓄冰模式最大的差異在于蓄冰率的高低，雖然全量蓄冰模式蓄冰率達100%,轉移電

14、量最多，運行費用最低，但因在制冷機組、蓄冰裝置上投入過多，經過經濟比較，投資回收期反而較分量模式長。目前國內絕大多數冰蓄冷工程項目均采用分量蓄冰模式。2 .由于全年空調負荷存在不均衡性，在負荷逐漸下降時，分量蓄冰系統(tǒng)的蓄冰率會逐漸上開，避免了全量蓄冰模式在部分負荷下系統(tǒng)設備閑置過多的問題。冰蓄冷相對于其它空調方式，各有優(yōu)缺點，具體某一建筑物來說，是否適宜采用蓄冰空調，要根據實際情況來決定。一般我們可按實際情況統(tǒng)計出一天甚至一年的空調冷負荷，并按常規(guī)空調及蓄冰空調的設計要求確定不同的設備容量，而后根據當地電力部門頒布的峰谷差價與實際運行能耗，計算這兩種系統(tǒng)一次性綜合投資值與各自的運行費用，只要冰

15、蓄冷系統(tǒng)多發(fā)生的一次投資在3-5年能予以回收，采用冰蓄冷系統(tǒng)就是適宜的。而對于一些大型、超大型的建筑物，由于制冷設備綜合投資的減少要大于蓄冰裝置設備費，冰蓄冷就更能顯示其優(yōu)越性了。1.4、 蓄冰方式選擇（過冷水冰漿的動態(tài)蓄冰系統(tǒng)）1.4.1、 動態(tài)冰漿蓄冰系統(tǒng)簡介動態(tài)冰漿蓄冰儲能系統(tǒng)是當今世界蓄冰儲能領域最先進技術。它是指水溶液降溫至凍結點溫度以下產生極細小的冰晶（一般為0.050.15mm）與水的混合物。由于其生成形式類似于雪花，即自結晶核以三維空間向外生長而成，生成后成為一種游漿狀的液冰，因此又稱為顆粒流冰、二元冰（binaryice）、深冷冰（deepchillice）、液冰（liqui

16、dice）、流冰（fluidice）和可泵送冰（pumpableice）等。冰漿具有液體冰的熱力學物理特性：極好的冷卻性能、高熱容量和流動性，從而能達到極高的制冷效率。與其它介質相比，冰漿冷卻速度更快、冷卻效果更好（30%冰漿的制冷容量是7c冷凍水的6-10倍且其冷卻溫度更低）。另外由于冰漿優(yōu)異的傳熱性能和6倍于常規(guī)空調水的熱容量，使得換熱器的型號、水泵的功率以及相應管道、設備的尺寸等大大減小，從而降低了其初投資與運行費用。1.4.2、 過冷水制冰的動態(tài)冰漿系統(tǒng)簡介過冷水制冰：將不含任何添加劑的（可食用）水冷卻至零下（-2C）,水依然是液態(tài)，并在換熱器內保持穩(wěn)定，當水流出換熱器后再進行冷量解除

17、即產生冰漿。這項技術在制冰行業(yè)從技術和應用上都是無可挑剔，只是零下液態(tài)水是亞穩(wěn)定狀態(tài)，不易保持，造成換熱器冰堵。日本從20世紀80年代末開始研究，已形成了以Takasago（高砂）和Shinryo（新菱）等一批規(guī)模化應用的公司，并且建立了多個城市區(qū)域供冷站。1、系統(tǒng)構成簡單，安全。沒有龐大的熱交換盤管或冰球，不用擔心管道腐蝕和泄漏等隱患;除了主機和水泵，沒有其他復雜機械部件；2、系統(tǒng)運行可靠。沒有復雜的設備和管路就沒有復雜的控制系統(tǒng)；3、系統(tǒng)效率極高。系統(tǒng)換熱器內保持液態(tài)水的穩(wěn)定狀態(tài)，幾乎沒有冷量損失的地方。制冰時主機的蒸發(fā)器出口溫度可保持在一3C,對于用水（目前在PCM材料中最穩(wěn)定可靠的）進

18、行相變儲能技術來說，制冷效率幾乎是達到極致。4、冰漿的制取為低溫送風的實現(xiàn)創(chuàng)造了先天條件。采用低溫送風后，可大大減小風管、水管的尺寸、換熱器的型號和風機、水泵的功率；空調末端因為冷凍水的進出口始差大，人的熱舒適感增強。國外應用比較典型的、冰漿濃度為30%的空調系統(tǒng)，冷水的進出口溫差為10C、始差為140（kJ/kg）；5、無可比擬的釋冷性能、穩(wěn)定可靠的冷源。在釋冷時，冰的表面積與釋冷的速率成正比，同等質量的冰漿的表面積是常規(guī)冰塊的上百倍，片冰的幾十倍。是一些應急冷源的最佳選擇：比如用作滅火劑，現(xiàn)有的滅火裝置和噴嘴仍然可以輸送濃度為30%的冰漿溶液，采用冰漿溶液滅火可以使滅火時間減少一半，同時使

19、室內溫度急劇降低。與水相比，采用冰漿滅火所需的量較少。因為極高的釋冷反應速率，也是最可靠的冷源。6、低廉的成本。相對于常規(guī)的制冷機組，我們的系統(tǒng)只增加了一套冰漿機組，一套板換、一套水泵以及管道閥門和控制系統(tǒng)。7,冰漿應用廣泛、靈活。如前所述，不僅因為冰中不含任何添加劑和冰漿的流動性，更主要的是該系統(tǒng)本身極高的熱交換效率和相對低廉的成本為其冰漿的廣泛應用有了最可靠的保證。冰漿的流動性使其在應用上幾乎不受到任何限制。關鍵技術：1）過冷卻水穩(wěn)定生成技術。過冷卻水生成技術是冰漿冷卻及蓄冷技術的核心。過冷卻水是冰漿生成的基礎，只有穩(wěn)定生成過冷卻水，才可以通過促晶等技術生成冰漿；2）超聲波促晶技術。在生成

20、過冷水后，只有通過促晶才能使過冷水快速生成冰漿，這就需要促晶技術。目前，國際上采用的技術有超聲波促晶、電動閥促品以及其他一些促晶技術；3）冰晶傳播阻斷技術。工藝流程:動態(tài)冰蓄冷技術可應用于新建系統(tǒng)以及既有系統(tǒng)的節(jié)能改造。新建系統(tǒng)需要根據冷量輸送需求進行全新設計，其它過程相同，包括根據制冷機組的額定功率搭配制冰機組；根據負荷情況合理配置蓄冰槽，并根據應用場合配置不同的控制系統(tǒng)。而施源笊雷用累更Q12345678904151618714232921202第二章工程概況及設計依據2.1、 工程概況1、項目名稱：冰蓄冷系統(tǒng)2、建筑物類型：、商業(yè)、會所3、工程規(guī)模（中央空調部分）：本工程為宜賓國際大項目

21、，包括1棟及商場、1棟會所、3棟別墅，其中主樓為22層（局部12、14層，設備夾層不計入自然層數），裙房為3層，商場為4層，會所及別墅均為3層。地下為1層汽車庫、設備及后勤等用房。估算空調設計冷負荷11117KW（由設計院負荷設計資料推算得到）系統(tǒng)設計日逐時負荷分布:單位:RT3400320030002800260024002200200018001600140012001000800600400200建議配置：雙工況中機：2臺電制冷豐機，單臺空調工況制冷量1000RT,制冰工況750RT?；d主機：1臺電制冷主機，制冷量為600RT。系統(tǒng)蓄冰率：29%2.2、 設計依據2.2.1、 依據設計

22、標準與規(guī)范冰蓄冷系統(tǒng)工程的深化設計、加工、安裝、試驗、驗收，均基于分時電價政策及中華人民共和國現(xiàn)行的國家、行業(yè)、地區(qū)的有關規(guī)范、規(guī)程、標準執(zhí)行。并參考美國冰蓄冷的相關標準、規(guī)范設計。采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范(GB500192003)全國民用建筑工程設計技術措施一一暖通空調加力(2009版)高層民用建筑設計防火規(guī)范(GB5004595)(2005年版)工業(yè)設備及管道絕熱工程設計規(guī)范(GB50264-2013)通風與空調工程施工質量驗收規(guī)范(GB503042012)建筑給排水及采暖工程施工質量驗收規(guī)范(GB502422013)蓄冰空調系統(tǒng)的測試和評價方法(GB/T194122003)ARI美國制

23、冷協(xié)會ARIGuidelineT-2002蓄冰設備設計標準ASHRAE美國暖通工程師協(xié)會ASHRAE150»蓄冰工程檢驗標準2.2.2、 供冷供熱期本項目按全天供冷時間計算；全年按180天空調供冷天數計算，供冷期4月下旬至11月上旬。2.2.3、 電價政策由于四川地區(qū)峰谷電價政策，采用冰蓄冷系統(tǒng)，可以降低空調系統(tǒng)經常運行費用?，F(xiàn)行電價政策時段電價（元/KWH）時間（小時）高峰時段7:0011:0019:00-23:001.19798平時段11:00-19:000.79868冰蓄冷低谷時段23:00一次日7:000.399382.2.4、采用蓄冰轉移峰電節(jié)約運行費用的比例在確定選用冰蓄

24、冷系統(tǒng)后，采用蓄冰轉移峰電節(jié)約運行費用的量取決于峰谷電價本身的價格差。本項目推薦采用過冷水冰漿的動態(tài)蓄冰系統(tǒng)，空調主機制冰工況下運行時蒸發(fā)器冷凍水出口溫度一般為-3.2C,使得機組冷媒R-22蒸發(fā)溫度下降，導致制冷主機制冷能力和制冷能效比COP值下降。如下R-22冷媒壓縮制冷特性曲線示意圖所示：常規(guī)工況單位冷媒氣體的制冷能力為1-4,而蓄冰工況制冷量為"-4/2過熱氣體過冷冷媒液體j由于這是冷媒氣體的壓縮特性，各大主機生產廠家的制冷主機蓄冰工況下制冷能力下降的幅度基本相同，以本項目采用雙工況離心機組在常規(guī)工況下制冷能力為1000冷噸，COP=5.15,而在夜間冷凍液溫度在-3.2C/

25、0.0C時，制冷能力僅為750冷噸，COP=4.0,效率僅為常規(guī)工況下的4.0/5.2=77%,蓄冰工況下效率下降22%。夜間低谷電力0.3993元/kWh蓄冰如果應用于其他時段，其他時段的電費必須高于0.3993/77%=0.52元/kWh,另外由于蓄冰和融冰過程中乙二醇溶液泵以及制/融冰泵的耗電（在蓄冰段乙二醇泵和制冰泵都需要運行，在融冰段需要開啟融冰泵，一般該部分水泵運行功率約占主機功率的10%左右），加上蓄冰槽的單位小時冷損失，合計約占主機耗電的15%,實際上其他時段的電費必須高于0.52元/kWh*115%=0.598元/kWh時利用低谷蓄冰量才會節(jié)省運行費用,而0.598元/kWh

26、<0.7986元/kWh<1.1979元/kWh。因此，由電力政策可見，與當前1.1979元/kWh的尖峰段電價差為：1.1979-0.598=0.5999元/kWh。即采用冰蓄冷轉移尖峰用電到低谷電每千瓦時可節(jié)約0.5999元，節(jié)省的比例為50%。2.2.5、 合理的蓄冰比例確定設計蓄冰系統(tǒng)的并非蓄冰量越大運行費用越節(jié)省，但最大蓄冷量以滿足設計日高峰用電時段的總冷負荷為條件，即采用蓄冰量等于設計日高峰用電時段的總冷負荷時蓄冰系統(tǒng)的運行費用節(jié)省量最大。2.2.6、 制冷主機的滿載與部分負載效率美國制冷協(xié)會（ARI）ARI550/590-98標準中所提出的判斷主機全年運行的NPLV/

27、IPLV部分負載效率計算方法，并不能作為判斷主機部分載荷效率的依據，主要原因是該方法將部分負載時的冷卻水進口溫度也降低了，實際工程中絕大多數（85%以上）多臺機組并聯(lián)運行，與ARI假設單臺機組承擔空調系統(tǒng)負荷情況大相徑庭，而實際上對于冷卻水溫度一定時，主機應該是在滿載時效率最高：ARI根據此四種模式制定一個針對冷凍機產品單機性能的評價標準，即單機IPLV或NPLV方程（綜合模式）:IPLV=1/（0.01/A+0.42/B+0.45/C+0.12/D）,NPLV公式與IPLV公式一樣，僅NPLV公式中冷卻水最高進水溫度為實際應用中任一溫度，并且冷凍機100%與50%負荷（對應冷卻水65F進水溫

28、度）之間，冷凍機負荷與冷卻水進水溫度呈線性關系；冷凍機50%與0%負荷之間，冷卻水進水溫度包為65F。對于單臺機組，當冷卻水進水溫度不變時，負載越高，冷凍機運行效率越高，在100%附近時冷凍機運行效率最高，多臺機組中的單機負荷大于單一機組運行負荷，故單機的運行效率高，節(jié)能。冰蓄冷系統(tǒng)控制運行策略的第一個出發(fā)點在于：在融冰及雙工況主機聯(lián)合供冷時應確保雙工況主機盡量處于滿負荷狀態(tài)，調節(jié)融冰供冷量以適應負荷變化。第三章中央冷源系統(tǒng)設計3.1、 冰蓄冷系統(tǒng)設計概述根據本工程實際情況，冰蓄冷系統(tǒng)內的設備配置服務于最適宜本工程的分量蓄冰模式，蓄冰流程采用了技術成熟、效率高、易控制的過冷水冰漿的動態(tài)蓄冰系統(tǒng)

29、。在系統(tǒng)空調設計日的白天，由融冰直接制冷，滿足部分冷負荷的需要，不足的冷量由雙工況機組運行空調工況補充。在過渡季節(jié)部分負荷狀態(tài)下，系統(tǒng)將通過優(yōu)化控制算法設定運行模式，并自動調整系統(tǒng)內各關鍵點參數設定，改變不同時段內蓄冰裝置融冰供冷及主機供冷的相對應比例，以實現(xiàn)分量儲冰模式逐步向全量儲冰模式的運行轉化。鼻水池想牌=匍"/乙二事n（原理圖中設備均為示意，具體數量參見設備配置表）3.1.1、 系統(tǒng)主要設計參數：蓄冰儲冷時間：每天23:00一次日07:00:蓄冰儲冷工況主機進出水溫度：0.0/-3.2C;蓄冰主機單獨供冷進出水溫度：5/10C;主機冷卻水進出水溫度：32/37C;主機直供板換

30、進出水溫度：25%乙二醇水溶液側進出溫度為5.0/10.0C冷凍水側進出溫度為12/7C融冰供冷板換進出水溫度：冰漿側進出溫度為2.0/10.0C冷凍水側進出溫度為12/7C3.1.2、 系統(tǒng)其他設計說明：系統(tǒng)用載冷劑：20%工業(yè)抑制性乙烯乙二醇溶液機房的排水：蓄冰主機、水泵、板式換熱器基礎四周設計有排水溝，所有排水排至集水坑；管道保溫設計：保溫范圍為冷凍水管道、乙二醇管道、冰漿系統(tǒng)管道、板式換熱器，保溫材料設計為優(yōu)質橡塑保溫材料，乙二醇管道保溫厚度64mm以上。蓄冰主機冷凍水、冷卻水出口管道、板式換熱器進口、冷卻塔出水管道均設計有電動閥門以利于系統(tǒng)全自控控制，減少操作工作量；蓄冰主機冷凍水入

31、口、冷卻水入口、板換乙二醇入口、板換冷凍水入口都設有水流開關，以利于保護設備，同時方便控制；3.2、 冰蓄冷系統(tǒng)設備配置及概算具體配置參見表格：（考慮設備檢修時系統(tǒng)的持續(xù)運行.水泵均考慮備用）序號設備名稱規(guī)格參數單位數量功率運行總功率單價總價備注KwKw萬元萬元1雙工空調工況制冷量：1000RT臺2676/5861352181362序號設備名稱規(guī)格參數單位數量功率運行總功率單價總價備注KwKw萬元萬元況主機蓄冰工況制冷量：750RT蒸發(fā)器進出口溫度：空調10/5.0C;蓄冰0.01-2.8C蒸發(fā)器流量：653/875m3/h冷凝器流量：721m3/h2基載±a制冷量：600RT蒸發(fā)器

32、流量：363m3/h冷凝器流量：433m3/h臺140640699.899.83雙工況冷卻塔處理水量：950m3/h臺2377426.653.24基載冷卻塔處理水量：550m3/h臺1151515.415.45雙工況冷卻水泵水量：757m3/h揚程：30m臺3901809272用1備序號設備名稱規(guī)格參數單位數量功率運行總功率單價總價備注KwKw萬元萬元6基載冷卻水泵水量：454m3/h揚程：30m臺255555.5111用1備7乙二醇泵水量：919m3/h揚程：28m臺31102204.513.52用1備8制/融冰泵水量：410m3/h揚程：22m臺5371483.718.54用1備9增效水泵

33、水量：56m3/h揚程：8m臺11.11.11110基載機冷凍水泵水量：381m3/h揚程：30m臺245904.591用1備11板換冷凍水泵水量：669m3/h揚程：37m臺4902709363用1備12板式換熱換熱量：2000RT冷側進出水溫度：臺1004545序號設備名稱規(guī)格參數單位數量功率運行總功率單價總價r備注KwKw萬元萬元器（乙二醇/水）5.0/10.0C熱側進出水溫度：12.0/7.0C13板式換熱器（冰水/水）換熱量：1787RT冷側進出水溫度：2.0/10.0C熱側進出水溫度：12.0/7.0C臺100262614冰漿機型號：BJ-500套400125500水側進出口溫度：

34、0.5/-1.8C乙二醇側講出口溫度：-2.8/0.0C15蓄冰槽畜冰槽啟效容積：1000m3套100808016乙二醇溶液100%乙烯乙二醇溶液（含備用）噸15001.624序號設備名稱規(guī)格參數單位數量功率運行總功率單價總價備注KwKw萬元萬元17及自控系統(tǒng)PLC套100505018合計2811.11371第四章冰蓄冷系統(tǒng)運行模式及控制策略4.1、 冰蓄冷運行模式蓄冷系統(tǒng)按空調供回水溫度7C/12c設計，可以通過不同閥門的開、關或調節(jié)來實現(xiàn)以下4種不同的運行模式：A、雙工況主機制冰B、基載主機+融冰聯(lián)合供冷C、融冰單獨供冷D、雙工況主機+基載主機供冷4.1.1、 工況主機制冰該時段為電力低谷

35、期，根據蓄冰系統(tǒng)的優(yōu)化原理，雙工況主機在電力低谷時段充分利用當地的低價電運行制冰。在該時段內雙工況主機滿負荷運行，通過低溫的乙二醇溶液使蓄冰槽內的水蓄冰。雙工況主機在蓄冰工況下運行時，制冷主機的效率有相應的降低，乙二醇溶液僅在雙工況主機和蓄冰槽之間循環(huán)，隨著蓄冰量的增加和時間的推移，當蓄冰槽的名義蓄冰量達到要求時，雙工況主機自動停止蓄冰工況運行。系統(tǒng)循環(huán)示意圖如下:若冰國畜水汨4.1.2、 制冷主機及融冰聯(lián)合供冷該時段為空調冷負荷較大時段，為了滿足空調負荷要求同時盡量減少系統(tǒng)的電力運行費用,冷負荷由基載和蓄冰槽聯(lián)合供冷。在該時段內通過優(yōu)化控制實現(xiàn)蓄冰槽的有效融冰并保證系統(tǒng)內的冷負荷需求。系統(tǒng)運

36、行原理示意圖如下：應堂71&工二H.例mK，成內再標第3-JCX1ST!4.1.3、 融冰單獨供冷根據優(yōu)化控制在白天電價較高的時間段，蓄冰槽的總融冰供冷量為空調系統(tǒng)負荷的全部原理，為了減小運行電費，該時段的冷負荷由蓄冰槽單獨提供，制冷機白天停止運行，只在電力低谷段運行蓄冰。系統(tǒng)運行原理示意圖如下:融冰單就供冷4.2、 冰蓄冷系統(tǒng)運行控制策略4.2.1、 設計日（100%）負荷運行策略如下：單位（RT）350030002500200015001000iiillhihllllllllliiiiiimiiiiiiiiiiiiia融冰供冷 基載主機制冷 雙工況主機制冷 雙工況主機制冰5000上

37、述運行策略說明如下，雙工況主機、基載主機、蓄冰槽按以下3種模式運行：(1)雙工況主機蓄冰，蓄冰槽融冰+基載主機供冷(23:007:00):此時處在電價低谷期，在此期間雙工況主機在蓄冰工況下滿負荷運行全力蓄冰，蓄冰槽融冰+基載主機制冷，滿足夜間冷負荷需求。(2)蓄冰槽高峰融冰優(yōu)先融冰+基載供冷模式(7:0011:00,19:0023:00)此時處在電價高峰期，且為項目負荷時段，為節(jié)省運行費用，蓄冰槽優(yōu)先融冰供冷，不足部分由基載主機提供。(3)雙工況主機+基載主機優(yōu)先供冷模式(11:0019:00):此時處在電價平價段，在此期間雙工況主機及基載主機盡量滿負荷運轉，保證蓄冰能用于電價高峰段，以有效降

38、低運行費用。4.2.2、 設計日(75%)負荷下的運行策略：單位(RT)2500200015001000500Illllllllllllllllllllll 融冰供冷 基載主機制冷 雙工況主機制冰 雙工況主機制冷0IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIi|III(IlI上述運行策略說明如下，雙工況主機、蓄冰槽按以下3種模式運行：(1)雙工況主機蓄冰，蓄冰槽融冰+基載主機供冷(23:007:00):(2)蓄冰槽融冰+基載供冷(7:0011:00,19:0023:00)(3)雙工況主機+基載主機優(yōu)先供冷，蓄冰槽融冰供冷模式(11:0019:00):4.2.3、設計日(50%)負荷下的運行策略

39、：單位(RT)融冰供冷基載主機制冷雙工況主機制冰雙工況主機制冷上述運行方式說明如下，雙工況主機、蓄冰槽按以下3種模式運行:(1)雙工況主機蓄冰，蓄冰槽融冰+基載主機供冷(23:007:00):(2)基載主機+蓄冰槽融冰供冷(7:0023:00)4.2.4、設計日(25%)負荷下的運行策略：單位(RT)180016001400120010008006004002000,lllllllllllh. 融冰供冷 基載主機制冷 雙工況主機制冰 雙工況主機制冷上述運行方式說明如下，雙工況主機、蓄冰槽按以下3種模式運行:(1)雙工況主機蓄冰(23:007:00):(2)蓄冰槽融冰供冷模式(全天)第五章冰蓄冷

40、系統(tǒng)投資經濟性分析5.1、 設備投資概算分析設備選型及報價均按照國內一線合資品牌，僅供參考。5.1.1、常規(guī)冷凍機設備投資概算（只計算運行功率，只包含冷凍機房內所有設備）廳P設備名稱規(guī)格參數單位數量功率運行總功率單價總價備注KwKw萬元萬元1電制離心式主機制冷量：1100RT蒸發(fā)器流量：665m3/h冷凝器流量：793m3/h臺374422321835492冷卻塔處理水量：1000m3/h臺3309028843冷卻水泵水量：833m3/h揚程：30m臺411033011443用1備4冷凍水泵水量：臺4902709363用1備699m3/h揚程：30m5動力及自控系統(tǒng)PLC套10050506合計

41、2922763備注：不含二次冷凍水泵5.1.2、 冰蓄冷系統(tǒng)設備投資概算（只計算運行功率，只包含冷凍機房內所有設備）序號設備名稱規(guī)格參數單位數量功率運行總功率單價總價備注KwKw萬元萬元1雙工況主機空調工況制冷量：1000RT蓄冰工況制冷量：750RT蒸發(fā)器進出口溫度：空調10/5.0C;蓄冰0.0/-2.8C蒸發(fā)器流量：653/875m3/h冷凝器流量：721m3/h臺2676/58613521813622基載制冷量：600RT蒸發(fā)器流量：363m3/h冷凝器流量：433m3/h臺140640699.899.83雙工處理水量：950m3/h臺2377426.653.2序號設備名稱規(guī)格參數單位

42、數量功率運行總功率單價總價備注KwKw萬元萬元況冷卻塔4基載冷卻塔處理水量：550m3/h臺1151515.415.45雙工況冷卻水泵水量：757m3/h揚程：30m臺3901809272用1備6基載冷卻水泵水量：454m3/h揚程：30m臺255555.5111用1備7乙二醇泵水量：919m3/h揚程：28m臺31102204.513.52用1備8制/融冰泵水量：410m3/h揚程：22m臺5371483.718.54用1備9增效水泵水量：56m3/h揚程：8m臺11.11.111序號設備名稱規(guī)格參數單位數量功率運行總功率單價總價備注KwKw萬元萬元10基載機冷凍水泵水量：381m3/h揚程

43、：30m臺245904.591用1備11板換冷凍水泵水量：669m3/h揚程：37m臺4902709363用1備12板式換熱器（乙二醇/水）換熱量：2000RT冷側進出水溫度：5.0/10.0C熱側進出水溫度：12.0/7.0C臺100454513板式換熱器（冰水/水）換熱量：1787RT冷側進出水溫度：2.0/10.0C熱側進出水溫度：12.0/7.0C臺1002626序號設備名稱規(guī)格參數單位數量功率運行總功率單價總價備注KwKw萬元萬元14冰漿機型號：BJ-500水側進出口溫度：0.5/-1.8C乙二醇側進出口溫度：-2.8/0.0C套40012550015蓄冰槽畜冰槽啟效容積：1000m

44、3套100808016乙二醇溶液100%乙烯乙二醇溶液（含備用）噸15001.62417及自控系統(tǒng)PLC套100505018合計2811.11371說明：按照功率因素0.85,配點設施費600元/KVA計算:1）常規(guī)空調配電設施費為：206萬元2）冰蓄冷空調配電設備費為：198萬元則綜合初投資，冰蓄冷空調系統(tǒng)比常規(guī)空調系統(tǒng)多出1371+198-（763+206）=600萬元5.2、 各系統(tǒng)年運行費用比較表各系統(tǒng)年運行費用匯總表常規(guī)空調系統(tǒng)100%負荷75%負荷50%負荷25%負荷夏季每天運行費用（元）34533265421873610562運行時間（日）20806020小計（元）6906512

45、1233841124143211235年運行費用（萬元）415冰蓄冷系統(tǒng)100%負荷75%負荷50%負荷25%負荷夏季每天運行費用（元）2618717976122505226運行時間（日）20806020小計（元）5237371438088734981104514年運行費用（萬元）280年運行費用差：415-280=135萬元5.3、 經濟綜合分析由上述的分析可以看出：（1）采用冰蓄冷機房系統(tǒng)時，系統(tǒng)相對常規(guī)電制冷空調初投資增加600萬元、按全年運行180天計算年運行費用節(jié)省135_萬元，投資回收年限為44年，按制冷主機及蓄冰設備使用壽命20年計算，投資收益為135X（20年-"年）

46、=2106萬元。實際上隨著經濟不斷發(fā)展.電價差今后將越來越大，投資收益將逐年增加。（2）冰蓄冷系統(tǒng)相對常規(guī)電制冷空調系統(tǒng)，空調冷水機組更平穩(wěn)地運行，更多時間處于滿負荷工作狀態(tài)、提高冷水機組的利用率和使用壽命、系統(tǒng)實際運行費用會比計算更減??；且控制更精確：系統(tǒng)講出口水溫電穩(wěn)定(3)由于采用冰蓄冷系統(tǒng)可以使得主機大部分時間都處于滿負荷工作狀態(tài)，如各負荷分配圖所示意，主機此時COP高，而常規(guī)空調系統(tǒng)中主機通常都處于部分負荷狀態(tài)，COP低。因此，采用冰蓄冷系統(tǒng)節(jié)省的運行費用應大于上述數值。(4)冰蓄冷中央空調節(jié)能、減少環(huán)境污染，有明顯的社會效益，代表著當今世界央空調的先進水平，成為今后大中型中央空調發(fā)

47、展的方向。附件1:經濟分析表內容冰蓄冷系統(tǒng)常規(guī)空調系統(tǒng)備注100%負荷每天總負荷RT4085740857每天總耗電量KW3893238654每天總電費元2618734533每天節(jié)省費用元83460每年天數2020每年電費元523737690651每年節(jié)省費用元16691575%負荷每天總負荷RT3064330643每天總耗電量KW2970529738每天總電費元1797626542每天節(jié)省費用元85660每年天數8080每年電費元14380882123384每年節(jié)省費用元68529650%負荷每天總負荷RT2042820428每天總耗電量KW2096721282每天總電費元1225018736每天節(jié)省費用元64860每年天數6060每年電費元7349811124143每年節(jié)省費用元38916125%負荷每大總負荷RT1021410214每大總耗電量KW1215212136每天總電費元522610562每天節(jié)省費用元53360每年天數2020每年電費元104514211235每年節(jié)省費用元106722每年總運行費萬元2