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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(tuán)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(xiàng)目。該項(xiàng)目由北京建工總機(jī)電設(shè)備安裝工程有限公司*項(xiàng)目部進(jìn)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(jī)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(jià)的低谷電力儲(chǔ)存冷量，補(bǔ)充在電力高峰期的空調(diào)冷負(fù)荷需要，節(jié)約系統(tǒng)運(yùn)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(tuán)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(xiàng)目。該項(xiàng)目由北京建工總機(jī)電設(shè)備安裝工程有限公司*項(xiàng)目部進(jìn)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(jī)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(jià)的低谷電力儲(chǔ)存冷量，補(bǔ)充在電力高峰期的空調(diào)冷負(fù)荷需要，節(jié)約系統(tǒng)運(yùn)行成本?！　?/p>

二、設(shè)備配置　　
    （一）冷源　　

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

    （二）冷卻塔:大連斯頻得　　

    冷卻塔共計(jì)5臺(tái)，CTA-600UFWS兩臺(tái)，CTA-450UFWS三臺(tái)?！　?/p>

    （三）板式換熱器:丹麥APV　　板式換熱器共計(jì)3臺(tái)，選用APV板式換熱器J185-MGS16/16?！　?/p>

    （四）蓄冰槽（現(xiàn)場加工）　　

    蓄冰槽共有六臺(tái)，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(jì)4臺(tái)，其中1臺(tái)備用，并配4臺(tái)變頻器?！　?/p>

    （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(tái)，其中1臺(tái)備用?！　?/p>

三、運(yùn)行策略:
    （一）負(fù)荷說明　　

    根據(jù)建筑使用情況及初步設(shè)計(jì)估算結(jié)果，整幢大樓的尖峰冷負(fù)荷為11428KW（3250RT）。由于氣溫變化，空調(diào)系統(tǒng)在整個(gè)運(yùn)行期間日負(fù)荷大小會(huì)有變化，根據(jù)負(fù)荷分布情況，計(jì)算出*負(fù)荷情況逐時(shí)空調(diào)負(fù)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(jì)日*負(fù)荷如下:zui大小時(shí)冷負(fù)荷:11428KW（3250RT）　　

    設(shè)計(jì)日冷負(fù)荷:151705KWH（43144RTH）　　

    zui大小時(shí)基載冷負(fù)荷:2286KW（650RT）　　

    扣除基載冷負(fù)荷后的zui大小時(shí)冷負(fù)荷:9142.33KW（2600RT）　　

    扣除設(shè)計(jì)日基載冷負(fù)荷后冷負(fù)荷:96852.4KWH（27544RTH）　　

    （二）系統(tǒng)流程簡述

    本設(shè)計(jì)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(jī)置于蓄冰裝置上游。系統(tǒng)中設(shè)有板式熱交換器3臺(tái)，每臺(tái)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(fù)荷的水回路隔離開，保證乙二醇僅在蓄冰循環(huán)中流動(dòng)，而不流經(jīng)各空調(diào)負(fù)荷回路，可減少乙二醇用量并避免乙二醇在空調(diào)負(fù)荷回路中的泄漏。乙二醇回路中設(shè)有4個(gè)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥CV1,CV2,CV8CV9，根據(jù)冷負(fù)荷變化，通過電動(dòng)調(diào)節(jié)閥CV1,CV2調(diào)節(jié)進(jìn)入蓄冰裝置的乙二醇流量，保證進(jìn)入板式熱交換器的乙二醇側(cè)溫度恒定并滿足冷負(fù)荷需求。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥CV8.CV9調(diào)節(jié)進(jìn)入板式熱交換器的乙二醇流量，保證進(jìn)入板式熱交換器的水側(cè)溫度恒定并滿足冷負(fù)荷需求。同時(shí)，空調(diào)冷凍水回路采用的是二級(jí)泵系統(tǒng)，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用?！　?/p>

    本工程zui大蓄冰容量31787.2KW（9040RT），分6個(gè)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(biāo)準(zhǔn)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(jī)組，基載冷水機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行，不足冷量由融冰輸出供給。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中同時(shí)考慮備用問題，當(dāng)任意一臺(tái)機(jī)組發(fā)生故障時(shí)，開啟備用基載冷水機(jī)組滿足空調(diào)供冷的需求。當(dāng)任意一臺(tái)雙工況冷水機(jī)組發(fā)生故障時(shí)，開啟備用基載冷水機(jī)組，滿足第二天空調(diào)供冷的需求，當(dāng)任意一個(gè)分區(qū)的蓄冰槽發(fā)生故障時(shí)，開啟備用基載冷水機(jī)組，滿足空調(diào)供冷的需求?！　?/p>

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

    （三）蓄冰運(yùn)行策略　　

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

四、運(yùn)行情況比較:
    由于北京地區(qū)電網(wǎng)采用了峰谷電價(jià)政策，高峰電價(jià)與低谷電價(jià)已達(dá)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(yùn)行費(fèi)用?，F(xiàn)階段，峰谷分時(shí)電價(jià)如下表:　　

    乙二醇系統(tǒng)的控制根據(jù)電力負(fù)荷的峰谷時(shí)段（電價(jià)的高低）和空調(diào)負(fù)荷的要求，整個(gè)蓄冰制冷系統(tǒng)能自動(dòng)切換系統(tǒng)的運(yùn)行工況:

    （1）雙工況主機(jī)制冰模式

    （2）雙工況主機(jī)+融冰供冷模式（滿負(fù)荷情況）

    （3）融冰單供冷模式（部分負(fù)荷情況）?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)工況要求，自動(dòng)開關(guān)電動(dòng)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(tái)數(shù)調(diào)節(jié)控制融冰速度及供水溫度?！　?/p>

    1.雙工況主機(jī)制冰模式:23∶00～7∶00　　

    在此時(shí)段內(nèi)為電力低谷期，電價(jià)低廉。雙工況主機(jī)設(shè)定為制冰工況并滿負(fù)荷運(yùn)行，所制得的冷量全部以冰形式存儲(chǔ)起來，以供冷負(fù)荷高峰期使用。開啟雙工況主機(jī)和乙二醇泵，在雙工況主機(jī)、乙二醇泵和儲(chǔ)冰槽之間形成一個(gè)制冰循環(huán)。在電力低谷期，充分利用低谷廉價(jià)電力，三臺(tái)雙工況主機(jī)全力制冰，制冷機(jī)組首先使回路顯熱降溫，直降到蓄冷球相變溫度，達(dá)到相變溫度后，隨著吸收機(jī)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(jī)組所產(chǎn)的冷量，至制冷機(jī)組產(chǎn)生的冷凍流體溫度也略降至相變結(jié)束時(shí)對(duì)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?yàn)橹票鶗r(shí)主機(jī)的效率受到室外空氣參數(shù)系統(tǒng)設(shè)定的影響，達(dá)到設(shè)計(jì)蓄冰量所需要的時(shí)間可能超過或短于電力低谷時(shí)段，如果超過電力低谷時(shí)段，系統(tǒng)會(huì)在早晨電力平峰期甚至電力高峰期制冰，系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用增加;如果短于電力低谷期，則會(huì)造成系統(tǒng)在達(dá)到設(shè)計(jì)蓄冰量以后無效或低效運(yùn)行（主機(jī)出口溫度很低），系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用也會(huì)增加。所以應(yīng)該在電力低谷期，充分用足制冷機(jī)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(shí)間程序指使為非儲(chǔ)冰時(shí)間?！　?/p>

    ②當(dāng)制冰主機(jī)出口溫度低于-7℃（可調(diào)）時(shí)或儲(chǔ)冰裝置的進(jìn)出溫差降到1.5℃（可調(diào)）?！　?/p>

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

    當(dāng)用戶冷負(fù)荷大于制冷機(jī)組所產(chǎn)生的冷量時(shí)，需要蓄冷槽與制冷機(jī)組同時(shí)供冷，即聯(lián)供運(yùn)行。在此時(shí)段雙工況主機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行，不足冷量由融冰滿足，融冰供冷量根據(jù)負(fù)荷變化由電動(dòng)調(diào)節(jié)閥CV1、CV2來調(diào)節(jié)。開啟雙工況主機(jī)，乙二醇泵和冷凍水泵。在雙工況主機(jī)、乙二醇泵和板換形成一個(gè)供冷循環(huán)。乙二醇泵把主機(jī)的冷量輸送到板換，冷凍水和乙二醇溶液在板換進(jìn)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(jī)優(yōu)先。微機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)動(dòng)態(tài)負(fù)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(dāng)天基本用盡，又不能出現(xiàn)zui后幾小時(shí)蓄冷系統(tǒng)供不應(yīng)求，使冰蓄冷系統(tǒng)運(yùn)行到的效果?！　?/p>

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

    在此時(shí)段內(nèi)為電力平價(jià)期，電價(jià)適中。雙工況主機(jī)設(shè)定為制冷工況并滿負(fù)荷運(yùn)行，滿足空調(diào)冷負(fù)荷需要。開啟雙工況主機(jī)、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(jī)降溫（7℃），主機(jī)的設(shè)定出口溫度為5℃，然后進(jìn)入儲(chǔ)冰槽，儲(chǔ)冰槽閥門處于調(diào)節(jié)狀態(tài)，經(jīng)過儲(chǔ)冰槽冷卻的乙二醇溶液在閥門的調(diào)節(jié)下達(dá)到設(shè)定的供水溫度4℃，供給板換。同時(shí)通過調(diào)節(jié)CV8閥門控制板換二次側(cè)的供水溫度?！　?/p>

    4.融冰單供冷模式（部分負(fù)荷情況）:8∶00～11∶00;18∶00～23∶00　　在此時(shí)段內(nèi)電力高價(jià)期。融冰供冷滿負(fù)荷運(yùn)行，不足冷量由雙工況主機(jī)滿足，滿足空調(diào)冷負(fù)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(yùn)行成本。融冰供冷量根據(jù)負(fù)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(jì)溫度（如7℃）。此時(shí),主機(jī)退出運(yùn)行,主機(jī)的旁通CV12打開，乙二醇溶液不在流經(jīng)主機(jī)，直接進(jìn)入冰槽，通過變頻有效節(jié)省能耗。某些季節(jié)冷負(fù)荷低時(shí)往往只靠釋冷便能滿足冷負(fù)荷，要求微機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)動(dòng)態(tài)蓄冷負(fù)荷預(yù)測，自動(dòng)地控制系統(tǒng)的運(yùn)行方式，使冰蓄冷系統(tǒng)運(yùn)行在*狀態(tài)，以達(dá)到削峰填谷節(jié)約能源的目的?！　?/p>

    5.備份模式:7∶50～8∶00　　

    在此時(shí)段內(nèi)由于沒有其它負(fù)荷，此間系統(tǒng)中除基載主機(jī)及相應(yīng)設(shè)備正常工作，提供該建筑的基本冷負(fù)荷外，所有設(shè)備均停止運(yùn)行，整個(gè)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(shí)際情況組成其他模式?！　?/p>

五、冰蓄冷系統(tǒng)自動(dòng)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(duì)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(fù)荷降低所需開啟的一次冷凍水泵臺(tái)數(shù)減少，對(duì)應(yīng)的板換開啟臺(tái)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(dòng)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?！　?/p>

    2.冷卻水系統(tǒng)的控制　　

    根據(jù)主機(jī)（基載主機(jī)和雙工況主機(jī)）的開啟狀態(tài)開啟相應(yīng)的冷卻水泵，冷卻水泵、主機(jī)、冷卻塔和電動(dòng)閥門形成聯(lián)鎖。同時(shí)，通過電動(dòng)閥門調(diào)節(jié)，冷卻水泵、主機(jī)和冷卻塔能互為備用，即當(dāng)其中二種設(shè)備同時(shí)發(fā)生故障時(shí)，可以自動(dòng)開起非對(duì)應(yīng)的設(shè)備，通過閥門自動(dòng)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(jìn)水溫度）調(diào)節(jié)冷卻塔風(fēng)機(jī)、臺(tái)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(jī)所要求的zui低冷卻水供水溫度，同時(shí)盡可能使冷卻水回水溫度降低，以提高主機(jī)的制冷效率?！　?/p>

    3.整個(gè)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(hù)外，還應(yīng)充分利用主機(jī)停機(jī)后管道系統(tǒng)中的冷量。主機(jī)，如果主機(jī)需要開啟，則力求使主機(jī)處于滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)當(dāng)天冰必須能全部用完;同時(shí)以末端空調(diào)冷負(fù)荷?！　?/p>

    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(jī)）—乙二醇泵—雙工況主機(jī)。　　

    停機(jī)順序:雙工況主機(jī)（基載主機(jī)）—冷卻塔—冷卻水泵—乙二醇泵—冷凍水泵。以上括號(hào)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(shí)間間隔在自控程序中編制完成，自控系統(tǒng)的實(shí)際操作中可以做到根據(jù)工況預(yù)測開機(jī)?！　?/p>

    （2）系統(tǒng)運(yùn)行模式的控制　　

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

    主機(jī)優(yōu)先:在設(shè)計(jì)日工況下（冷負(fù)荷大），采用主機(jī)優(yōu)先的模式，冷負(fù)荷高峰時(shí)段內(nèi)主機(jī)的容量不能滿足冷負(fù)荷需求，通過融冰來補(bǔ)充能量。這時(shí)主機(jī)在空調(diào)制冷工況下運(yùn)行，滿足部分冷負(fù)荷的需要，其他的冷負(fù)荷有融冰滿足?！　?/p>

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

    當(dāng)系統(tǒng)尚不能全融冰供冷即必須開啟一臺(tái)或多臺(tái)主機(jī)補(bǔ)充冷量時(shí)，控制系統(tǒng)根據(jù)測出的末端負(fù)荷（流量和冷凍水供回水溫差的函數(shù)），判斷出主機(jī)開啟的zui少臺(tái)數(shù)，使必須運(yùn)行的主機(jī)盡可能在高負(fù)荷率下工作，提高整個(gè)系統(tǒng)的功率。避免所有主機(jī)都在低負(fù)載率下以很低的效率運(yùn)行，造成系統(tǒng)效率降低。　　

    （3）板換的防凍保護(hù)　　

    板換凍結(jié)的原因是系統(tǒng)處于制冰供況時(shí)，板換乙二醇側(cè)的閥門關(guān)閉不嚴(yán)，低溫的乙二醇溶液流經(jīng)板換，而水側(cè)處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以水就會(huì)有結(jié)冰的可能?！　?/p>

    首先，電動(dòng)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(shí)，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(tái)板換的乙二醇的進(jìn)口處安裝溫度傳感器，當(dāng)溫度傳器檢測到乙二醇進(jìn)口的溫度為1℃時(shí)，開啟板換所對(duì)應(yīng)的冷凍水泵。在系統(tǒng)制冰時(shí)同時(shí)供冷，則檢測到板換出口溫度為1℃時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)?！?/p>

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(gè)，潛熱133.4KJ/個(gè)。　　

    2.整個(gè)蓄冰系統(tǒng)由充滿冰球的貯冰槽組成,承壓為0.035Mpa;整個(gè)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(diǎn)。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)?！　?/p>

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

    本工程采用了單螺桿壓縮機(jī)，制冷劑采用HCFC22。單螺桿機(jī)其結(jié)構(gòu)簡單，軸承受力負(fù)荷小，運(yùn)動(dòng)部件之間無磨損，所以使用壽命長、振動(dòng)小、制冷效率高。正由于螺桿機(jī)的*性能，在調(diào)試過程中，當(dāng)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，單臺(tái)主機(jī)實(shí)際耗電300kW。采用雙工況的單螺桿機(jī)是空調(diào)蓄冷模式?jīng)Q定的?！　?/p>

    4.蓄冰空調(diào)系統(tǒng)流程配置:　　

    蓄冰空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中有兩種運(yùn)行工況，即蓄冰工況和放冷工況。在蓄冰工況時(shí)，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(chǔ)存起來。在放冷工況時(shí)，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?！　?/p>

    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?！　?/p>

    ①并聯(lián)流程系統(tǒng)中制冷機(jī)與蓄冰槽處于并聯(lián)位置，當(dāng)zui大負(fù)荷時(shí)可以聯(lián)合供冷。該模式可以實(shí)現(xiàn)蓄冰、蓄冷并供冷、融冰供冷、制冷機(jī)直接供冷等多種運(yùn)行工況?！　?/p>

    特點(diǎn):并聯(lián)流程在發(fā)揮制冷機(jī)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?！　?/p>

    ②串聯(lián)流程系統(tǒng)中制冷機(jī)與蓄冰槽處于串聯(lián)位置，以一臺(tái)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?！　?/p>

    特點(diǎn):串聯(lián)流程可保持恒定的供冷溫度，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，在自控方面也較并聯(lián)流程簡單?！　?/p>

    根據(jù)系統(tǒng)流程的特點(diǎn)及工程使用的要求，在本工程中采用了串聯(lián)流程?！　?/p>

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

    ①據(jù)用戶冷負(fù)荷的需求，按電費(fèi)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，自動(dòng)設(shè)置蓄冷系統(tǒng)*的運(yùn)行方式，降低整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用;　　

    ②充分利用蓄冷裝置的容量，當(dāng)日應(yīng)盡量把所蓄冷量用盡，以發(fā)揮夜間機(jī)組制冷的能力，減少白天運(yùn)行的容量?！　?/p>

    ③自動(dòng)檢測系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，保障冰蓄冷系統(tǒng)主要設(shè)備正常、安全運(yùn)行、自動(dòng)記錄系統(tǒng)運(yùn)行的參數(shù)，顯示系統(tǒng)運(yùn)行流程圖和打印系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)報(bào)表。　　

七、工程設(shè)計(jì)施工中應(yīng)注意的問題及特點(diǎn):　　
    1.蓄冰槽容量不宜過大，會(huì)使蓄冰槽因自重變形，必須增加槽的壁厚以及進(jìn)行加固，還會(huì)給制作安裝和運(yùn)輸帶來困難，同時(shí)也增加了費(fèi)用。在蓄冰槽的擴(kuò)散管的排布上，會(huì)因擴(kuò)散管的排布過密而浪費(fèi)大量的空間，還會(huì)影響凍冰及融冰的效果?！　?/p>

    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(jià)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?！　?/p>

    3.乙二醇溶液*的價(jià)格大約是7100元/噸，價(jià)格昂貴。在系統(tǒng)中，如果因?yàn)闄z修或系統(tǒng)滲漏會(huì)造成很大的不必要的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)對(duì)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(shí)系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的嚴(yán)密性試驗(yàn)。如果有可能在乙二醇溶液充注前進(jìn)行水溶液的試運(yùn)轉(zhuǎn)，觀察整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況;及自控系統(tǒng)的測點(diǎn)及電動(dòng)閥門的動(dòng)作配合。　　

    4.蓄冰槽在安裝過程中,槽與下面的支撐必須進(jìn)行隔冷處理,以免局部形成冷橋，槽的本體必須進(jìn)行絕熱保溫設(shè)計(jì)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(shí)的運(yùn)行中會(huì)造成非常大的浪費(fèi)。所以蓄冰槽的本體的保溫厚度應(yīng)大于標(biāo)準(zhǔn)工況的冷凍水的保溫厚度，保溫層應(yīng)嚴(yán)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(jì)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(kuò)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?！　?/p>

    6.在蓄冰槽的設(shè)計(jì)中還考慮人孔以便填充球，在填充蓄冰球時(shí)，對(duì)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(shí)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(kuò)散）;同時(shí)水不宜過多，不利于冰球填滿整個(gè)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(gè)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(jìn)行熱交換）。本工程在設(shè)計(jì)中采用了間接連接，乙二醇溶液于在制冷機(jī)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(gè)好處:　　

    A、乙二醇溶液于制冷機(jī)房用，用量少;　　

    B、減少在大樓內(nèi)部存在因檢修和維護(hù)造成乙二醇溶液泄漏的問題?！　?/p>

    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(hù)空調(diào)制冷主機(jī);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(jià)僅僅是增加了一臺(tái)熱交換器?！　?/p>

    8.本工程采用了部分蓄冰的控制策略而且是制冷機(jī)優(yōu)先，這樣制冷主機(jī)的容量可以大大減少，同時(shí)也減少了電力增容費(fèi)，在負(fù)荷較低時(shí)盡量利用所蓄的冰?！　?/p>

    9.在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮到:乙二醇溶液受球內(nèi)介質(zhì)相變時(shí)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(bǔ)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(shí)進(jìn)行補(bǔ)液。　　

    設(shè)置溶液補(bǔ)給箱有以下作用:　　

    ①既可方便地給系統(tǒng)補(bǔ)充乙二醇溶液，又便于檢查乙二醇溶液濃度?！?/p>

    ②當(dāng)蓄冰球相變時(shí)，體積膨脹使膨脹箱中的溶液容納不下而溢流至補(bǔ)給箱

    ③在系統(tǒng)檢修或維護(hù)中的補(bǔ)液及乙二醇液體的回收再利用，有利于減少運(yùn)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(hù)膜，防腐劑須符合環(huán)保要求?！　?/p>

    11.閥門的選擇上應(yīng)注意的問題:　　

    ①電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、開關(guān)閥門的密閉性能應(yīng)嚴(yán)格要求;在整個(gè)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(huì)運(yùn)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(yùn)行;如果板換的乙二醇側(cè)關(guān)閉不嚴(yán)有泄漏，會(huì)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(dòng)蝶閥。　　

    ②電動(dòng)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(dòng)運(yùn)行。

    ③電動(dòng)閥門必須有方便的手動(dòng)調(diào)節(jié)裝置?！　?/p>

    12.設(shè)備投資及運(yùn)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(yùn)行費(fèi)用136萬元/年;　　

    ③以空調(diào)設(shè)備運(yùn)行年限20年計(jì),蓄冰系統(tǒng)共可節(jié)約2720萬元;經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^;　　

    ④系統(tǒng)的工作壓力和溫度較低，安全可靠。機(jī)組采用智能控制，實(shí)行遠(yuǎn)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(yùn)行,減少不必要的損失;

    ⑥隨著國家電力政策對(duì)削峰填谷的進(jìn)一步傾斜,鼓勵(lì)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(duì)獨(dú)立的冷源，增加了集中空調(diào)系統(tǒng)的可靠性?！　?/p>

    13.運(yùn)行管理:　　

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

    1、冷水機(jī)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(jìn)水口?！　?/p>

    ②板換的冰凍保護(hù):在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)測板換冷凍水側(cè)的運(yùn)行情況。如發(fā)現(xiàn)水流速度過低，水流進(jìn)出口壓差異常;出口溫度過低;因及時(shí)進(jìn)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?！　?/p>

    ③冰球的保護(hù):在系統(tǒng)運(yùn)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(yùn)行情況;無法直觀進(jìn)行監(jiān)測。一旦冰球損壞，封裝液體進(jìn)入乙二醇溶液;將嚴(yán)重降低抗凍能力。依靠簡單的乙二醇補(bǔ)充是無法彌補(bǔ)的。所以在冰球的灌裝中，應(yīng)嚴(yán)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(qiáng)度?！　?/p>

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

    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(jì)入供電增容費(fèi)及用電集資費(fèi)等，有可能投資相當(dāng)或增加不多?！　?/p>

    4.空調(diào)蓄冷系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用由于電力部門實(shí)施分峰谷、分時(shí)電價(jià)政策，比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)要低，分時(shí)電價(jià)差值愈大，得益愈多?！　?/p>

    5.空調(diào)蓄冷系統(tǒng)中制冷設(shè)備負(fù)荷運(yùn)行的比例增大，狀態(tài)穩(wěn)定，提高了設(shè)備利用率?！　?/p>

    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?！　?/p>

    7.蓄冷系統(tǒng)在充冷運(yùn)行時(shí)，基本可滿負(fù)荷運(yùn)行，且夜間冷卻水溫較低，有利于制冷效率提高。