一、水蓄冷系統(tǒng)的原理

1、空調(diào)誰(shuí)蓄冷的構(gòu)成和原理流程圖

水蓄冷的主要組成部分：制冷機(jī)組、蓄冷水池（蓄冷罐）、板式換熱器、供冷水泵、蓄冷水泵、放冷水泵、冷卻塔和冷卻水泵。與常規(guī)制冷系統(tǒng)相比，水蓄冷系統(tǒng)比常規(guī)系統(tǒng)多蓄冷水池（蓄冷罐）、板式換熱器、蓄冷水泵和放冷水泵等設(shè)備。

2、大溫差水蓄冷典型系統(tǒng)的原理

系統(tǒng)的基本組成如圖所示（可以部分地下或者全地下結(jié)構(gòu)）?？照{(diào)投入運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，閥K熱、K冷開(kāi)啟，K旁關(guān)閉。供冷泵的啟停及其出口閥開(kāi)度由樓宇的需冷量而定，冷水機(jī)和充冷泵的開(kāi)停則由電價(jià)的時(shí)段劃分而定，二者互不干擾。

2.1、充冷工況：電力低價(jià)時(shí)段，冷水機(jī)滿載運(yùn)轉(zhuǎn)，其輸出水量G1大於樓宇所需的冷凍水量G2，余量G3=G1-G2自貯柜“冷端”輸入經(jīng)均流布水環(huán)槽注入貯柜底部。柜內(nèi)冷凍水與回水的交界面上升，升達(dá)上布水環(huán)槽上緣，充冷過(guò)程終結(jié)。

2.2、放冷工況：樓宇所需冷凍水量G2大於冷水機(jī)出水量G1時(shí)，G3=G1-G2<0，自貯柜底部輸出的冷凍水經(jīng)供冷泵饋至樓宇，在換熱升溫后經(jīng)K熱返回貯柜上布水環(huán)槽。貯柜內(nèi)，冷凍水與回水的界面下降。

3、水蓄冷空調(diào)的適用場(chǎng)合

水蓄冷空調(diào)由于在夜間需要開(kāi)動(dòng)制冷機(jī)組進(jìn)行蓄冷，因此它最適合在夜間沒(méi)有供冷要求或僅需部分供冷的場(chǎng)所。適合采用水蓄冷技術(shù)的具體場(chǎng)合與冰蓄冷空調(diào)相同。

與冰蓄冷技術(shù)相比，水蓄冷技術(shù)顯著節(jié)省了投資總額，而且不但適用于新建項(xiàng)目，也適合應(yīng)用于改造項(xiàng)目。對(duì)原有系統(tǒng)在無(wú)需進(jìn)行任何改動(dòng)的情況下，只需在原系統(tǒng)中添加水蓄冷設(shè)備所需的管路即可，對(duì)原有系統(tǒng)沒(méi)有任何影響。

4、如何選擇水蓄冷或冰蓄冷方式改造？

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提高。中央空調(diào)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其耗電量也越來(lái)越大，一些大中城市中央用電量已占其高峰用電量的20%以上，使得電力系統(tǒng)峰谷負(fù)荷差加大，電網(wǎng)負(fù)荷率下降，電網(wǎng)不得不實(shí)行拉閘限電，嚴(yán)重制約著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，對(duì)人們正常的生活帶來(lái)不少影響。解決該問(wèn)題的有效辦法之一是應(yīng)用于蓄冷技術(shù)，將空調(diào)用電從白天高峰期轉(zhuǎn)移到夜間低谷期，均衡城市電網(wǎng)負(fù)荷，達(dá)到多峰填谷的目的，蓄冷技術(shù)的原理，簡(jiǎn)而言之，是利用夜間電網(wǎng)多余的谷荷電力繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)制冷機(jī)制冷，并以冰的形式儲(chǔ)存起來(lái)，在白天用電高峰時(shí)將冰融化提供空調(diào)服務(wù)，從而避免中央空調(diào)爭(zhēng)用高峰電力，最常用的蓄冷方式主要有兩大類：冰蓄冷和水蓄冷。

4.1、冰蓄冷

顧名思義蓄冷介質(zhì)以冰為主，不同的制冰方式，構(gòu)成不同的蓄冷系統(tǒng)。蓄冷系統(tǒng)的思想通常有兩種，完全蓄冷與部分蓄冷。因?yàn)椴糠中罾浞绞娇梢韵鳒p空調(diào)制冷系統(tǒng)高峰耗電量，而且初投資夜間比較低所以目前采用較多，在確定部分負(fù)荷蓄冷系統(tǒng)的裝置容量時(shí)，一般有兩種情況，

4.1.1、空調(diào)系統(tǒng)夜間不運(yùn)行，僅白天運(yùn)行，或者夜間運(yùn)行的空調(diào)負(fù)荷較小，在這種情況下，選擇制冷機(jī)的最佳平衡計(jì)算公式應(yīng)為：

Qc=Q/（N1+Cf*N2）

Qs= N2* Cf *Qc，

式中 Q：以空調(diào)工況為基點(diǎn)時(shí)的制冷機(jī)制冷量(kw)，

Qs：蓄冰槽容量(KWH)；

N1：白天制冷主機(jī)在空調(diào)工況下的運(yùn)行小時(shí)數(shù)，由于白天制冷機(jī)不一空均為滿載運(yùn)行，計(jì)算時(shí)該值可?。?.8-1.0）N.

N2：夜間制冷主機(jī)在蓄冷工況下的運(yùn)行小時(shí)數(shù)。

Cf：冷水機(jī)組系數(shù)，即冷水機(jī)組蓄冰工況制冷能力與空調(diào)工況制冷能力的比值，一般活塞式與離心式冷水機(jī)組約為0.65，螺桿式冷水機(jī)組約為0.70.它取決于工況的溫度條件和機(jī)組型號(hào)。

　　根據(jù)這個(gè)公式，就可得出應(yīng)配置的冷水機(jī)組的制冷能力與蓄冰槽容量。

4.1.2、空調(diào)系統(tǒng)部分夜間運(yùn)行，而且所需的冷負(fù)荷比較大。在這種情況下，我樣一般以夜間所需的冷負(fù)荷為依據(jù)。選擇基載主機(jī)。然后從總負(fù)荷中扣除基載主機(jī)所承擔(dān)的負(fù)荷，再按第一種情況合理配制冷水機(jī)與蓄冰槽。

4.2、水蓄冷

水蓄冷是利用3-7℃的低溫水進(jìn)行蓄冷，可直接與常規(guī)系統(tǒng)區(qū)配，無(wú)需其它專門(mén)設(shè)備。其優(yōu)點(diǎn)是：投資省，維修費(fèi)用少，管理比較簡(jiǎn)單。但由于水的蓄能密度低，只能儲(chǔ)存水的顯熱，故蓄水槽上地面積大。如若利用高層建筑內(nèi)的消防水池，在確定制冷機(jī)容量與蓄冷槽的容量時(shí)，可根據(jù)消防水池的容量來(lái)計(jì)算出蓄冷量，然后根據(jù)剩余負(fù)荷量來(lái)確定制冷機(jī)組的制冷量。最后校核一下冷水機(jī)組能否滿足夜間蓄冷的需要。

4.3、冰蓄冷系統(tǒng)和水蓄冷系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)比較分析

某高層建筑總建筑面積15000m2，空調(diào)面積12000m2，建筑物總高度54M為高一類工程。其功能主要以辦公為主，空調(diào)運(yùn)行時(shí)間為8：00-18：00，消防水池的有效容積為600m3.設(shè)計(jì)日全日最高負(fù)荷為：1232KW；設(shè)計(jì)日全日總冷量9854kwH，

4.3.1、水蓄冷系統(tǒng)：

因?yàn)槌Ｒ?guī)頓漢布什螺桿機(jī)低溫保護(hù)溫度為4℃，我們?cè)O(shè)定水池取冷溫度為5.5℃，回水溫度12℃，則總蓄冷量為4524KW，考慮到冷量損失，我們確定實(shí)際能夠利用的冷量為4060KW，其負(fù)擔(dān)的空調(diào)面積數(shù)為5000M2，制冷主機(jī)的容量為6844KW，蓄冷量占總冷量的比率為場(chǎng)4060/9854=41%，我們選用696KW立式螺桿機(jī)組一臺(tái)，滿足夜間蓄冷池的蓄冷要求。

因水池供冷為開(kāi)式系統(tǒng)，為節(jié)省空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用，應(yīng)最大限度地降低蓄冷池供冷泵的揚(yáng)程，我們?cè)谶M(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，將整幢主樓分成高、低兩個(gè)區(qū)，低區(qū)空調(diào)面積5000m2，采用蓄冷池供冷，為開(kāi)式系統(tǒng)，高區(qū)空調(diào)面積7000m2，采用制冷機(jī)組供冷，為閉式系統(tǒng)。

4.3.2、冰蓄冷系統(tǒng)

　　我們采用部分蓄冷方式，根據(jù)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根據(jù)上式我們選用一臺(tái)700KW雙工況水冷螺桿機(jī)組，蓄冰槽的蓄冷量為3920kwH。

　　其冷凍站配置及概算如下：

以上分析比較來(lái)看，水蓄冷系統(tǒng)不僅從節(jié)能而且從節(jié)省初投資方面都具有很大的優(yōu)越性，它充分利用了建筑的消防水池，不再占用建筑面積，節(jié)省了機(jī)房面積，但我們不能因此而完全肯定水蓄冷，否定冰蓄冷。

他們各用各自的適用范圍，下面我們來(lái)分析一下：

根據(jù)公式Qc=Q/（N1+Cf*N2） Qs=N2*Cf*Qc； 我們可得出蓄冷比率：η=Qs/Q=（N2*Cf*Qc）/Q=（N2*Cf*Qc）/[（N1+Cf*N2）×（N2*Cf*Qc）/Q]=1/[1+（N1/（Cf*N2））

　　對(duì)于一般的辦公建筑來(lái)說(shuō)，N1、Cf、N2均為確定值，分別為8.5，8，0.7，則η=1（1+8.5/0.7×8）=39.7%

在這個(gè)比率下，制冷機(jī)與蓄冷槽容量配置為最佳，對(duì)冰蓄冷而言，因蓄冰槽可根據(jù)蓄冷量的大小來(lái)配置，不受任何限制，我們就可根據(jù)這一比率來(lái)確定蓄冷量，從而配置出相應(yīng)的制冷機(jī)與蓄冰槽，

但對(duì)水蓄冷而言，因?yàn)樗玫氖窍浪?，而建筑物消防水池的容積只與建筑物的性質(zhì)及使用功能有關(guān)，與建筑面積沒(méi)有關(guān)系，那么在這一條件下限制下，對(duì)于空調(diào)面積只與建筑物的性質(zhì)及使用功能有關(guān)，與建筑面積沒(méi)有關(guān)系。

那么在這一條件下，對(duì)空調(diào)面積較小的建筑物來(lái)說(shuō)，水池所蓄存的冷量占全日總冷量的比率＜39.7%，則我們建議采用冰蓄冷系統(tǒng)，對(duì)空調(diào)面積較大的建筑物來(lái)說(shuō)，水池所蓄存的冷量占全日總冷量的比率≥39.7%則我們應(yīng)采用水蓄冷系統(tǒng)，同時(shí)應(yīng)與水系統(tǒng)的分區(qū)結(jié)合起來(lái)。

二、水蓄冷簡(jiǎn)介

空調(diào)蓄能技術(shù)是一種最有效地獲取分時(shí)電價(jià)差效益、節(jié)省電制冷或電制熱運(yùn)行電費(fèi)的技術(shù)。在國(guó)外已經(jīng)是一項(xiàng)成熟的技術(shù)，目前國(guó)內(nèi)正在大面積推廣應(yīng)用。由佩爾優(yōu)公司首任蓄冷總工程師徐威先生主持研究開(kāi)發(fā)、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“大溫差水蓄冷中央空調(diào)水蓄冷系統(tǒng)”是目前世界上最先進(jìn)的水蓄冷系統(tǒng)，其所有指標(biāo)都超過(guò)了美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家類似系統(tǒng)的技術(shù)水平。目前我國(guó)大溫差水蓄冷中央空調(diào)蓄冷系統(tǒng)都是采用佩爾優(yōu)的發(fā)明專利（專利號(hào)：ZL97116453.3）技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，其中多數(shù)項(xiàng)目是由佩爾優(yōu)以合同能源管理的商業(yè)模式建設(shè)而成。

　　水蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)是將冷量以顯熱或潛熱的形式儲(chǔ)存在某種介質(zhì)中，并在需要時(shí)能夠從儲(chǔ)存冷量的介質(zhì)中釋放出冷量的空調(diào)系統(tǒng)。水蓄冷是空調(diào)蓄冷的重要方式之一，利用水的顯熱儲(chǔ)存冷量。水蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)是用水為介質(zhì)，將夜間電網(wǎng)多余的谷段電力(低電價(jià)時(shí))與水的顯熱相結(jié)合來(lái)蓄冷，以低溫冷凍水形式儲(chǔ)存冷量，并在用電高峰時(shí)段(高電價(jià)時(shí))使用儲(chǔ)存的低溫冷凍水來(lái)作為冷源的空調(diào)系統(tǒng)。

三、實(shí)施水蓄冷的基本條件

1、有可執(zhí)行峰谷電價(jià)的供電政策或有對(duì)蓄能優(yōu)惠的電價(jià)政策。

2、以冷凍水為冷源的電制冷空調(diào)系統(tǒng)，低電價(jià)時(shí)段有空余的制冷機(jī)組作蓄冷用。

3、建筑物中具有可利用的消防水池或可建蓄水池的空間(綠地、露天停車地下，空閑地或可作水池的地下室等)。

四、水蓄冷技術(shù)特點(diǎn)

1、獲取分時(shí)供電政策的電價(jià)差，“高拋低吸”，大量節(jié)省運(yùn)行電費(fèi)；

2、節(jié)約電能；

A、年總的開(kāi)機(jī)臺(tái)時(shí)數(shù)少于常規(guī)系統(tǒng)；

B、當(dāng)夜間蓄冷時(shí)，氣溫降低，冷卻效果提高，機(jī)組處于高效運(yùn)轉(zhuǎn)，效率可提高6-8%，空調(diào)系統(tǒng)總的節(jié)電率不低于10%。

3、由于夜間已蓄冷，白天在突然停電時(shí)，只需較少的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)水泵和末端空調(diào)馬達(dá)，即可維持空調(diào)系統(tǒng)供冷。

4、提高了空調(diào)的品質(zhì)，即需即供，供冷速度快?？砂葱枵{(diào)節(jié)供冷量，對(duì)供冷量的調(diào)節(jié)快捷而方便，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、安全。

5、適用于空調(diào)系統(tǒng)的擴(kuò)容改造，可不增加制冷機(jī)組容量而達(dá)到增加供冷量的目的，只需在原系統(tǒng)中添加水蓄冷設(shè)備和所需的管路即可，對(duì)原有系統(tǒng)沒(méi)有任何影響。

6、對(duì)于新裝系統(tǒng)，可以減少裝機(jī)容量，節(jié)約機(jī)組和配電設(shè)施的投資。

7、可利用消防水池以及現(xiàn)有的蓄水設(shè)施或建筑物地下室等作為蓄冷池。

8、蓄冷池可實(shí)現(xiàn)蓄熱和蓄冷雙重用途。

9、與常規(guī)空調(diào)一樣，操作和維修方便，操作人員無(wú)需專門(mén)技術(shù)培訓(xùn)。

五、空調(diào)蓄冷是社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)？

1、分時(shí)電價(jià)對(duì)空調(diào)耗電的影響

目前，除西藏等個(gè)別地區(qū)外，我國(guó)基本實(shí)行了分時(shí)電價(jià)。如上海地區(qū)峰谷比例為4.6:1，其高峰、平段、低谷的電價(jià)分別為1.017元/kwh、0.646元/kwh、0.222元/kwh，其峰谷電價(jià)差為0.795元/kwh；

顯然，在電力低谷0.222元/kwh時(shí)期，開(kāi)制冷機(jī)并蓄存冷量，在電力高峰1.017元/kwh時(shí)，不開(kāi)或少開(kāi)制冷機(jī)，用低谷蓄存的冷量滿足供冷要求，可以節(jié)省大量的空調(diào)電費(fèi)。與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)相比，節(jié)省空調(diào)電費(fèi)的比例約30-70%。

2、水蓄冷空調(diào)的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值

空調(diào)用電負(fù)荷日益加大并與電網(wǎng)用電高峰重疊，是導(dǎo)致我國(guó)夏天用電高峰缺電及電網(wǎng)運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)的重要原因。

　　如09年，上海電力高峰負(fù)荷2400萬(wàn)KW，低谷負(fù)荷1550萬(wàn)kw,每天有850萬(wàn)kw低谷負(fù)荷被“浪費(fèi)”，同時(shí)，電網(wǎng)負(fù)荷的劇烈波動(dòng)，導(dǎo)致發(fā)、供、用的整體電力系統(tǒng)效率下降。而空調(diào)負(fù)荷是其中主要原因；利用空調(diào)水蓄冷，可把高峰電力負(fù)荷轉(zhuǎn)移至低谷，對(duì)節(jié)約建設(shè)高峰電站以及配套的電網(wǎng)變電設(shè)備的投資具有顯著的社會(huì)價(jià)值及經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

　　因此，國(guó)家明確空調(diào)蓄冷屬節(jié)能項(xiàng)目，是需求側(cè)重管理的重要內(nèi)容。

不管我國(guó)是否缺電，隨著電力迅速發(fā)展，電力的高峰與低谷負(fù)荷差日益拉大是必然的，采用蓄冷空調(diào)是中央空調(diào)系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

六、水蓄冷空調(diào)的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)

1、水蓄冷空調(diào)的特點(diǎn)

◆ 經(jīng)濟(jì)：制冷系統(tǒng)的容量只需按照日平均負(fù)荷選擇即可，通過(guò)利用消防水池、原有蓄水設(shè)施或建筑物地下室等作為蓄冷容器在避免“大馬拉小車”的同時(shí)降低了初投資, 使用期間單位蓄冷投資隨著水蓄冷罐的體積的增大而降低, 當(dāng)蓄冷量大于7000kW.h（603萬(wàn)kcal），或蓄冷容積大于760m3時(shí)，水蓄冷是最為經(jīng)濟(jì)的。

◆ 實(shí)用：可以使用常規(guī)冷水機(jī)組，適用于常規(guī)供冷系統(tǒng)的擴(kuò)容和改造。并且能夠?qū)崿F(xiàn)蓄冷和蓄熱的雙重用途。

◆ 節(jié)能：夜間氣溫降低，制冷效率隨之提高6－8％，系統(tǒng)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間大幅度增加，從而使空調(diào)系統(tǒng)的總節(jié)電率達(dá)10％－22％。

◆ 合理：作為備用冷源，增加了空調(diào)系統(tǒng)的可靠性；結(jié)合低溫送水和低溫送風(fēng)，降低了設(shè)備的噪音；主機(jī)在最佳狀態(tài)下運(yùn)行；滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間增加，部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間減少，節(jié)省維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用。

2、水蓄冷與冰蓄冷有哪些不同？

3、與冰蓄冷相比水蓄冷的優(yōu)點(diǎn)有哪些？

3.1、系統(tǒng)效率比較

水蓄冷可節(jié)省制冷用電10%以上，冰蓄冷的用電量則高于常規(guī)空調(diào)的1/3左右。

水蓄冷儲(chǔ)槽可實(shí)施夏季蓄冷，冬季蓄熱，做到蓄冷、蓄熱兩用，而冰蓄冷不可能做到。

3.2、系統(tǒng)造價(jià)高，運(yùn)行電費(fèi)比較

冰蓄冷的總投資比大溫差水蓄冷大很多，所以現(xiàn)在國(guó)內(nèi)運(yùn)行的冰蓄冷系統(tǒng)基本上都采用約1/3削峰運(yùn)行，否則，將大量增加工程造價(jià)，而大溫差水蓄冷一般采用全削峰運(yùn)行。

3.3、適用性比較

水蓄冷可以用于新建項(xiàng)目，也可以用于改造項(xiàng)目，冰蓄冷只適用于新建項(xiàng)目

3.4、運(yùn)行費(fèi)用

水蓄冷運(yùn)行成本低，響應(yīng)速度快。

七、空調(diào)水蓄冷的經(jīng)濟(jì)分析

1、廣西省桂林市兩江國(guó)際機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓案例：

面積約5萬(wàn)平方米，年客流量約300萬(wàn)人次，每年4月底到11月上旬需要開(kāi)機(jī)供冷，制冷機(jī)房裝有約克離心式制冷機(jī)700RT三臺(tái)和400RT一臺(tái)，候機(jī)樓空調(diào)年耗電量近300萬(wàn)度，每天的供冷時(shí)間從早上7點(diǎn)至夜間23點(diǎn)，下半夜很少供冷。空調(diào)的使用時(shí)間恰與電網(wǎng)爭(zhēng)峰讓谷。機(jī)場(chǎng)具備降低中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行成本和提高設(shè)備運(yùn)行效率的動(dòng)力，并且有一定的綠化空地來(lái)安裝蓄水設(shè)施，滿足建設(shè)蓄冷系統(tǒng)的基本條件。

1.1、項(xiàng)目解決的問(wèn)題：1.增加空調(diào)蓄冷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)空調(diào)電力負(fù)荷的移峰填谷；

2.實(shí)現(xiàn)在下半夜低谷電價(jià)時(shí)段進(jìn)行蓄冷，并且通過(guò)夜晚的低氣溫條件的制冷效率提高，減少用電量；

3.制冷機(jī)滿負(fù)荷高效蓄冷，避免白天在不佳工況運(yùn)行，提高空調(diào)系統(tǒng)效率，減少用電量。

1.2、項(xiàng)目建設(shè)與應(yīng)用效果

項(xiàng)目建設(shè)的主要工作是增加蓄冷槽、空調(diào)蓄冷管路系統(tǒng)及空調(diào)蓄冷控制系統(tǒng)。蓄冷槽建在候機(jī)樓附近的鍋爐房邊，蓄冷有效容積為3200立方米，蓄冷槽總高11.5米，埋入地下2.5米，地上9米，占地面積約320平方米?？照{(diào)蓄冷管路采用直徑350mm的鋼管連接，鋼管長(zhǎng)度約550米（雙管），3臺(tái)700RT制冷機(jī)串聯(lián)連接，實(shí)際運(yùn)行采用2臺(tái)串聯(lián)充冷，3臺(tái)制冷機(jī)互為備用?？刂葡到y(tǒng)主要由電動(dòng)閥、溫度調(diào)節(jié)閥及溫度、流量監(jiān)控系統(tǒng)等組成。

空調(diào)實(shí)施蓄冷改造前，候機(jī)樓在夏季需開(kāi)2臺(tái)700RT制冷機(jī)供冷，實(shí)施蓄冷后，夏季用電高峰全部采用下半夜低谷蓄存的冷量供冷，實(shí)現(xiàn)了空調(diào)負(fù)荷的大量移峰，將1100KW的高峰負(fù)荷移至低谷。蓄冷后，由于夜間氣溫低，冷卻水溫每下降1度，制冷機(jī)效率約提高4%，另外，及蓄冷后，系統(tǒng)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間大幅增加，扣除蓄冷損失等不利因素后，夏天季節(jié)，每天平均節(jié)省空調(diào)電量約770度，全年節(jié)省空調(diào)電量116700萬(wàn)度。

2、某辦公樓中央空調(diào)水蓄冷節(jié)能改造

2.1、項(xiàng)目概述：本項(xiàng)目為某公司綜合辦公樓中央空調(diào)改造項(xiàng)目。樓體總建筑面積共6800平米，包括地下一層（面積約為700平米），地上6層，其中東、南、北三面為玻璃幕墻，設(shè)計(jì)空調(diào)負(fù)荷為260RT，單位面積空調(diào)冷負(fù)荷為152 w/m2。

2.2、水蓄冷方案分析：正式實(shí)施的新峰谷電價(jià)政策，峰谷電價(jià)差現(xiàn)已拉大到4倍以上；為充分利用峰谷電價(jià)政策，節(jié)約電費(fèi)成本，綜合考慮工程投資成本，本項(xiàng)目采用水蓄冷集中空調(diào)系統(tǒng)供冷空調(diào)方式。水蓄冷方案優(yōu)點(diǎn)在于：

1)根據(jù)綜合樓辦公室的空調(diào)運(yùn)行特點(diǎn)，即只需白天進(jìn)行空調(diào)供冷，因而可以在夜間用電低谷期進(jìn)行蓄冷，白天用電高峰期時(shí)進(jìn)行放冷，即將白天的電力負(fù)荷轉(zhuǎn)移到夜晚，實(shí)現(xiàn)電力負(fù)荷的削峰填谷，有著較高的社會(huì)效益。

2)充分利用峰谷電價(jià)差，在夜間低谷期開(kāi)機(jī)儲(chǔ)蓄冷量替換白天用電高峰期間空調(diào)冷量，從而大大節(jié)省運(yùn)行電費(fèi)，有著較高的經(jīng)濟(jì)效益。

3)水蓄冷時(shí)，制冷主機(jī)的蒸發(fā)溫度與常規(guī)制冷運(yùn)行模式相比基本沒(méi)有降低，即保持較高的運(yùn)行效率，約為80％(冰蓄冷制冷主機(jī)運(yùn)行效率為70％以下)。

4)蓄冷槽可以利用本工程主體原有的450 m2消防水池(其容量完全可以滿足蓄冷的需要)，省去了蓄冷槽的占地空間和初投資(而冰蓄冷方案需配備乙二醇冰球蓄冰罐，相比冰蓄冷減少設(shè)備投資約100萬(wàn)元)。

5)控制靈活，可以實(shí)現(xiàn)多種模式運(yùn)行。

2.3、系統(tǒng)介紹：本系統(tǒng)蓄冷主機(jī)為2臺(tái)雙工況水冷雙螺桿冷水機(jī)組，2臺(tái)板式換熱器、蓄冷量為1340RTH的蓄冷槽(為該建筑物的消防水池，容量為450 m2)，以及相配套的冷卻塔、水泵、及其他附屬設(shè)備。

蓄冷設(shè)計(jì)為主機(jī)上游、主機(jī)蓄冷槽并聯(lián)蓄冷方案。蓄冷系統(tǒng)在夜間電價(jià)谷期23：00～07：00蓄冷模式下運(yùn)行，雙工況制冷主機(jī)將15％乙二醇水溶液降溫為1℃ ，并通過(guò)板式換熱器換熱將冷量以水的顯熱形式儲(chǔ)存在蓄冷槽內(nèi)；在白天用電高峰時(shí)段將蓄冷電價(jià)峰期向建筑物釋冷、供給空調(diào)。蓄冷時(shí)蓄冷槽內(nèi)的水溫為3.5℃ ，供冷時(shí)蓄冷槽的出水溫度為12.5℃ 內(nèi)。

在非蓄冷時(shí)段，在滿足空調(diào)負(fù)荷的前提下，優(yōu)先放冷供冷，即蓄冷槽所蓄冷量滿足空調(diào)負(fù)荷要求的條件下，不開(kāi)啟主機(jī)。

2.4、蓄冷運(yùn)行費(fèi)用分析：相對(duì)常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用作下述計(jì)算比較。

2.4.1、計(jì)算原則：

1) 方案的蓄冷量約占設(shè)計(jì)日白天總負(fù)荷的50％。

2) 依據(jù)中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，1RT冷量綜合耗電量(主機(jī)、泵、冷卻塔)在0.9～1.1 kwh/RT范圍內(nèi)，計(jì)算時(shí)取1.0 kwh/RT。

3) 夜間機(jī)組蓄冷的綜合效率約為常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的80％，換言之，蓄冷相對(duì)常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)多耗電20％。

4) 每年超過(guò)總負(fù)荷50％的空調(diào)日按300d計(jì)算。

2.4.2、計(jì)算結(jié)果：本蓄冷空調(diào)方案相對(duì)常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)每年節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用為：

1) 日蓄冷轉(zhuǎn)移空調(diào)冷量：等于系統(tǒng)蓄冷量1340RTH。

2) 年蓄冷轉(zhuǎn)移空調(diào)冷量：300 × 1340=402 000 RTH 。

3) 年蓄冷轉(zhuǎn)移高峰電量：402 000×1．0 kWh/RT=402 000 kW h。

4) 轉(zhuǎn)移1kwh電力節(jié)省費(fèi)用(考慮效率因素)：0．846—0．2×1．2=0．606元/kWh。

5) 年節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用：402 000×0．606=24．36萬(wàn)元。

2.5、結(jié) 論

a．從綜合辦公樓的空調(diào)運(yùn)行特點(diǎn)為出發(fā)點(diǎn)，水蓄冷中央空調(diào)方案采用低谷電價(jià)時(shí)段蓄冷，高谷電價(jià)時(shí)段釋放已儲(chǔ)備的蓄冷量，有效地獲取了分時(shí)電價(jià)差效益，有較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

b．與冰蓄冷中央空調(diào)比較，水蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率更高，且設(shè)備初投資更低，而且水蓄冷中央空調(diào)方案還充分利用了已有的建筑設(shè)施，在本項(xiàng)目中更具有可行性，這也是本方案的特色之處。

C．實(shí)際運(yùn)行測(cè)試結(jié)果表明，系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)效果，這說(shuō)明本方案設(shè)計(jì)是成功的。

3、某俱樂(lè)部中央空調(diào)水蓄冷改造

3.1、項(xiàng)目概述：

某俱樂(lè)部原中央空調(diào)采用雙良溴化鋰空調(diào)機(jī)組，并配有美國(guó)富爾頓F13-100-A 燃?xì)忮仩t?？照{(diào)系統(tǒng)的動(dòng)力完全由鍋爐蒸汽提供。從使用情況看，日常費(fèi)用昂貴(僅鍋爐煤氣費(fèi)用l9萬(wàn)元/月)，俱樂(lè)部無(wú)法承受。另外，由于鍋爐安裝不當(dāng)，到達(dá)機(jī)組的蒸汽壓力僅為0.3MPa左右，導(dǎo)致空調(diào)制冷效率低下，無(wú)法滿足俱樂(lè)部需要。而冷媒泵采用的是電功率30kW，流量220m3/h，揚(yáng)程45m的水泵。如此大的水泵，造成冷媒水流速過(guò)快，冷媒水在風(fēng)機(jī)盤(pán)管與變風(fēng)量空調(diào)器末端裝置里不能很好地進(jìn)行熱交換，導(dǎo)致制冷量不足，影響了俱樂(lè)部的正常營(yíng)業(yè)，營(yíng)業(yè)額大幅下降。

基于這種情況，俱樂(lè)部提出在控制投資的基礎(chǔ)上，同時(shí)兼顧二期改造工程，對(duì)二樓2000m2娛樂(lè)場(chǎng)所的空調(diào)進(jìn)行改造。

3.2、改造方案

根據(jù)俱樂(lè)部房屋結(jié)構(gòu)及營(yíng)業(yè)情況，如采用常規(guī)用電空調(diào)，其主機(jī)需按空調(diào)尖峰負(fù)荷385 kW 來(lái)配置， 則不僅增加初投資，且還增加用電量，故決定采用蓄冷空調(diào)。

由于水蓄冷空調(diào)投資較少，總收益最好，投資回收期最短，并且最適用于常規(guī)供冷系統(tǒng)的擴(kuò)容和改造，所以決定采用水蓄冷系統(tǒng) 。根據(jù)俱樂(lè)部情況，可建造一個(gè)33 m3的蓄冷池。供回水溫差設(shè)計(jì)為8度，可蓄290 kWh冷量。

機(jī)組采用232 kW 的機(jī)組。在利用原有設(shè)備前提下，再增加40 m3/h初級(jí)泵及80 m3/h次級(jí)泵各一臺(tái)。

系統(tǒng)運(yùn)行方式采用水蓄冷系統(tǒng)及部分蓄冷策略(考慮到部分蓄冷較全部蓄冷制冷機(jī)組利用率高，且蓄冷設(shè)備容量小)，機(jī)組與蓄冷槽口采用串聯(lián)流程。同時(shí)根據(jù)俱樂(lè)部營(yíng)業(yè)情況，重點(diǎn)考慮系統(tǒng)分區(qū)、運(yùn)行時(shí)間差異等因素，采取區(qū)域性調(diào)控，適時(shí)調(diào)度方法，進(jìn)行冷量分配。

采用水蓄冷系統(tǒng)可節(jié)約初投資6．8萬(wàn)元。但由于俱樂(lè)部經(jīng)濟(jì)狀況欠佳，資金不足，就是采用水蓄冷系統(tǒng)也無(wú)力投資。在這種情況下，只能考慮使用二手機(jī)組(232 kW 合眾開(kāi)利機(jī)組，價(jià)格8萬(wàn)元，總差價(jià)為l3 8萬(wàn)元)。同時(shí)考慮到舊機(jī)組效率下降，在工況較差和營(yíng)業(yè)高峰情況下，會(huì)出現(xiàn)冷量不足。而俱樂(lè)部剛好有一臺(tái)232 kW的冷水機(jī)組，這樣就彌補(bǔ)舊機(jī)組的缺陷。再通過(guò)適時(shí)調(diào)控，分區(qū)控制，完全能滿足懼樂(lè)部冷量需求。

3.3、經(jīng)濟(jì)效益分析

水蓄冷空調(diào)耗電量分析見(jiàn)表1。

常規(guī)空調(diào)耗電量分析見(jiàn)表2。

由表中可知，該空調(diào)工程不僅節(jié)省初投資13.8萬(wàn)元，每年還可以節(jié)省運(yùn)行電費(fèi)3060元。實(shí)際運(yùn)行后，也取得了令人滿意的效果。

3.4、結(jié)論

蓄冷空調(diào)能較好地適用于常規(guī)中央空調(diào)的改造。特別是水蓄冷空調(diào)，其投資最省，效益最高。該空調(diào)工程采用水蓄冷系統(tǒng)以后，不僅節(jié)約了初投資，還節(jié)省了電費(fèi)支出和運(yùn)行費(fèi)用，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也產(chǎn)生了一定的社會(huì)效益。

從能源的合理利用及COP來(lái)看：建議蓄冷空調(diào)采用電動(dòng)式制冷機(jī)組。

對(duì)于峰值負(fù)荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于平均負(fù)荷的場(chǎng)合，特別是影劇院、體育館、俱樂(lè)部等場(chǎng)所，采用水蓄冷系統(tǒng)，只要設(shè)計(jì)合理，不僅可減少初投資，還能減少運(yùn)行費(fèi)用。

4、家居廣場(chǎng)水蓄冷工程實(shí)例

4.1、工程概況

某國(guó)際家居廣場(chǎng)共有6層， 其中地下室9900平米，層高5.1m；1-5層每層9600平米，1層層高5.2m，2—5層層高4.5m；中央空調(diào)總面積共計(jì)：54000平米。商場(chǎng)尖峰負(fù)荷為6750kW。商場(chǎng)營(yíng)業(yè)時(shí)間為9：00一18：00。設(shè)計(jì)者根據(jù)當(dāng)?shù)毓╇娗闆r和本工程負(fù)荷與使用特點(diǎn)，經(jīng)方案比較后決定選用水蓄冷系統(tǒng)作為空調(diào)冷源。

4.2、改造方案

商場(chǎng)設(shè)計(jì)為水蓄冷系統(tǒng)，夏季用水蓄冷系統(tǒng)供冷。由于設(shè)計(jì)日逐時(shí)冷負(fù)荷較大，為了充分利用蓄水槽和制冷機(jī)的供冷能力，最大的降低系統(tǒng)運(yùn)行電費(fèi)，空調(diào)冷負(fù)荷由制冷機(jī)和蓄水槽共同承擔(dān)。結(jié)合電價(jià)政策，離心機(jī)組在夜間的電力低谷時(shí)段00：00一O8：00進(jìn)行蓄冷；并選擇最優(yōu)運(yùn)行策略，使空調(diào)供冷及水槽釋冷得到最優(yōu)化的分配，同時(shí)盡可能的降低了運(yùn)行電費(fèi)。

采用蓄冷系統(tǒng)后系統(tǒng)裝機(jī)容量減少了50％，由原來(lái)4臺(tái)500P．T冷水機(jī)組減為2臺(tái)，相應(yīng)的配套設(shè)備也相應(yīng)降低，整個(gè)系統(tǒng)的初投資明顯的降低了。在使用水蓄冷系統(tǒng)后，初投資比常規(guī)空調(diào)降低了122萬(wàn)。

4.3、運(yùn)行費(fèi)用分析

按照分時(shí)電價(jià)表，蓄冷的運(yùn)行費(fèi)用與常規(guī)空調(diào)相比如表所示：

使用水蓄冷系統(tǒng)后，年運(yùn)行費(fèi)用約為70.2萬(wàn)元，是常規(guī)空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用的56.83％，比常規(guī)空調(diào)的運(yùn)行費(fèi)用降低了53.4萬(wàn)元。

4.4、移峰填谷與節(jié)電效益

峰谷電量的統(tǒng)計(jì)表示了水蓄冷系統(tǒng)與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)對(duì)于電網(wǎng)峰谷電量的使用，說(shuō)明了蓄冷系統(tǒng)的移峰填谷的作用。節(jié)電效益比較見(jiàn)。

采用水蓄冷空調(diào)系統(tǒng)后移峰填谷及節(jié)電效益十分明顯，從上表看出，每年轉(zhuǎn)移高峰電量29萬(wàn)kWh，轉(zhuǎn)移平段電量74.6萬(wàn)kWh。這對(duì)緩解峰、平時(shí)段的電網(wǎng)壓力有顯著作用。

4.5、結(jié)論

水蓄冷空調(diào)的使用使得空調(diào)系統(tǒng)的初投資和運(yùn)行費(fèi)用都有相當(dāng)程度的降低，并且對(duì)于整個(gè)電網(wǎng)的移峰填谷和安全運(yùn)行的作用也相當(dāng)顯著。在客觀條件許可的情況下，在暖通空調(diào)中使用水蓄冷系統(tǒng)能起到很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

5、寫(xiě)字樓中央空調(diào)水蓄冷改造

5.1、工程概況

該工程總建筑面積為49000 m ，使用面積35000 m ，主要用作寫(xiě)字樓。

5.2、改造方案

根據(jù)空調(diào)的實(shí)際使用情況，在計(jì)算空調(diào)系統(tǒng)冷負(fù)荷時(shí)，取面積冷負(fù)荷指標(biāo)為60 w/m2，則建筑物的設(shè)計(jì)冷負(fù)荷為593 Rt。負(fù)荷特點(diǎn)是白天用電高峰時(shí)負(fù)荷大，夜晚用電低谷時(shí)負(fù)荷小，大廈負(fù)荷特點(diǎn)說(shuō)明大廈具有進(jìn)行蓄冷改造，移峰填谷節(jié)約用電費(fèi)用的潛力。

大廈現(xiàn)有3臺(tái)中央空調(diào)機(jī)組，為開(kāi)利離心機(jī)組，單機(jī)制冷量500 Rt(1758 kw)，平時(shí)開(kāi)1臺(tái)，運(yùn)行時(shí)間一般為4月20日到9月30日左右。板式換熱器1臺(tái)，換熱量為360Rt，同時(shí)為過(guò)渡季節(jié)提供冷源。大廈現(xiàn)有消防水池、生活水池各1座，總?cè)莘e約400 m 。因生活供水采用了無(wú)負(fù)壓供水技術(shù)，生活水池閑置，均可用作蓄冷水池，進(jìn)行蓄冷改造。

對(duì)于消防水池蓄冷改造工程而言，可能會(huì)遇到以下3個(gè)問(wèn)題：仍要保留消防功能；水池容積有限，蓄冷量偏??；水池需要作內(nèi)保溫。下面分別介紹本工程中采取的應(yīng)對(duì)措施。

目前主要的水蓄冷方法有自然分層法、隔膜法、迷宮法、多蓄水罐法。其中最常用的是自然分層法和多蓄水罐法。本工程因水池深度為虎作2 m，采用多蓄水罐法，也有人將這種蓄冷方法歸入自然分層法。

消防水池改造成蓄冷罐后，需要進(jìn)行保溫，滿足不結(jié)露的要求，更重要的是保冷。因消防水池進(jìn)行外保溫一般不具備施工條件，而且內(nèi)保溫可以減少熱橋，熱損失少。內(nèi)保溫除需滿足熱阻要求外，強(qiáng)度還必須足夠大，保溫層能承受人在上面施工作業(yè)；防水效果好，能長(zhǎng)期在水中浸泡。

4.3、經(jīng)濟(jì)效益概算

峰谷電價(jià)差為0．8564元/千瓦時(shí)，尖峰與平段的電價(jià)差也達(dá)0．5478元/千瓦時(shí)。本工程改造完成后，消防水池一次約能蓄冷1 200Rt。大廈冷站整體COP約為3．5左右，這樣1 200Rt·h的冷量大約需要消耗1 200千瓦時(shí)的電量。以每天2次蓄冷和2次釋冷計(jì)算，每天可節(jié)約約1 685元的電費(fèi)，每個(gè)制冷季按160天計(jì)算，1年可節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用27萬(wàn)余元。而實(shí)際運(yùn)行要考慮蓄冷池效率、冷量損失和蓄冷泵能耗，1年節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用應(yīng)該少于27萬(wàn)元。筆者電話回訪得知年節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用在20萬(wàn)元左右。

4.4、結(jié)論

改造后的空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)行了2個(gè)夏季，蓄冷系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)均運(yùn)行正常。消防水池蓄冷量不僅能保證大廈上午上班前的預(yù)冷和上班后1～2 h的空調(diào)需求，而且還能在下午空調(diào)峰值負(fù)荷時(shí)減少冷機(jī)開(kāi)啟臺(tái)數(shù)，帶來(lái)了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

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