冰蓄冷空调系统设计.ppt
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1、华 电 电 力 科 学 研 究 院杭州华电华源环境工程有限公司二一一年十二月一、冰蓄冷技术发展历史背景一、冰蓄冷技术发展历史背景1、3060年代，减少冷机容量，降低初投资，主要用于影剧院、教堂、乳品加工厂等短时间降温、周期性使用的场所。随着制冷机制作成本的降低，逐渐失去吸引力。2、7080年代，随着世界范围内的能源危机加剧，促使冰蓄冷技术迅速发展。主要在一些只在用电高峰时段使用空调的建筑物，如办公楼、大型商场内推广使用。3、8090年代，除了转移尖峰用电时段的空调负荷目标外，又增加了利用冰蓄冷的“高品位冷能”，以提高空调制冷系统整体能效和降低制冷系统整体投资及建筑造价、改善室内空气品质和热舒适
2、性的目标。二、冰蓄冷技术原理二、冰蓄冷技术原理 在夜间用电低谷期，采用电制冷机制冷，将冷量以冰的形式储存起来，而在电力负荷较高的白天，也就是用电高峰期，将冰融化释放冷量，用以部分或全部满足建筑物空调负荷的需要。三、冰蓄冷技术特点三、冰蓄冷技术特点平衡电网峰谷荷，减缓电厂和输配电设施的建设和投资。空调用户制冷主机容量减少，空调系统电力增容费和供配电设施费减少。利用电网峰谷电力差价，降低空调运行费用。冷冻水温度可降到14，可实现大温差、低温送风空调，节省水、风输送系统的投资和能耗。空气相对湿度较低，空调品质提高。具有应急冷源，空调使用可靠性提高。冷量对全年负荷的适应性好，能量利用率高。通常在不计电
3、力增容费的前提下，一次性投资较大。蓄冷时由于制冷主机的蒸发温度较低，效率有所下降。尽管由于制冷设备的减少可以减少空调机房面积，但要增加放置蓄冰设备的地方。四、冰蓄冷技术适应条件四、冰蓄冷技术适应条件 在执行峰谷电价且峰谷电价差较大的地区，具有下列条件之一，经经济技术比较合理时，宜采用蓄冷空调系统：建筑物的冷负荷具有显著的不均衡性，低谷电期间有条件利用闲置设备进行制冷时；逐时负荷的峰谷差悬殊，使用常规空调系统会导致装机容量过大，且经常处于部分负荷下运行时；空调负荷高峰与电网高峰时段重合，且在电网低谷时段空调负荷较小；有避峰限电要求或必须设置应急冷源的场所；采用大温差低温供水或低温送风的空调工程；
4、采用区域集中供冷的空调工程。在新建或改建项目中，需具有放置蓄冰装置的空间。五、冰蓄冷系统分类五、冰蓄冷系统分类冰盘管式冰盘管式冰片滑落式、冰晶式冰片滑落式、冰晶式容积式容积式融冰机理融冰机理六、蓄冰盘管结冰、融冰性能六、蓄冰盘管结冰、融冰性能六、蓄冰盘管结冰、融冰性能六、蓄冰盘管结冰、融冰性能七、系统配置模式七、系统配置模式n全量蓄冰n分量蓄冰n混合蓄冰全量蓄冰全量蓄冰分量蓄冰融冰优先分量蓄冰融冰优先分量蓄冰主机优先分量蓄冰主机优先三种模式的设备容量比较项 目 全量储冰融冰优先主机优先压缩机容量（RT）1131578478蓄冰容量（RTh）826042203480八、系统流程八、系统流程 冰蓄
5、冷系统流程一般形式l 冰球并联流程l 盘管串联流程 a.主机下游串联流程 b.主机上游串联流程主机与蓄冰槽并联主机与蓄冰槽并联回水 供水主机储冰槽主机与蓄冰槽串联主机与蓄冰槽串联回水 供水主机蓄冰槽各种流程比较各种流程比较串联主机上游系统流程特点串联主机上游系统流程特点n乙二醇系统供水温度低，根据要求可以提供24的低温乙二醇。n制冷主机效率高，较并联流程提高34.5%，较主机下游串联流程提高9%。n乙二醇侧大温差设计，较并联流程减小了乙二醇泵、管路及附件规格。n系统乙二醇填充量约为冰球或冰板系统的1/4。n系统控制简单，可以轻松实现各种工况切换及根据负荷情况选择主机优先或融冰优先的控制模式。n
6、系统运行能耗低。n系统流程更简单，布置紧凑，简化施工及维护管理。并联系统流程并联系统流程串联单级泵系统流程串联单级泵系统流程串联双级泵系统流程串联双级泵系统流程串并联系统流程串并联系统流程外融冰系统流程外融冰系统流程九、系统控制策略及特点九、系统控制策略及特点 分量蓄冷系统的控制较复杂，除了保证蓄冷工况与供冷工况之间的转换操作以及空调供水温度控制以外，主要应解决制冷主机和蓄冷装置之间的供冷负荷分配问题，充分利用蓄冷系统节省运行费用。常用的控制策略有三种，即：主机优先，融冰优先和优化控制。制冷主机优先制冷主机优先制冷主机优先控制特点制冷主机优先控制特点n主机满负荷运行，冷量不足由融冰补充n在部分
7、负荷时，主机出水温度下降，效率降低n随着建筑物的负荷的降低，蓄冷装置的使用率也会降低，不能有效的削减峰值用电而节约运行费用n控制简单，运行可靠融冰优先融冰优先融冰优先控制特点融冰优先控制特点n蓄冰装置按要求提供冷量，冷量不足由主机补充，主机经常运行在部分负荷下。n主机出水温度设定较高，效率较高n随着建筑物的负荷的降低，蓄冷装置的使用率能得到保证，能有效的削减峰值用电而节约运行费用n控制较主机优先复杂，如果不能解决好释冷量的在时间上的分配问题，可能造成在某些时间段总的供冷能力不足。十、设计、计算十、设计、计算1、工程概况建筑性质、规模（面积、层高）、机房位置、变配电房、冷却塔位置、设备层承载、末
8、端管材、末端定压方式等尖峰负荷、使用时间、电价时段、供回水温度等2、负荷确定软件计算逐时负荷系数类似工程由甲方提供的设计院计算数据3、系统流程选择（典型形式）冰蓄冷流程：冰球并联流程、蓄冰盘管串联流程设备选型配置设备选型配置1、设备品牌 a.制冷机组：约克、特灵、顿汉布什、麦克维尔、克莱门特 b.水泵（乙二醇泵、冷冻水泵、冷却水泵、蓄热水泵、供热水泵、生活热水循环泵）：上海凯泉、格兰富（PACO）、ITT、威乐 c.板换：SWEP、APV、ALFALAVAL e.蓄冰装置：源牌产品、BAC钢盘管、益美高钢盘管、FACO塑料盘管、高灵冰筒、西亚特冰球 f.蓄热装置（方形水箱、圆形水箱）：自制 g
9、.冷却塔：上海良机、上海金日、上虞联丰、广州马利 h.定压装置（乙二醇、冷冻水）：自制或外购 i.管道及分、集水器：自制设备选型配置设备选型配置2、设备容量 a.为解决夜间蓄能期间末端负荷所设的基载，其容量按夜间末端最大负荷确定 b.白天末端负荷较大，受蓄能空调能力所限，大部分的负荷由常规基载提供的系统，其基载容量按尖峰负荷减去蓄能空调所能提供的最大容量 c.板换换热量为尖峰负荷减去基载容量，系统没配置基载时即为尖峰负荷 d.蓄能水泵应满足板换换热量和主机容量的要求，冷热水循环泵应满足末端负荷的要求 e.蓄能主机应满足蓄能容量的要求以及联供时所承担的负荷 f.蓄能装置应满足避峰单供时或联供时所
10、承担的负荷设备选型配置设备选型配置g.冷却塔及冷却泵应满足当地室外湿球温度下所需处理冷水机组的散热量进出口5温差时的冷却水量（其中散热量为主机名义下的制冷量和电机的功率，实际上还包括冷却水泵的输入功率）h.乙二醇定压装置应按系统容积25%乙二醇溶液在16与-10不同温度下的密度来计算膨胀量，确定气压罐或开式系统中的水箱容积。i.末端管路膨胀量,冷冻水约0.1L/kW，热水约0.3L/kW j.冰球系统蓄冰槽容积按蓄冰量的0.072m3/RTH，纯乙二醇量按0.91T/100RTH进行估算 k.盘管系统纯乙二醇量：源牌盘管0.2T/100RTH，BAC盘管0.247T/100RTH设备选型配置设
11、备选型配置 l.常规空调供回水温度7/12，供热供回水温度60/50 m.制冰温度：盘管系统-5.5，冰球系统-6.7 n.板换乙二醇侧进出口温度:盘管3.5/10.511，冰球系统5/10设备选型配置设备选型配置 3、设备台数 a.配置螺杆冷水机组时，最多考虑三四台。对于供冷规模较大的系统，可考虑大型制冷量的离心式冷水机组 b.水泵与主机一对一设置(大型主机可考虑二台水泵与一台主机相对应）c.蓄能装置蓄能量大小以主机出力（低谷电时段）、场地大小以及初投资确定 d.板换基本上与主机一对一或少于主机台数，单台换热量大于4000kW时考虑一分为二，变成二台。从安全、可靠运行的角度来看选用多台使用互
12、备较好，但投资增加。e.冷却塔与主机一对一设置设备选型配置设备选型配置 4、水泵扬程估算 a.乙二醇回路，主机蒸发器、盘管、板换（乙二醇侧）压降按样本或厂家提供的计算书，管道估算8米，富裕2米，总扬程在32米45米之间 一级泵系统乙二醇泵扬程负担蒸发器、盘管、板换（乙二醇侧）以及所有乙二醇管路的压降 二级泵系统初级泵负担蒸发器、盘管以及部分乙二醇管路；次级泵系统负担板换以及部分乙二醇管路 b.冷冻水回路，板换（水侧）压降、基载蒸发器压降按样本或厂家提供的计算书，管道（机房、末端管网）估算22米，总扬程在32米38米之间设备选型配置设备选型配置 c.冷却水回路，主机冷凝器压降、冷却塔扬程按样本或
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