深圳地区蓄冷空调系统的分析与应用

2022-09-11

引言

2004年6月温总理在主持煤电油运作工作的国务院常务会议上就指出:充分运用价格杠杆的作用调节电力供求, 实行差别电价, 引导均衡、科学用电, 随着现代工业的发展和人民生活水平的提高, 中央空调的应用越来越广泛, 其耗电量也越来越大, 一些大中城市中央用电量已占其高峰用电量的20%以上, 使得电力系统峰谷负荷差加大, 电网负荷率下降, 对人们正常的生活带来不少影响。解决该问题的有效办法之一是应用于蓄冷技术, 将空调用电从白天高峰期转移到夜间低谷期, 均衡城市电网负荷, 达到多峰填谷的目的, 蓄冷技术的原理, 简而言之, 是利用夜间电网多余的谷荷电力继续运转制冷机制冷, 并以冰或低温水的形式储存起来, 在白天用电高峰时将冰融化或低温水吸热提供空调服务, 从而避免中央空调争用高峰电力, 最常用的蓄冷方式主要有两大类:冰蓄冷和水蓄冷。

1 水蓄冷系统与冰蓄冷系统分析比较

1.1 水蓄冷系统

(1) 工作原理:水蓄冷系统是利用3℃~7℃的低温水进行蓄冷, 可直接与常规系统区配, 无需其它专门设备。可根据实际情况选择场地建设蓄冷水池或利用消防水池, 而建筑物消防水池的容积只与建筑物的性质及使用功能有关对空调面积较小的建筑物来说, 水池所蓄存的冷量占全日总冷量的比率接近于39.7%, 甚至高于39.7%, 则我们应采用水蓄冷系统。冰蓄冷介质以冰为主, 不同的制冰开式, 构成不同的蓄冷系统。蓄冷系统通常有两种冰蓄冷中的制冰方式主要有两种: (1) 静态制冰方式, 即在冷却管外或盛冰容器内结冰, 冰本身始终处于相对静止状态; (2) 动态制冰方式, 该方式中有冰晶、冰浆 (ice slurry) 生成, 且冰晶、冰浆处于运动状态。该系统需根据蓄冷量选择相应规格的蓄冰池。 (2) 蓄能形式比较:水蓄能是利用水的显热来蓄能的, 所以可以用蓄冷和蓄热的形式来蓄能, 需要水量较大。冰蓄能是利用冰相变的潜热和水的少量显热来蓄能的, 所以在相同蓄冷量情况下蓄冰池的体积比水蓄冷的蓄水池要小很多。 (3) 投资比较:水蓄能系统无论是新建还是改造项目, 仅需增加蓄水池及其组件、蓄放冷泵、板式换热器和自控系统即可, 主机及其他水泵同常规水系统空调。冰蓄冷空调需要专用的双工况主机, 专门的蓄冰设备、乙二醇系统、板式换热器等设备, 投资成本比水蓄冷要大很多。 (4) 维护难易程度:水蓄冷系统系统比原来的空调水系统只增加了蓄水池、蓄放冷管道泵和自控系统, 系统维护比较简单。冰蓄冷系统由于需安装双工况主机、换热器、专门的蓄冰设备和蓄冰池、乙二醇系统和复杂的自控系统等设备, 在系统维护方面比较复杂, 费用也比较高。

2 工程实例

深圳某机关办公楼由1#楼和2#楼组成, 面积合计8500M2, 最高的6层共23米。

如表1所示。

2.2 室内温湿度工艺要求

本工程要求一般舒适性空调, 室内温

2.3 综合数据及设备选型

1#楼建筑面积5 9 0 2 m 2, 计算冷负荷806kW, 每平方米建筑面积冷负荷136.6W;2#楼建筑面积2475m2, 计算冷负荷298kW, 每建筑面积面积冷负荷120.4W。本楼空调冷热源采用移峰填谷的温度自然分层的水蓄冷空调, 计算冷量1100k W, 选用2台378KW冷量螺杆机, 蓄冷温度为5~13度蓄冷水池500m3, 50%蓄冷率 (留有发展余地) , 蓄冷水池是利用建筑原有的消防水池。

2.4 工程造价分析

如表2所示。

由表2可知, 与空调水系统相比在主要的设备方面, 水蓄冷空调只增加了第4项“板式换热器1台”和第5项“蓄放冷管道泵 (变频) 2台”, 在自控系统方面较空调水系统复杂一些, 空调造价为429元/M2。

3 结语

在能源消费日益增加的情况下, 应用蓄冷空调技术具有很大的社会效益和经济效益。像深圳这样人口集中、空调应用范围非常广泛的城市, 如何正确合理的采用蓄冷空调系统, 达到移峰填谷的目的, 是今后进行电力负荷需求侧管理, 改善电力供需矛盾的主要技术措施之一。因此根据建筑物本身的实际情况和经济性能作对比选择出性价比最优的蓄冷空调方案, 对提倡节能经济、建设和谐社会具有重要的现实意义。

摘要：本文对蓄冷空调系统的水蓄冷与冰蓄冷的工作原理、蓄冷形式、设备投资、维护难易作了分析比较, 并举例分析了深圳某机关办公楼的水蓄冷空调系统。

关键词：水蓄冷,冰蓄冷,空调系统,分析与应用