冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)范文

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《中國(guó)住宅設(shè)施雜志》2014年第七期

1冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.1空調(diào)冷負(fù)荷的確定由于冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要對(duì)全日逐時(shí)負(fù)荷進(jìn)行分析，所以應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)日逐時(shí)氣象參數(shù)、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、人員、照明、內(nèi)部設(shè)備及新風(fēng)等采用動(dòng)態(tài)計(jì)算法逐時(shí)計(jì)算，繪制全日冷負(fù)荷曲線圖，求出設(shè)計(jì)空調(diào)總冷量。另外，計(jì)算逐時(shí)冷負(fù)荷也便于系統(tǒng)運(yùn)行策略的優(yōu)化和控制。

1.2冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行策略及系統(tǒng)流程的設(shè)計(jì)選擇

1.2.1冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行策略冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行策略按蓄冰量占冷負(fù)荷的比例可分為全負(fù)荷蓄冷和部分負(fù)荷蓄冷。（1）全負(fù)荷蓄冷：蓄冰裝置承擔(dān)設(shè)計(jì)周期內(nèi)全部空調(diào)冷負(fù)荷，在電力低谷時(shí)段儲(chǔ)存建筑物所需的全部冷負(fù)荷，從而避免制冷機(jī)在電力高峰時(shí)段運(yùn)行。這種策略最大限度地轉(zhuǎn)移了電力需求量，使得運(yùn)行成本最低，但蓄冷設(shè)備的容量較大，初投資較高，一般適用于白天供冷時(shí)間較短的場(chǎng)合，因而應(yīng)用較少。（2）部分負(fù)荷蓄冷：制冷機(jī)在夜間電力低谷時(shí)段儲(chǔ)存一部分冷量，在白天電力高峰時(shí)段，由制冷機(jī)和蓄冰裝置聯(lián)合供應(yīng)冷負(fù)荷的需要。這種策略與全負(fù)荷蓄冷相比，減少了蓄冰裝置以及制冷機(jī)的容量，可以實(shí)現(xiàn)最少的初投資和最短的投資回收期，因而被廣泛應(yīng)用。

1.2.2冰蓄冷系統(tǒng)流程冰蓄冷系統(tǒng)按照雙工況制冷機(jī)組和蓄冰裝置之間的連接關(guān)系進(jìn)行分類，可分為并聯(lián)系統(tǒng)和串聯(lián)系統(tǒng)，串聯(lián)系統(tǒng)中按照制冷機(jī)組與蓄冰裝置相對(duì)位置前后不同，又分為主機(jī)上游串聯(lián)系統(tǒng)和主機(jī)下游串聯(lián)系統(tǒng)，如圖1～3所示。圖1中，蓄冰裝置與制冷機(jī)并聯(lián)連接，二者均處在高溫（進(jìn)口溫度8～11℃）端，入口溶液溫度相同，能均衡發(fā)揮制冷機(jī)組和蓄冰裝置的效率。在并聯(lián)方式下，制冷機(jī)組與蓄冰裝置分別處于相對(duì)獨(dú)立的環(huán)路中，操作控制簡(jiǎn)單靈活，但不適用于溫差大于6℃的系統(tǒng)。圖2中，雙工況主機(jī)位于蓄冰裝置的上游，在溶液循環(huán)回路中，回液先經(jīng)雙工況主機(jī)冷卻后，再經(jīng)蓄冰裝置釋冷冷卻至空調(diào)負(fù)荷要求的供冷溫度。制冷機(jī)處于高溫端，其運(yùn)行效率較高，能耗較低，而蓄冰裝置處于低溫端，融冰效率低。圖3中，雙工況主機(jī)位于蓄冰裝置的下游，即回液先經(jīng)過(guò)蓄冰裝置釋冷冷卻后，再經(jīng)制冷機(jī)組冷卻至空調(diào)負(fù)荷要求的供冷溫度。制冷機(jī)處于低溫端，制冷效率低，但蓄冰裝置處于高溫端，融冰效率高。并聯(lián)系統(tǒng)與串聯(lián)系統(tǒng)相比較，串聯(lián)系統(tǒng)有以下優(yōu)點(diǎn)。（1）串聯(lián)系統(tǒng)流程簡(jiǎn)單，布置緊湊。（2）串聯(lián)系統(tǒng)輸出溫度較為穩(wěn)定，易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。（3）串聯(lián)系統(tǒng)可提供較大溫差（≥7℃）供冷，蓄冰系統(tǒng)出水溫度低，更適合用于低溫送風(fēng)系統(tǒng)。（4）自控系統(tǒng)比較容易實(shí)現(xiàn)，維護(hù)管理簡(jiǎn)單。綜合以上比較，我們通常采用的冰蓄冷模式為部分負(fù)荷蓄冰、制冷機(jī)位于上游的串聯(lián)系統(tǒng)，但在實(shí)際工程中，需要根據(jù)具體條件具體分析，結(jié)合建筑物的特性、電費(fèi)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的初投資、運(yùn)行費(fèi)用及運(yùn)行的安全性等進(jìn)行綜合考慮，合理設(shè)計(jì)選擇。

1.3制冷機(jī)和蓄冰裝置容量的計(jì)算選擇

1.3.1制冷機(jī)的選擇制冷機(jī)的選擇由制冷機(jī)類型和容量所確定。由于冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的制冷機(jī)在蓄冰時(shí)的工作溫度一般為-9～-3℃，根據(jù)蓄冰時(shí)的最低溫度、制冷機(jī)雙工況時(shí)的性能系數(shù)（COP）和制冷機(jī)的容量范圍確定制冷機(jī)類型。根據(jù)冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行控制策略和系統(tǒng)冷負(fù)荷量確定制冷機(jī)容量。在選擇制冷機(jī)容量時(shí)，宜在計(jì)算所得出的制冷機(jī)標(biāo)定制冷量的基礎(chǔ)上附加5％～10％的富裕量。

1.3.2蓄冰裝置容量的計(jì)算根據(jù)下面計(jì)算式計(jì)算蓄冰裝置的容量。

2冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化控制

2.1冷機(jī)優(yōu)先運(yùn)行制冷機(jī)組與蓄冰裝置優(yōu)先運(yùn)行的次序，直接影響著蓄冷系統(tǒng)的初投資和運(yùn)行費(fèi)用。冷機(jī)優(yōu)先運(yùn)行是指白天的空調(diào)冷負(fù)荷首先由制冷機(jī)組提供，但制冷機(jī)組的供冷能力是有限的，當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷超出制冷機(jī)的供冷能力時(shí)，負(fù)荷不足的部分由蓄冰設(shè)備進(jìn)行融冰供冷。冷機(jī)優(yōu)先運(yùn)行控制策略控制簡(jiǎn)單，主要適用于城市電網(wǎng)負(fù)荷比較穩(wěn)定的地區(qū)，并且在白天和黑夜之間不存在電價(jià)差異的情況，通過(guò)進(jìn)一步降低冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的尖峰負(fù)荷值，以達(dá)到節(jié)省系統(tǒng)投資費(fèi)用的目的。

2.2蓄冰優(yōu)先運(yùn)行蓄冰優(yōu)先運(yùn)行是指白天的空調(diào)冷負(fù)荷盡量由蓄冰設(shè)備進(jìn)行融冰提供，當(dāng)融冰供冷不能滿足空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷時(shí)，才啟動(dòng)制冷機(jī)組進(jìn)行供冷。與冷機(jī)優(yōu)先的運(yùn)行控制相比，控制較為復(fù)雜，一方面，很難時(shí)刻把制冷機(jī)組的供冷量和蓄冰槽所缺的冷量調(diào)整到正好相匹配的程度；另一方面，如果不能解決好釋冷量在時(shí)間上的分配問(wèn)題，可能會(huì)造成在某些時(shí)間段總的供冷能力不足。所以，這就要求設(shè)備管理人員應(yīng)根據(jù)空調(diào)的常規(guī)負(fù)荷分布圖，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出當(dāng)日冷水機(jī)組的最小供冷量分布時(shí)段，以合理控制蓄冷設(shè)備的儲(chǔ)存和釋放冷量。總體上講，蓄冰優(yōu)先運(yùn)行的控制策略最大限度的減少了制冷機(jī)組的運(yùn)行時(shí)間，充分利用了蓄冷設(shè)備的性能和夜間低谷時(shí)段的電力，節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用。

2.3冰蓄冷系統(tǒng)與低溫送風(fēng)或大溫差送水相結(jié)合大多數(shù)建筑中冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的常規(guī)送風(fēng)溫度為12℃，可以根據(jù)實(shí)際需要將這一溫度調(diào)整為5～10℃，由于建筑內(nèi)房間冷負(fù)荷確定了房間送風(fēng)溫差與送風(fēng)量的乘積，送風(fēng)溫度的降低，有效地減少了相同負(fù)荷下的送風(fēng)量，進(jìn)而降低了空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用和能量消耗。根據(jù)流體力學(xué)進(jìn)行分析，空調(diào)系統(tǒng)中送風(fēng)溫度的降低，送風(fēng)管道尺寸會(huì)隨著相應(yīng)減小，有利于降低空調(diào)系統(tǒng)的投資。大溫差送水，節(jié)約了空調(diào)系統(tǒng)循環(huán)水量，同時(shí)可以減小水管管徑，相應(yīng)減少了水泵揚(yáng)程及耗電量，從而降低了空調(diào)水系統(tǒng)的初投資和運(yùn)行費(fèi)用。所以，將冰蓄冷系統(tǒng)與低溫送風(fēng)和大溫差送水相結(jié)合，更能體現(xiàn)冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)越性，達(dá)到節(jié)能和經(jīng)濟(jì)的目的。

3結(jié)語(yǔ)

冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)初期投資通常比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)高，但其具有運(yùn)行費(fèi)用低的特點(diǎn)。這就要求我們?cè)O(shè)計(jì)人員根據(jù)建筑物的特性，正確掌握建筑物空調(diào)逐時(shí)負(fù)荷的變化情況，確定合理的蓄冷設(shè)備及其系統(tǒng)配置，制定好系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化控制策略，進(jìn)一步降低能耗，使業(yè)主在短期內(nèi)通過(guò)節(jié)省電費(fèi)的形式將多出的投資收回，最大限度的發(fā)揮出冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)越性。在當(dāng)今能源緊缺和用電需求量不斷增加的情況下，冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)能夠充分利用電力資源，具有明顯的節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益，是一種很有發(fā)展前景的空調(diào)系統(tǒng)。

作者：韓偉單位：中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院有限公司北京建筑設(shè)計(jì)分院