蓄冷蓄熱典型工程——慧魯漁村飯店蓄能空調(diào)系統(tǒng)

1、    蓄冷蓄熱典型工程慧魯漁村飯店蓄能空調(diào)系統(tǒng)1、引言    從長期看我國的能源供應(yīng)緊張狀況將難以根本性改觀，這促進了包括蓄能技術(shù)在內(nèi)的能源合理利用技術(shù)的發(fā)展。蓄能包括蓄冷和蓄熱兩個方面，常用的蓄能介質(zhì)有水/冰以及其它蓄能材料。與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)相比，蓄冷空調(diào)系統(tǒng)可以降低冷凍水的溫度，降低送風(fēng)溫度，增加送回風(fēng)溫差，減少送風(fēng)量，從而大大減少風(fēng)管截面積，減少了其占用空間，減少風(fēng)機、水泵的功耗，因此雖然其初投資可能比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)稍高一些，但運行費用的降低將使得蓄冷系統(tǒng)很快收回增加的初投資，改善了空調(diào)系統(tǒng)整體的經(jīng)濟性。  &

2、#160; 冰蓄冷技術(shù)由于是在用電低峰時蓄存冷量，而在用電高峰時放出所蓄存的冷量，可以實現(xiàn)對電網(wǎng)的“削峰填谷”，有利于降低裝機容量，而在用電低谷時又可使發(fā)電效率維持在較高水平，有利于維持電網(wǎng)的安全高效運行，因此有著很好的發(fā)展前景。目前我國的許多地方都實行了分時電價、取消電貼費等措施，降低了采用冰蓄冷技術(shù)的成本，有利于冰蓄冷技術(shù)的進一步發(fā)展。    冰蓄冷技術(shù)在美國、日本、韓國等已經(jīng)廣泛應(yīng)用于實際工程中，而在國內(nèi)近幾年才開始較多地在實際工程中采用，因此有必要盡快從技術(shù)、政策多方面進一步努力使這一新興技術(shù)的發(fā)展得到更大推動，以進一步提高我國的能源合理利用水平。清華大學(xué)

3、建筑環(huán)境與設(shè)備教研組和清華同方人環(huán)公司在這方面已經(jīng)進行了多年的有益嘗試和探索，并在能源有效利用技術(shù)的發(fā)展和工程應(yīng)用的經(jīng)濟性兩個方面取得了較好的效果。北京市東直門外慧魯漁村飯店冰蓄冷系統(tǒng)正是由清華同方應(yīng)用自身所發(fā)展的冰蓄冷技術(shù)和設(shè)備進行設(shè)計的一個典型實際工程，本文對該工程的設(shè)計和運行進行比較全面的介紹。    2、慧魯漁村蓄能系統(tǒng)簡介    北京市慧魯漁村飯店屬于空調(diào)改造工程，建筑總面積為2800m2，主要使用功能為：餐飲。該工程夏季空調(diào)峰值冷負荷為120RT（合422KW），全天累計總冷負荷為1166RTH，冬夏共用一臺熱泵機組，制冷

4、工況出力為272KW，蓄冰槽容量為400RTH；冬季空調(diào)峰值熱負荷為80RT（合280KW），全天累計總熱負荷為1008RTH，電熱鍋爐容量為84KW。該工程空調(diào)系統(tǒng)冷熱源均采用蓄能系統(tǒng)。夏季冷源采用內(nèi)融式冰盤管蓄冷方式，取冷方式可根據(jù)情況選擇采用冰槽單獨供冷、冰槽和冷機聯(lián)合供冷、冷機單獨供冷等幾種模式。冬季進行供熱時，采用熱泵機組在夜間通過盤管對水槽進行蓄熱，白天進行取熱。系統(tǒng)原理圖如圖1所示，主要設(shè)備列于表2中。圖 1 北京市慧魯漁村飯店冰蓄冷系統(tǒng)原理圖 空調(diào)冷、熱源系統(tǒng)設(shè)備表 表2 序號 名稱 廠家功率(KW)型號容量數(shù)量1熱泵機組清華同方90.8FS-U240夏季2

5、72KW1冬季280KW2乙二醇泵凱泉22KQL80-12560m3/h 18mH2O23負荷水泵凱泉30KQL80-160(I)B82m3/h 23mH2O24蓄能盤管清華同方/RH-ICU400400RTH15板式換熱器阿法拉伐/422KW16電熱水爐851    3、系統(tǒng)運行模式    根據(jù)系統(tǒng)運行策略，夏季供冷期間系統(tǒng)將采用如下四種運行模式并實現(xiàn)自動切換：制冷機蓄冷、蓄能槽供冷、制冷機單獨供冷、制冷機冰槽供冷。系統(tǒng)在各種模式運行時的閥門V1V8的動作如表3所示。冰蓄冷系統(tǒng)夏季運行模式閥門動作表 表3 運行模式制冷機V1V2V3

6、V4 V5 V6 V7制冷機蓄冷開開關(guān)開關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)蓄能槽供冷關(guān)開調(diào)節(jié)關(guān)開關(guān)開關(guān)制冷機單獨供冷開關(guān)開關(guān)關(guān)關(guān)開關(guān)制冷機+冰槽供冷開開調(diào)節(jié)關(guān)開關(guān)開關(guān)    冬季供熱期間，蓄熱系統(tǒng)采用部分負荷轉(zhuǎn)移的蓄熱形式，系統(tǒng)運行策略如表4所示：冰蓄冷系統(tǒng)夏季運行模式閥門動作表 表4 運行模式熱泵機V1V2V3V4 V5 V6 V7熱泵機組供熱+蓄熱開關(guān)開關(guān)關(guān)關(guān)開關(guān)蓄熱水池供熱關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)開關(guān)開熱泵機組單獨供熱開關(guān)開關(guān)關(guān)關(guān)開關(guān)    4、系統(tǒng)運行狀況    限于篇幅，本文

7、僅介紹蓄冷系統(tǒng)的運行狀況。冰蓄冷系統(tǒng)的運行分為蓄冷和取冷兩個階段，下面分別介紹蓄冷和取冷過程的運行狀況。    4.1 測點布置與測試儀器    測試工作主要包括管路流量、主要設(shè)備進出口溫度，對室內(nèi)空調(diào)區(qū)域溫度及室外溫度等輔助參數(shù)也進行了測量。測點符號意義及位置如圖1。測量時用唐山匯中儀表廠生產(chǎn)的PCL型速度差法超聲波流量計測量管道流量，用清華人工環(huán)境工程公司生產(chǎn)的RHLOG智能型溫度自記儀進行溫度測量。    4.2 測試結(jié)果及分析   （1） 蓄冷過程  

8、60; 從圖2中可以看出，在蓄冷開始的兩個小時內(nèi)，蓄冰槽處于顯熱蓄冷階段，系統(tǒng)內(nèi)乙二醇溶液的溫度不斷下降。在1：20左右溫度曲線出現(xiàn)一個小的反轉(zhuǎn)，這標(biāo)志著槽內(nèi)開始結(jié)冰，蓄冷進入潛熱蓄冷階段，自此蓄冷槽的出入口溫度下降趨勢開始變得緩慢。一直到8：30時，冷槽入口溫度從2°C降至3.4°C，出口溫度則從0.1°C降至1.7°C，進出口溫差基本維持在1.91.7左右，整個蓄冷過程持續(xù)了約8.5個小時，開啟冷機為2組，共蓄存冷量約250RTH。如果4組冷機均同時投入蓄冷過程，則可以在8小時內(nèi)蓄存的冷量為（29.4/2）×4×8470RTH，超

9、過蓄冰槽的設(shè)計容量400RTH。    由于在蓄冷期間制冷機并未承擔(dān)板式換熱器所需負荷，因此實際蓄冷速率、蓄冷量與對應(yīng)時刻的冷機制冷量、累積制冷量基本吻合，參見圖4。   （2） 取冷過程    從8：40到11：40期間，空調(diào)系統(tǒng)由蓄冰槽單獨供冷；其后由單獨冷機供冷。從圖3中可以看出，在蓄冰槽單獨供冷期間，通過冰槽的流量約為57m3/h。蓄冷槽的出口溫度隨取冷的進行而逐漸升高，在取冷剛開始時該溫度約為0，到結(jié)束時升至7°C左右；進口溫度則由0.5上升到約10.5。取冷溫差則從取冷初期的5.5下降到3.5。    在冰槽實際單獨供冷期間（8：4011：40）的3小時內(nèi)，共取出約250RTH的冷量，相當(dāng)于當(dāng)日總蓄冷量的100，平均取冷速率約為83RT，相當(dāng)于每小時取出設(shè)計容量的21。此過程中通過冰槽的流量約為57m3/h。    從蓄冰系統(tǒng)蓄冷和取冷過程可以看出，慧魯漁村蓄能空調(diào)系統(tǒng)的蓄冰和取冷過程均達到了設(shè)計要求，可以很好地將白天空調(diào)負荷轉(zhuǎn)移至夜晚。    經(jīng)測試，蓄