某辦公建筑冰蓄冷空調系統(tǒng)畢業(yè)設計

1、畢業(yè)設計（論文）說明書長沙市某辦公建筑的冰蓄冷空調系統(tǒng)的設計，本設計主要是圍繞冰蓄冷的冷源部分而進行的。為平衡電網(wǎng)負荷、削峰填谷結合長沙市實行的谷峰電價政策，對冰蓄冷空調系統(tǒng)與常規(guī)的空調系統(tǒng)的經(jīng)濟性進行分析比較從而確定了此建筑適合應用冰蓄冷空調系統(tǒng)。通過對該建筑的冷負荷計算和冷負荷的分布情況的分析，從而確定了冰蓄冷空調系統(tǒng)宜采用的運行策略，工作模式和運行控制方案進而確定了其機組容量和蓄冰梢的容量。此冰蓄冷空調系統(tǒng)采用的是風機盤管加新風系統(tǒng)，其中新風系統(tǒng)不負責室內負荷把壯室外空氣處理到室內的等給狀態(tài)點而送入室內。最后，在討論冰蓄冷空調系統(tǒng)的經(jīng)濟性時對冰蓄冷空調系統(tǒng)的能耗情況和經(jīng)濟性進行了整體的分

2、析和比較。訂關鍵詞：辦公建筑冰蓄冷空調系統(tǒng)經(jīng)濟性分析線IABSTRACTThegraduationprojectdesignsairconditioningsystemswithicestorageforXXofficialbuildinginChangshaCity,thisdesignmainlyisrevolvestheicestoragethecoldheatsinkpartialtocarryon.Forbalancestheelectricalnetworkload,tounifythevalleypeakelectrovalencepolicywhichChangshaimple

3、ments,gatheredtheair-conditioningsystemwithicestorageandtheconventionalair-conditioningsystemefficiencytotheicecarriesontheanalysiscomparisonthustodeterminethisconstructionsuitedusingtheairconditioningsystemswithicesystem.Throughtothisbuildingcoldloadcalculationandcoldloaddistributedsituationanalysi

4、s,thushaddeterminedtheicestoragethemovementstrategywhichtheair-conditioningsystem裝withicestoragesuitablyused,theworkingpatternandtheoperatingcontrolplanthenhaddetermineditsunitcapacityandicestoragecapacity.Thisairconditioningsystemswithicestorageisusesoftheairblowerplatetubeaddsthenewatmospheresyste

5、m,newatmospheresystemisnotresponsibleforintheroomtoshouldertheoutdoorairprocessestotheroominsometo訂enthalpyconditionsendsintheroom.Finally,air-conditioningsystemwithicestoragewhenthediscussionicetheefficiencyair-conditioningsystemwithicetheenergyconsumptionsituationandtheefficiencyhascarriedonthewho

6、leanalysisandthecomparison.Keywords:air-conditioningsystem,icestorage,economicanalysis,buildingofoffice畢業(yè)設計（論文）說明書1 緒論11.1 冰蓄冷空調技術的社會背景11.2 冰蓄冷空調的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀11.3 冰蓄冷空調系統(tǒng)介紹21.3.1 冰蓄冷空調的基本概念21.3.2 冰蓄冷系統(tǒng)的分類41.3.3 冰蓄冷系統(tǒng)的運行方式51.3.4 冰蓄冷系統(tǒng)的工作模式51.3.5 低溫送風空調81.4 冰蓄冷在制冷空調中的發(fā)展趨勢91.4.1 建立與冰蓄冷相結合的低溫送風空調系統(tǒng)91.4.2 開發(fā)新

7、型的蓄冷技術和設備101.4.3 建立區(qū)域性蓄冷空調供冷站101.5 應用蓄冷空調技術的意義102 建筑概況132.1 項目名稱132.2 設計依據(jù)132.3 工程概況132.3.1 建筑物概況132.3.2 建筑的圍護結構的情況152.4 室內外設計參數(shù)的確定162.4.1 室外空氣計算參數(shù)162.4.2 室內空氣設計標準163 設計方案論證173.1 夏季設計日空調冷負荷173.2 蓄冷系統(tǒng)的運行策略和工作模式以及工作流程183.2.1 蓄冷系統(tǒng)運行策略183.2.2 冰蓄冷空調設計模式的選定183.2.3 冰蓄冷空調系統(tǒng)的流程配置193.3 設備的確定193.3.1 制冷機組的確定193

8、.3.2 蓄冷設備容量確定203.4 機組運行情況的確定203.5 蓄冷介質與蓄冷系統(tǒng)形式選擇223.5.1 蓄冷介質的選取223.5.2 蓄冷形式的選取223.6 設備的選擇：223.6.1 冷源設備的選擇223.6.2 蓄冰設備的選擇233.6.3 其他設備的選擇計算243.7 方案的比較及經(jīng)濟分析與結論243.7.1 方案一：螺桿水冷式冷水機組243.7.2 方案二：螺桿水冷式雙工況冷水機組+蓄冰設備.253.7.3 方案三：風冷式螺桿冷水機組+蓄冰設備273.7.4 方案比較（采用價值分析法）283.7.8 冰蓄冷系統(tǒng)的回收年限303.7.9 結論和建議304冷負荷的計算314 .1房

9、間冷負荷的構成314.2房間濕負荷的構成314.2.1 房間的濕量由下列各項構成：314.2.2 濕負荷計算31裝4.3空調系統(tǒng)冷負荷的構成324.4 冷負荷計算324.4.1 通過墻體、屋頂?shù)膫鳠嵝纬傻睦湄摵?24.4.2 通過窗戶的瞬變傳熱的冷負荷324.4.3 通過窗戶的日射得熱的冷負荷32訂4.4.4通過設備、照明、人體形成的逐時冷負荷334.4.5 新風冷負荷334.5 空調系統(tǒng)的設計與分析334.5.1 風機盤管的選擇354.5.2 新風機組的選擇37線5冷源系統(tǒng)設計與分析395.1 確定典型設計日的空調冷負荷395.2 選擇蓄冷裝置的形式和模式及運行策略405.2.1 蓄冷裝置的

10、形式的選取405.2.2 選擇冷源蓄冷模式和運行策略405.3 進行蓄冷冷源設計并確定它的運行控制方案415.3.1 確定制冷主機和蓄冷裝置的容量415.3.2 蓄冷設備容量確定425.3.3 機組運行狀況的確定及負荷分布情況425.3.4 制冷機組的選取445.3.5 蓄冰設備的選擇：455.3.6 系統(tǒng)流程設計455.4 冰蓄冷空調系統(tǒng)的水力計算與集成465.4.1 乙二醇初級泵系統(tǒng)的水力計算與選擇46'5.4.2乙二醇次級泵系統(tǒng)的水力計算與選擇475.4.3 低位乙二醇膨脹水箱的選擇計算495.4.4 冷凍水系統(tǒng)的水力計算與設備選擇495.4.5 冷卻水系統(tǒng)的水力計算與選擇535

11、.5 冰蓄冷空調系統(tǒng)的運行控制555.5.1 運行策略555.5.2 控制策略555.5.3 淡季的空調運行控制566冰蓄冷空調系統(tǒng)的全年能耗分析586.1 裝機電功率統(tǒng)計586.2 年耗能量分析586.2.1 蓄冷空調的工程的夜間的年能耗586.2.2 蓄冷空調工程的日間的年能耗：586.2.3 蓄冷空調工程的年能耗597方案的比較和經(jīng)濟分析60一、一、7.1 分為如下二種方案進行比較分析60裝7.1.1.方案一：螺桿水冷式冷水機組607.1.2 方案二：螺桿水冷式雙工況冷水機組+蓄冰設備617.1.3 方案三：風冷式螺桿冷水機組+蓄冰設備637.2 三種方案的壽命周期成本分析647.2.2

12、 年經(jīng)營費的計算和比較64訂7.2.2各方案的功能項目評分與功能評價指數(shù)匯總657.2.3 各方案的壽命成本指數(shù)G667.2.4 各方案的壽命周期價值指數(shù)V的計算677.3 .冰蓄冷設計方案下的經(jīng)濟性評價677.3.1 采用峰谷比為3:1的回收周期681 7.3.2.采用峰谷比為4:1的回收周期681.1 論701.2 ft711.3 獻721.4 錄73共3 頁 第3 頁畢業(yè)設計（論文）說明書1.5 冰蓄冷空調技術的社會背景環(huán)境污染和能源危機已成為當今社會的兩大難題，如何合理的利用能源為人類創(chuàng)造現(xiàn)代生活已經(jīng)成為當今社會的共識。在人類共同警視的時期，蓄能空調應運而生。隨著社會的發(fā)展電力工業(yè)作為

13、國民經(jīng)濟的基礎產(chǎn)業(yè)，以取得了長足的發(fā)展。但是，電力的增長仍然滿足不了國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活用電的急劇增長的需要，全國缺電情況仍未得到根本的改變。目前電力供應緊張表現(xiàn)在以下兩點：(1)電網(wǎng)負荷率低，系統(tǒng)峰谷差加大，高峰電力嚴重不足致使電網(wǎng)經(jīng)常拉閘限電。電網(wǎng)的峰谷差占高峰負荷的比例已高達25%30%隨著用電結構的變化，工業(yè)用電比重相對減少，城市生活商業(yè)用電快速增長，達成電網(wǎng)高峰限電，低谷電用不上的問題也越來越突出。(2)城市電力消費迅速，而城市電網(wǎng)不能適應，造成有電送不出，配不上的局面解決電力不足的問題，一方面是靠增加對電力的投入，加快電力建設的步伐，多裝機組；另一方面還要繼續(xù)堅持開發(fā)與節(jié)約

14、并重的能源開發(fā)的工作方針，加強計劃用電和節(jié)約用電，通過經(jīng)濟的、技術的、行政的和法律的手段，鼓勵用戶節(jié)約用電，移峰填谷，充分利用電力資源，大力開發(fā)低谷用電。為鼓勵用戶削峰填谷，電力部門同地方制訂了峰谷電價政策，將高峰電價與低谷電價拉開，使低谷電價只相當與高峰電價的1/21/5,鼓勵用戶使用低谷電，這項政策目前已在部分地區(qū)實施，并將推廣至全國。在電力供應緊張的情況下，峰谷電價政策的實施，為蓄冷空調技術提供了廣闊的發(fā)展前景。1.6 冰蓄冷空調的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀自古以來人民就懂得使用天然冰保存食物和改善環(huán)境。采用人工制冷的空調蓄冷大約出現(xiàn)在1930年前后，那時的蓄冷只是著眼于減少制冷機容量和制冷設備的購

15、置費用。隨著設備制造業(yè)的不斷發(fā)展，制冷機的成本大幅度降低，節(jié)省購置費用漸漸的失去了吸引力。相反，蓄冷裝置成本高及電耗多的不利因素卻突出起來，以致使該項技術的應用陷入了相當一段停滯期。自七十年代世界能源危機以來，各國政府都十分重視開發(fā)新能源與“節(jié)省能源”，促使了蓄冷技術的迅速發(fā)展。美國、加拿大、日本和歐洲一些國家率先將冰蓄冷技術引入到建筑空調系統(tǒng)里來，積極開發(fā)蓄冷設備與蓄冷系統(tǒng)，實施的工程逐年成倍增多。在日本近年來積極引進蓄冷技術，大力開展冰蓄冷技術的研究與開發(fā)應用，到1989年美國、日本、加拿大等國從事冰蓄冷系統(tǒng)開發(fā)和冰蓄冷專用制冷機生產(chǎn)的公司多達49家；美國提出將在1997年將空調蓄冷技術普

16、及應用到99%勺宏偉目標；根據(jù)有關統(tǒng)計1990年北美冰蓄冷空調系統(tǒng)的投資占當年新增暖通空調系統(tǒng)總投資的24.2%;我國臺灣省自1984年建成第一個冰蓄冷空調系統(tǒng)以來，蓄冷空調系統(tǒng)發(fā)展很快，由1992年33個蓄冷空調系統(tǒng)，到1993年為142個，到1994年就已建成225個蓄冷空調系統(tǒng)，總冷量高達2009000Kwh移稼高峰用電超過52000KW用戶每年節(jié)省臺幣達3.1X105萬元；九十年代，我國大陸地區(qū)蓄冷技術也得到了發(fā)展，首先中電深圳工貿公司在辦公樓中應用了法國的冰球式蓄冷系統(tǒng)，使裝機容量降低45%Z上；北京西冷工程公司開發(fā)研制的有壓式齒球蓄冷器已獲國家專利并用在北京日報社綜合樓和廣州市面上

17、裝某辦公樓的空調系統(tǒng)中，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益；同時浙江國祥制冷工衣業(yè)公司推出了完全結凍式冰蓄冷系統(tǒng)在浙江諸暨百貨大樓實行了國產(chǎn)大型冰儲冷首例中央空調系統(tǒng)，僅用一年時間就完成了設計施工任務，并于1995年8月10日調試成功投入運行。儲冰蓄冷國產(chǎn)化的成功，克服了冰儲冷中央空調投資大的缺點，對推廣冰蓄冷空調事業(yè)起到很好的促進作用；訂國家計委、國家經(jīng)貿委和電力工業(yè)部聯(lián)合提出到2000年將轉移100012000萬Kw的尖峰負荷到低谷使用，這將為國家節(jié)省150250萬元的資金，這是節(jié)能節(jié)電中一項利國利民的重大創(chuàng)舉；據(jù)統(tǒng)計，就北京市面上目前擁有集中空調的賓館與寫字樓約250座，商場約50家，空調負

18、荷約30-40萬kw,這是些負荷具有較大的冰蓄冷空調前景，即具有很大的削峰填谷的潛力，聯(lián)系到全國冰蓄冷空調的前景更加是宏偉壯觀。由中國制冷學會組織的“第三屆海峽兩岸制冷空調學術交流會-冰蓄冷空調技術研討會”。海峽兩岸著名的空調科技工作者、專家教授、歡聚一堂暢所欲言，共同探討研究：（1）.冰蓄冷技術在制冷空調工程中的應用前景與發(fā)展趨勢；（2）.冰蓄冷技術應用的環(huán)境及匹配的設備；（3）.冰蓄冷技術的新工藝和新設備；（4）.衡量和推廣冰蓄冷技術（設備）先進性指標；（5.冰蓄冷工程應用實例總結等問題，這將會大大地促進海峽兩岸冰蓄冷技術的迅速發(fā)展。1.7 冰蓄冷空調系統(tǒng)介紹1.7.1 冰蓄冷空調的基本概

19、念空調系統(tǒng)不需要能量或用能量小的時間內將能量儲存起來，在空調系統(tǒng)需求大量的冷量時，就是利用蓄冰設備在這時間內將這部分能量釋放出來。根據(jù)使用對象和儲存溫度的高低，可以分為蓄冷和蓄熱。結合電力系統(tǒng)的分時電價政策，以冰蓄冷系統(tǒng)為例，在夜間用電低谷期，采用電制冷機制冷，將制得冷量以冰（或其它相變材料）的形式儲存起來，在白天空調負荷（電價）高峰期將冰融化釋放冷量，用以部分或全部滿足供冷需求。每1千克水發(fā)生1C的溫度變化會向外界吸收或釋放1千卡的熱量，為顯熱蓄能；而每1千克0c冰發(fā)生相變融化成0c水需要吸收80千卡的熱量，為潛熱蓄能。很明顯，同一物質的潛熱蓄能量（相變溫度）大大高于顯熱蓄能量（1C溫差），

20、因此采用潛熱蓄能方式將大大減少介質的用量和設備的體積。冰蓄冷空調系統(tǒng)主要就是利用水結成冰的潛熱進行工作，原理工作示意圖如圖1-10圖1-1冰蓄冷示意圖“冰蓄冷空調”一詞大家都一目了解，英文為ICESTORAGE,日文為冰蓄熱,狹義的定義為制冰蓄冷的冷氣系統(tǒng)。早期稱謂COOLSTORAG崎冷）,此包含了制冷水蓄冷的冷氣系統(tǒng)。但在寒帶國家除了蓄冷外，還要蓄熱,因此，廣義的用語為THERMALENERGSTORAGERCONDITIONINGYSTEM縮寫為TES,可譯為蓄能式空調系統(tǒng)。對于南方地區(qū)僅有夏季（冷氣）電力過載的困擾，僅需蓄冰空調。蓄冰率一般英文簡寫為IPF（ICEPACKINCFACT

21、OR,即蓄冰槽內制冰容積與蓄冰槽容積之比值。IPF二蓄冰槽內制冰容積M3后冰槽容積M3*100%（日本冷凍協(xié)會）一般用它來決定蓄冰槽的大小。目前各種蓄冰設備，其IPF約在20-70%范圍內。另一稱之為制冰率，其英文簡寫也為IPF,即蓄冰槽中水的最大制冰量與全水量（槽中充水的容積）之比值：IPF=槽中水的最大制冰量kg/全水量kg*100%（日本電力空調研究會）通過它可了解結冰多少，有的蓄冰設備，此值可達90%Z上。應注意，國外兩個定義都用IPF表示。各種冰蓄冷設備的兩種蓄冰率數(shù)據(jù)見表1.1.1 0表1.1冰蓄冷設備的蓄冰率冷媒盤管式完全凍結式制水滑落式冰晶或冰泥冰球式蓄冰率IPF120-50%

22、50-70%40-50%45批右50-60%蓄冰率IPF230-60%70-90%-90%Z上美國多以Void（Space）Ratio無效（空間）比來表示，故蓄冰率IPF=1-VoidRatio.融冰能力DISCHARGECAPACITY蓄冰槽中之冰，實際可溶解而用于空調的蓄冷量。融冰效率DISCHARGEEFFICIENCY實際可用于應付空調負荷之融冰能量除以總蓄冰能量之值蓄冷效率STORAGETHERMALEFFICIENCY旨實際可用于應付空負荷之融冰能量除以用以制冰蓄冷的能量之值。此值與融冰效率不同，但有時蓄冷效率也定義為融冰效率。過冷現(xiàn)象SUPERCOOLING指超過流體的凍結點而仍

23、不凍結的現(xiàn)象。例如：純水的凍結點為0°C,但水溫需先降至-7oC左右，才會形成冰核再凍結成冰，（一般水之過冷現(xiàn)象約為-5°C,此現(xiàn)象將增加制冰初期的耗能量。）如圖1-5所示。如要設法提高成核溫度，減少過冷度，就要添加成核劑，但使用不同的成核劑配方，效果也各不相同。有些單位在研究和試驗。1.1.2 冰蓄冷系統(tǒng)的分類冰蓄冷的種類很多，歸納起來有以下常用的幾種：（1）完全冰結式；（2）優(yōu)待鹽式；（3）冰球、蕊心冰球工；（4）制冰滑落式；（5）熱管式；（6）冰品、冰片式；（7）冰盤管式；（8）供冷蓄冷雙效機等等。共78 頁 第3 頁畢業(yè)設計(論文)說明書1.1.3 冰蓄冷系統(tǒng)的運行

24、方式制冰方式多種多樣，僅日本各廠商生產(chǎn)的蓄冰制冰設備的形式就有30多種之多，但歸納起來無非是兩種，即靜止制冰與動態(tài)制冰；運行方法有以下兩種：(1)全蓄冷式，蓄冰時間與空調時間完全分開，夜間用電谷值期間，制冷機用于制冰，一般采用靜止型制冰，當冰層厚度達到設定值時便停機，設定厚度值由電腦預測第二天負荷用冷量來控制，在白天空調開始運行后的用電高峰值期間，水與冰換熱，冰水用于空調，制冰機不運行，這種系統(tǒng)制冰器要承擔全部負荷，多數(shù)用于間歇性的空調場合，如體育館、影劇院、寫字樓，商業(yè)建筑等。但制冰器要求容量大，初投資費用高；(2)半蓄冰式：在用谷值期間，制冰機用于蓄冰制冰到家行，在白天里，一部分負荷由蓄冰

25、器承擔，另一部分則由制冰機看接負擔，這種方式可由下面三種方法運行：(1冰水并聯(lián)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)中空調器只需一個盤管，空調期間，冷媒不直接送入空調器而是在另一組蒸發(fā)器中蒸發(fā)，制成冰水再泵入制冰器中與冰換熱，進一步冷卻成低溫冷水，再送入空調器盤管使用，蓄冰器與制冰水蒸發(fā)器回路是并聯(lián)的；冰媒并聯(lián)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的空調器中有兩個盤管，用電“谷值”期間，制冷機冷媒送入蓄冰器制冰?？照{期間，制冰機冷媒送入空調器一個盤管直接蒸發(fā)，而蓄冰器中的冰水則送入另一個盤管，蓄冰器與空調器中的冷媒回路是并聯(lián)的；壓縮機輔助系統(tǒng)，這種系統(tǒng)全部冷媒均進入蓄冰器，這種系統(tǒng)不僅夜間制冰，在空調高峰期間也是一邊融冰，一邊繼續(xù)制冰，這種

26、系統(tǒng)初投資省，但因晝夜制冰，始終維持較低的蒸發(fā)溫度，故耗電量較大，與以上兩種方法相比，因其系統(tǒng)簡單，初投資省而得到最普遍的青睞與應用。1.1.4 冰蓄冷系統(tǒng)的工作模式冰蓄冷系統(tǒng)的工作模式是指系統(tǒng)在充冷還是供冷，供冷時蓄冷裝置及制冷機組是各自單獨工作還是共同工作。蓄冷系統(tǒng)需要在幾種規(guī)定的方式下運行，以滿足供冷負荷的要求，常用的工作模式有如下幾種：(1)機組制冰模式在此種工作模式下，通過濃度為25%勺乙二醇溶液的循環(huán)，在蓄冰裝置中制冰。此間，制冷機的工作狀況受到監(jiān)控，當離開制冷機的乙二醇溶液達到最低出口溫度時制冷機關閉。此種工作模式的示意圖如圖1-2所示。圖1-2機組制冰工作模式示意圖(2)制冰同

27、時供冷模式當制冰期間存在冷負荷時，用于制冷的一部分低溫乙二醇溶液被分送至冷負荷以滿足供冷需要，乙二醇溶液分送量取決于空調水回路的設定溫度。一般情況下，這部分的供冷負荷不宜過大，因為這部分冷負荷的制冷量是制冷機組在制冰工況下運行提供的。蓄冷時供冷在能耗及制冷機組容量上是不經(jīng)濟合理的，因此，只要此冷負荷有合適的制冷機組可選用，就應設置基載制冷機組專供這部分冷負荷，該工作模式示意圖如圖1-3所示。圖1-3制冰同時供冷模式示意圖(3)單制冷機供冷模式：在此種工作模式下，制冷機滿足空調全部冷負荷需求。出口處的乙二醇溶液不再經(jīng)過蓄冰裝置，而直接流至負荷端設定溫度有機組維持。該工作模式示意圖如圖1-4所示。

28、共78 頁 第9 頁圖1-4單制冷機供冷模式示意圖(4)單融冰供冷模式：在此工作模式下，制冷機關閉?；亓鞯囊叶既芤和ㄟ^融化儲存在蓄冷裝置內的冰，被冷卻至所需要的溫度。在全部蓄冷運行策略下，融冰供冷是基本的運行方式它的運行費用是最低的，但是要求有足夠大的蓄冷裝置的容量，初投資費用會較大。該工作模式示意圖如圖1-5所示。制冷蓄冰筒組4圖1-5單融冰供冷模式示意圖(5)制冷機與融冰同時供冷：在此工作模式下，制冷機和蓄冰裝置同時運行滿足負荷需求。按部分蓄冷運行策略在較熱季節(jié)需要采用該種工作模式，才能滿足供冷要求。該工作模式又分成兩種情況，即機組優(yōu)先和融冰優(yōu)先。機組優(yōu)先：回流的熱乙二醇溶液，先經(jīng)制冷機

29、預冷，而后流經(jīng)蓄冷裝置而被融冰冷卻至設定溫度。下該種工作模式示意圖如圖1-6所示圖1-6機組優(yōu)先融冰優(yōu)先：從空調負荷端流回的熱乙二醇溶液先經(jīng)蓄冷裝置冷卻到某一中間溫度而后經(jīng)制冷機冷卻至設定溫度。該種工作模式示意圖如圖1-7所示。蓄冰筒犯圖1-7融冰優(yōu)先1.1.5 低溫送風空調低溫送風空調-冰蓄冷系統(tǒng)之核心當代冰蓄冷系統(tǒng)與低溫送風空調緊密結合在一起，被譽為蓄冷技術的一顆明珠，更顯示出了冰蓄冷技術的優(yōu)越性與競爭力，被稱為暖通空調工程中繼變風量空調系統(tǒng)之后最重大的變革。(1)低溫送風空調系統(tǒng)中，應用冰蓄冷技術把建筑空調的用電需要，從白天高峰期轉移至夜間低谷期，實現(xiàn)用戶側的“移峰填谷”，改變了建筑物電

30、力物負荷曲線形狀，減少用戶高峰電力需求，相應地也減少了對整個輸配電設備的容量要求，并減少了建筑物制冷系統(tǒng)機電設備的增容費用；(2)冰蓄低溫送風系統(tǒng)運行時，主要設備制冷機是在夜間用電低谷期運轉，在白天供泠時，只有系統(tǒng)循環(huán)泵和終端設備運行，在電力公司制定的分時電價下，空調運行費用會有較大程度的降低，若峰谷電價差是兩倍的話，運行費用可以節(jié)省5070%據(jù)某紀念體育館在對空調系統(tǒng)改造中，采用了兩臺1056kw螺桿壓縮制冷機，54個蓄冰缸(總容量為124GJ儲存設計73%勺空調負荷，可移荷1200kw,每年可節(jié)省電費約6080萬元，取得了顯著的經(jīng)濟效益；(3)低溫送風蓄冰空調系統(tǒng)在建筑空調系統(tǒng)建設和工程改

31、造中具有很優(yōu)越的應用前景，在未來21世紀高科的應用中將得到廣泛應用前；(4)低溫送風蓄冷空調，通過降低使用區(qū)域內的相對濕度而改善高干球溫度環(huán)境的舒適程度，盤管出口的干球溫度減少到5.5C,可使相對濕度達到36%而常規(guī)系統(tǒng)是50%相對溫度的降低及25c的室內條件(典型的低溫一次風系統(tǒng))可以在壯使用區(qū)內產(chǎn)生清新而涼爽的感覺，同時較小的空氣處理設備也減少了空調區(qū)域內噪音釋放，由此也增加了使用者的舒適度而受到很大的歡迎；(5)在擴建和新建的項目中，冰蓄冷低溫送風系統(tǒng)是一項最好的方式，在選定系統(tǒng)之前，重要的是根據(jù)各種條件和數(shù)據(jù)，如電價，用戶負荷特征，設備費用等，進行技術經(jīng)濟分析比較，選擇出建設項目的最佳

32、方案，隨著經(jīng)濟建設的發(fā)展，在大中訂城市新建和改建的高級商業(yè)中心、賓館飯店、辦公大樓等建筑中，大型集中冰蓄系統(tǒng)將會更加普及，同時，現(xiàn)在許多商業(yè)建筑原有的空調系統(tǒng)已不能滿足現(xiàn)實要求，也必須進行更新改造；(6)不同末端送風方式時送風系統(tǒng)的功率消耗見表5,從表中可以看出，當采用心相同類型的末端送風方式時，送風溫度為7.2C的低溫送風系統(tǒng)比常規(guī)送風系統(tǒng)風機功率減少1328%對于低溫送風系統(tǒng)，有這樣規(guī)律即送風溫度較低，建筑規(guī)模越大時，低溫送風系統(tǒng)消耗功率相對減小。1.4 冰蓄冷在制冷空調中的發(fā)展趨勢1.4.1 建立與冰蓄冷相結合的低溫送風空調系統(tǒng)冰蓄冷低溫送風系統(tǒng)具有優(yōu)越的經(jīng)濟特性：推行蓄冰空調系統(tǒng)并配合

33、46c的超低溫送風，大大地降低能耗，有效地提高COPfi,使一次投資比常規(guī)系統(tǒng)更省，具備了特有的競爭力，如采用半蓄冷式空氣-水VAVS統(tǒng)的用電量和初投資最小，顯示出了低溫送風系統(tǒng)優(yōu)越的經(jīng)濟性，如果一個空調系統(tǒng)按使用20年計算，所取得社會效益和經(jīng)濟效益是非常巨大的，這就是冰蓄冷低溫送風系統(tǒng)能迅速發(fā)展起來的根本原因，由此證明空調蓄冷技術特別適用于冷負荷要求變化大的場所：如辦公寫字樓、體育館、音樂廳、影劇院、商業(yè)中心、文化館建身康樂城、國防、科研、教畢業(yè)設計(論文)說明書學試驗樓和白班制的工業(yè)廠房等等全方位的廣泛應用1.4.2 開發(fā)新型的蓄冷技術和設備我國蓄冰空調與低溫送風冰蓄冷空調系統(tǒng)，九十年代與

34、21世紀的發(fā)展趨勢是：（1）只要國內具備了技術先進，可靠的冰蓄冷系統(tǒng)設備供貨條件，全國范圍內將積極推廣此項技術；（2）當前擺在中國電力部門和空調工程界科技人士面前的一個緊迫任務是如何引進國外先進技術肖化吸收并提高，建立我國自已的蓄冰空調設備系列；（3）冰蓄冷在當代制冷空調事業(yè)中有著極其廣闊的發(fā)展前景，冰蓄冷低溫送風空調將成為九十年代和21世紀集中空調的“主流”系統(tǒng)。歸納起來有以下三個大項目，（1蓄冰產(chǎn)品一定要逐步國產(chǎn)化，就是向國外購買專昨，組織在國內生產(chǎn)；將蓄冰空調系統(tǒng)積極推向高效率化，降低系統(tǒng)耗電率，提高性能系數(shù)；使用上安全、故障少、維護方便。1.4.3 建立區(qū)域性蓄冷空調供冷站九十年代乃至

35、21世紀冰蓄冷空調的發(fā)展趨勢應是建立冰蓄冷區(qū)域性空調低溫供冷站，這種供冷站可根據(jù)區(qū)域空調負荷的大小，而建立大中、小三種類型的供冷站，訂采用微電腦全自動控制，應用十分方便。這類方式的供冷，不需使用CFC冷媒，保護環(huán)境、占地較小，使用靈活、安裝及運行費和低廉等優(yōu)點。目前區(qū)域供冷空調，對有意向減低空調成本的建設業(yè)主及管理人員來說，無疑是一個最好的選擇。實際上區(qū)域性冰蓄冷空調低溫送風系統(tǒng)已在世界各地，從美國芝加哥、至日本東京、法國里昂、再到瑞典、化敦等大城市都被普遍應用。在美國芝加哥夜間的電費僅是日間電費的1/6,普金斯大學的應用物理實驗室，具儀間制冰每年分別節(jié)省153000美元及250000美元。因

36、此，無論是從省錢節(jié)地或保護環(huán)境等方面來看，就蓄冷區(qū)域供冷是當代空調發(fā)展的趨勢。隨著冰蓄冷供冷向小型的、分層的、家庭式的方向發(fā)展，微型冰蓄冷機將進入行駛萬戶，造福于人類。1.5 應用蓄冷空調技術的意義蓄冷系統(tǒng)就是在不需要冷量或冷量少的時間（如夜間），利用制冷設備在蓄冷介質中的能量轉移，進行蓄冷，并將此冷量用在空調或工藝用冷高峰期。蓄冷空調的實質是：將制冷機組用電高峰時的運行時間轉移到用電低谷期運行，從而達到削峰填谷的目的，并利用峰谷電價差實現(xiàn)其較高的經(jīng)濟性。蓄冷空調系統(tǒng)全部或部分地將制冷主機的負荷自白天轉移至夜間的特性，稱為蓄冷空調系統(tǒng)的“負荷平移”效應。在能源消費逐漸增加的情況下，應用蓄冷空調

37、技術具有較大的社會效益和經(jīng)濟效益，主要表現(xiàn)在如下幾個方面：削峰填谷、平衡電力負荷。(2改善發(fā)電機組效率、減少環(huán)境污染。減小機組裝機容量、節(jié)省空調用戶的電力花費。(4改善制冷機組的運行效率。空調的制冷機組運行時，其效益隨著負荷的變化而變化，因此，具有蓄冷的空調系統(tǒng)，可根據(jù)空調負荷的大小使機組處在最佳的效益下運行。蓄冷空調系統(tǒng)特別適用于負荷比較集中變化比較大的場所。應用蓄冷空調技術，可擴大空調區(qū)域使用面積。亦即蓄冷空調系統(tǒng)適合于改擴建空調工程。適合于應急設備所處的環(huán)境，使用應急蓄冷系統(tǒng)可大大減少對應急能源的依賴提高系統(tǒng)的可靠性。綜上所述，蓄冷空調技術在未來具有廣闊的發(fā)展前景，今后我們要不失時機地壯

38、抓住機遇繼續(xù)加強與擴大與外國蓄冷設備廠的合作。國產(chǎn)的蓄冷空調要向低成本、高效率、全自動化方向發(fā)展,使國內蓄冷空調應用建立在吸收眾多技術優(yōu)點的基礎上。另外，政府部門應大力提倡、宣傳蓄冷空調的社會效益和經(jīng)濟效益，制定合理的分時電價政策，鼓勵廣大用戶采用蓄冷空調系統(tǒng)。要積極開展蓄冷空調的設計、施工、調試、運行的培訓，是廣大的工程技術人員和施工安裝人員深入了解蓄冷空訂調系統(tǒng)，使我國的蓄冷空調事業(yè)步入迅速發(fā)展的良性軌道。共78 頁 第# 頁畢業(yè)設計(論文)說明書2建筑概況2.1 項目名稱長沙市某六層辦公建筑冰蓄冷空調系統(tǒng)設計。2.2 設計依據(jù)(1)長沙市某辦公建筑的一到六層的平面圖。(2)國家規(guī)范。a.

39、暖通空調設計手冊。b.采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范。c.蓄冷空調工程實用新技術。(3)設計任務書。(4)建設單位提出的設計要求。2.3 工程概況2.3.1 建筑物概況該建筑位于長沙市是以辦公為主體功能，建筑內有辦公室、洗手間、展廊和展廳、休息廊等此建筑的每層平面分布圖如下圖所示：圖2-1建筑平面分布圖此建筑物的各個房間的概況見表2.1:表2.1建筑物的各個房間的概況表樓層房間F(m2)人員密度dp（m2/人）人數(shù)N（人）第層接待大廳220.68545商務中心43.255咖啡廳64.81.543貴賓室83.5811弟彥開敞式辦公室一43.259開敞式辦公室二43.259開敞式辦公室三64.8513

40、開敞式辦公室四43.259廠部中心83.5517第層展廳和展廊126.962.558會議室一43.21.528會議室二64.81.543會議室三83.51.558第四層公司分部一43.259休息廊31.2318公司分部二43.259公司分部三64.8513公司分部四43.259總部中心83.5517弟五層副總經(jīng)理室一43.22休息廊31.2318副總經(jīng)理室二43.22開敞式辦公室一43.259開敞式辦公室二43.259會議室83.51.558第六層培訓室一43.21.529休息廊31.2318培訓室二43.21.529電教室一43.21.529電教室二43.21.543培訓中心83.51.55

41、82.3.2 建筑的圍護結構的情況圍護結構的選取均根據(jù)實用供熱空調設計手冊中的規(guī)定選用：a.外墻:外墻選用實用供熱空調設計手冊中表11.41中的88號墻體，其中20mm厚外粉刷、200mm厚加氣混凝土、20mm厚內粉刷，其中傳熱系數(shù)K=0.86W/(m2k);傳熱溫差的衰減系數(shù)B=0.68;衰減度v=15;延遲時間e=5.9h。b.內墻：內墻選用實用供熱空調設計手冊中的表11.43中的3號墻體，其中20mm厚外粉刷、120mm厚磚墻、20mm厚內粉刷，其中傳熱系數(shù)K=2.37W/(m2k);傳熱溫差的衰減系數(shù)B=0.56;衰減度v=6.32;延遲時間e=5.2h。c.樓面：樓面選用實用供熱空調

42、設計手冊中的表11.44中的33號，其中20mm面層、80mm厚的鋼筋混凝土樓板、400mm厚的吊頂空間、25mm厚的鋼板網(wǎng)抹灰、油漆。其中傳熱系數(shù)K=1.83W/(m2k);傳熱溫差的衰減系數(shù)B=0.55;衰減度v=8.72;延遲時間£=5.3hod.屋面：屋面選用實用供熱空調設計手冊中的表11.42中的13號、其中20mm厚的防水層加小豆石、20mm水泥砂漿找平層、160mm瀝青膨脹珍珠巖保溫層、隔氣層、80mm厚承重層、15mm厚內粉刷,其中傳熱系數(shù)K=0.49W/(m2k);傳熱溫差的衰減系數(shù)B=0.37;衰減度v=47.36;延遲時間e=9.3h。e.外圍護結構中有些房間圍

43、護結構采用玻璃幕墻，所選用的玻璃幕墻的導熱系數(shù)為入=0.76W/mC厚度為6=15mm。,1由公式K=-2-11 d1+h1lh2得：K=5.61W/(m、)其中：h1室外對流換熱系數(shù)；h2室內對流換熱系數(shù)；入一一所用材料的導熱系數(shù)；材料的厚度；由采暖通風與空氣調節(jié)規(guī)范可以查得h1=23W/(m2k),h2=8.7W/(m2的。f.窗戶：選用單層的金屬窗6mm厚的普通玻璃，內掛尼龍綢淺蘭色窗簾g.門：辦公建筑要求采光性好環(huán)境舒適，所以選用玻璃制的門，其傳熱系數(shù)K=5.076W/（m2的。2.4室內外設計參數(shù)的確定2.4.1 室外空氣計算參數(shù)參閱實用供熱空調設計手冊可知：東經(jīng)113°8

44、'北緯282'長沙市海拔為44.81m。升夏季空調室外計算參數(shù)：裝夏季空調計算日平均溫度tp=32C；夏季通風干球溫度ttg=33C；g夏季空調計算干球溫度tw=35.8C；夏季空調計算濕球溫度tS=27.7；訂夏季平均日較差7.3C；夏季最熱月平均相對濕度為巾=75%室外平均風速：v=2.6m/so線2.4.2室內空氣設計標準民用建筑空調室內空氣設計參數(shù)的確定主要取決于以下內容：空調房間使用功能對舒適性的要求其中影響人舒適感的主要因素有：室內空氣的溫度、濕度和空氣流動速度。要綜合考慮地區(qū)、經(jīng)濟條件和節(jié)能要求等因素。參閱民用建筑空調設計可知：夏季室內空氣溫度tN=26C；夏季室

45、內空氣相對濕度巾=60%;夏季室內風速v=0.3m/s；設計時使室內空氣壓力稍高于室外大氣壓，此種情況可以不考慮由于室外的空氣滲透而引起的附加冷負荷。共78 頁 第15 頁畢業(yè)設計（論文）說明書3設計方案論證3.1 夏季設計日空調冷負荷此處冷負荷只是為了方便方案的確定。其具體的數(shù)值可參見附錄中的表一和表3-1部分。此設計建筑的空調冷負荷概略分布情況可見參見附錄中附表1到8。表3.1設計建筑的冷負荷概略分布表過問8-99-1010-1111-1212-1313-1414-1515-1616-1717-18冷負荷（kw）736.7810.5837.2837.2800.9765.8802.6857.

46、1875.8860.7由此建筑的冷負荷概略分布表可繪制出其冷負荷的分布圖，見圖3-1圖3-1空調負荷分布圖由以上計算可以看出，日負荷呈參差不齊狀，差別較大，結合長沙市的用電峰谷所在時間表（表3.2）:峰段平段谷段8:0012:007:008:0022:007:00長沙市的電力峰谷分布表表3.219:0022:0012:0019:00可見，冷負荷均分部在用電的峰谷段。且最大值三Qmax=875.824KW,現(xiàn)在16:00-17:00這個時段。因此，用蓄冷模式對大樓的冷負荷進行調節(jié)比較合適。3.2 蓄冷系統(tǒng)的運行策略和工作模式以及工作流程3.2.1 蓄冷系統(tǒng)運行策略蓄冷空調系統(tǒng)將轉移多少高峰負荷應

47、儲存多少冷量才具有經(jīng)濟效益，首先取決與采用哪一種運行策略.運行策略的選擇需要考慮的因素很多的.主要有建筑物空調負荷分布，電力負荷分布，電費計價結構，設備容量及儲存空間，具體需要以實際情況為依據(jù)。所謂的運行策略是指蓄冷系統(tǒng)以設計循環(huán)周期（如設計日或周等）的負荷及其特點為基礎將電費結構等條件對系統(tǒng)以蓄冷容量，釋冷供冷或以釋冷連同制冷機組共同供冷做出最優(yōu)運行安排考慮.一般可歸納為全部蓄冷策略和部分蓄冷策略.（1）全部蓄冷策略：其蓄冷時間與空調時間完全錯開，在夜間非用電高峰期，啟動制冷機進行蓄冷，當冷量達到空調所需的全部冷量時，制冷機停機；在白天空調時，蓄冷系統(tǒng)將冷量供給空調系統(tǒng).空調期間制冷機不運行

48、.全負荷蓄冷時.蓄冷設備要承擔空調所需要的全部冷量.故蓄冷設備的容量較大初次投資費用高.該運行策略適用于白天供冷時間較短的場所或峰谷電差價很大的地區(qū)。（2）部分蓄冷策略：部分蓄冷策略是在夜間非用電高峰時制冷設備運行.儲存部分冷量.白天空調期間一部分空調負荷由蓄冷設備承擔.在設計計算日（空調負荷高峰期）制冷機晝夜運行.部分蓄冷制冷機利用率高.蓄冷設備容量小，制冷機比常規(guī)的空調制冷機容量小30340%是一種更經(jīng)濟有效的運行模式。根據(jù)本建筑的日負荷曲線應采用部分負荷蓄冷，它不僅使蓄冷裝置容量減少，其裝機容量也大幅度減低，尤其適合于全天空調時間長、負荷變化大的場合，是一種經(jīng)濟有效的蓄冷設計模式。3.2

49、.2 冰蓄冷空調設計模式的選定蓄冷系統(tǒng)工作模式是指系統(tǒng)在充冷還是供冷，供冷時蓄冷裝置及制冷機組是各自單獨工作還是共同工作。蓄冷系統(tǒng)需要在規(guī)定的幾種方式下運行，以滿足供冷負荷的要求，常用的工作模式有：機組制冰模式，制冰同時供冷模式，單制冷機供冷模式，單融冰供冷模式，制冷機與融冰同時供冷。部分蓄冷策略有制冷機優(yōu)先供冷和蓄冰優(yōu)先供冷控制策略。制冷機優(yōu)先控制策略實施簡便，運行可靠，能耗低，制冷機組一直處于滿負荷運行，機組利用率高，機組和蓄冰槽的容量最小，投資最節(jié)省。蓄冰裝置優(yōu)先控制策略能盡量發(fā)揮蓄冰裝置的釋冷供冷能力，有利于節(jié)省電費，但能耗較高，在控制程序上復雜。故本設計采用制冷機組優(yōu)先策略。3.2.

50、3 冰蓄冷空調系統(tǒng)的流程配置制冷機組與蓄冷裝置并聯(lián)，常用于供回液溫差約為5C,并適用于低溫送風系統(tǒng)，也適用于溫差大于6c的系統(tǒng)。制冷機組與蓄冰裝置串聯(lián)適用于供回液溫差大于8c的系統(tǒng)。適用于低溫送風，但它不可避免產(chǎn)生空氣循環(huán)量少。影響室內空調的舒適性，且易在送風口產(chǎn)生結霧和滴水，嚴重破壞室內環(huán)境。由于本空調系統(tǒng)采用的是7C/12c的冷凍水供、回水溫差的常規(guī)空調系統(tǒng)，所以采用并聯(lián)流程。3.3 設備的確定3.3.1 制冷機組的確定由蓄冷空調實用技術一書中可知其主機容量可用下式來確定：R2=_RH+_Q_3-1D+N*hR=*R式中：RH-在設計日中建筑物所需的總冷負荷（KVV;Q-蓄冷槽熱損失（KW

51、,其值約為0.04-0.08倍的RHD白天使用空調的時間（h）;N晚間制冰時間（h）;R2制冷機組在空調工況下制冷量（KW；R制冷機組在制冰工況下制冷量（KW；壓縮機容量變化率，一般為0.65-0.70。本設計中根據(jù)用電谷峰所在時間段及負荷分布情況確定，白天空調的使用時間D=10h,夜晚制冰的時間N=10h總的制冷量匯Q=8184.5KW=RH則其主機制冷工況的容量為：R2=RH+Q=8184.5*（1+。08）=519.96KW10+10*0.73.3.2蓄冷設備容量確定由蓄冷空調實用技術一書中可知部分蓄冷策略主機優(yōu)先模式下其蓄冷設備容量可按下式確定：3-2i=N*R1=N*R2*“式中：Q

52、蓄冷設備蓄冷量（KWh；N夜間蓄冰時間（h）;R制冷機組在夜間制冷工況下制冷量（KW；R2制冷機組在白天空調工況下制冷量（KW；壓縮機容量變化率，一般為0.65-0.70。在設計高峰負荷時，從蓄冷設備融冰供冷量為：3-3Qimax=Qa）-R2式中：6ax設計高峰時最大融冰供冷量（KW；Qnax-建筑物高山!設計負荷（KW；R2制冷機組在空調工況下制冷量（KVy；其蓄冷設備容量為：Qi=N*R1=N*R2*4=10*519.96*0.7=3639.7（KWh）3.4 機組運行情況的確定由建筑物的冷負荷在各個逐時的數(shù)值和長沙市的電力分布情況制冷機組的容量以及蓄冷設備的容量可編制出機組運行負荷表（

53、表3.3）如下：表3.3機組運行負荷表時間冷負荷（KW）機組供冷（KW）融冰供冷（KW）蓄冷負荷（KW010003641200036423000364340003644500036456000364670003647800036489736.7519.96:216.740910810.5519.96290.5401011837.2519.96317.2401112837.2519.96317.2401213800.9519.96280.940續(xù)表3.31314765.8519.96245.8401415802.6519.96282.6401516857.1519.96337.140161787

54、5.8519.96355.8401718860.7519.96340.7401819000019200000202100002122000022230003642324000364總計8185.6(KW)5199.62984.93640由機組的運行負荷表（表3.3）可得出空調負荷的分配圖如下所以:圖3-2空調負荷的分配圖3.5 蓄冷介質與蓄冷系統(tǒng)形式選擇3.5.1 蓄冷介質的選取眾所周知，許多的工程材料都具有蓄熱（冷）特性，材料的蓄熱（冷）特性往往伴隨著溫度的變化、物態(tài)變化以及化學反應過程而體現(xiàn)出來。目前，用于空調的蓄冷方式較多，按儲能的方式可分為顯熱蓄冷和潛熱蓄冷兩大類；按蓄冷介質可分為水蓄冷、冰蓄冷、共晶鹽蓄冷和氣體水合物蓄冷四種方式。水、冰具有比熱高，潛熱高，導熱性能好，融點在1.6C左右，無毒、安全、低造價等優(yōu)點，