冰蓄冷工程設計、施工、自控要點

冰蓄冷系統(tǒng)現(xiàn)場測試情況與展望應原電力部委托，自1995年至今，清華大學空調(diào)實驗室對全國各地的多個冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)進行了現(xiàn)場調(diào)查和測試，這些系統(tǒng)各具特色，基本包括了我國當前應用較為廣泛的冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)形式，已測試工程如表1所示。總的看來，我國已安裝運行的冰蓄冷空調(diào)工程大多運行情況良好，這證明蓄冷空調(diào)在我國是完全可用的，是具有良好前景的。當然由于對冰蓄冷空調(diào)技術的認識還不夠成熟，應用中還存在著各式各樣的問題，本文以測試所獲得的第一手資料為依據(jù)，結(jié)合國內(nèi)的冰蓄冷工程發(fā)展情況，從以下幾個方面分別論述。一、國內(nèi)冰蓄冷系統(tǒng)設計中存在的問題總結(jié)調(diào)查實際情況后，我們認為國內(nèi)相當一部分冰蓄冷空調(diào)工程中存在冷機或冷槽余量過大的問題。由于我國的冰蓄冷事業(yè)剛剛開始，部分設計者對冰蓄冷系統(tǒng)的能力不大信任，以至于將系統(tǒng)冷機選得過大或過多，有的系統(tǒng)無需冷槽即可保證系統(tǒng)負荷要求。另一方面的問題則是冷槽的余量取得過大，以A工程為例，其冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)中選取了42臺冷槽，每臺的蓄冷容量均為180RTH，總蓄冷容量為7560RTH，但該系統(tǒng)所選配的蓄冷主機為兩臺，每臺空調(diào)工況供冷能力為382RTH，若按其當前實際9小時蓄冷時間計算，則冷機夜間的蓄冷能力約為382X0.7X2X9=4813RTH，占冷槽實際蓄冷容量的63%左右，與我們的實測蓄冷量基本相符，此工程中蓄冷槽的安全系數(shù)選擇太大，以全冷槽實際無法充分發(fā)揮作用，是一種設備資源和用戶資金的浪費。B工程也有類似的問題，其建筑面積僅4000平方米，所選的冷槽容量共達950RTH，在運行中這五個冷槽實際上只用四個，另一個備用，而事實上在蓄冷空調(diào)系統(tǒng)中備用冷槽并沒有很大的實際意義。即使按照四個冷槽760RTH容量計算，該系統(tǒng)蓄冷時間也需要760/(101X0.7)=11小時左右，實測則發(fā)現(xiàn)蓄滿約需12小時，遠超過較合理蓄冷時間段，即不能在低谷時段充分發(fā)揮蓄冷作用。冰蓄冷空調(diào)的初投資較常規(guī)定空調(diào)系統(tǒng)高，怎樣充分發(fā)揮冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)勢，盡量減少裝機容量和設備初投資，是每個設計者都應當關心的問題。當然，國內(nèi)也有一些冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)真正做到了減少裝機容量，安全系數(shù)選取比較合理，如交通銀行杭州市分行、清華同方人環(huán)樓等工程。下面將調(diào)查的各工程冷機、冷槽容量選擇情況，可以看出同樣是蓄冷系統(tǒng)，冷槽和冷機的裝置比例相差很多。在調(diào)查中還發(fā)現(xiàn)，有的冰蓄冷系統(tǒng)顯得實驗性過強，如某工程選用了5個蓄冰罐，每個容積均為100立方米，共分三個支路并聯(lián)在系統(tǒng)中，兩組為兩個串聯(lián)罐，一組為一個單罐，他們通過的流量大致相等，串聯(lián)罐流過的流量略小。蓄冷13小時后，小罐結(jié)冰達到IPF=1，串聯(lián)罐的結(jié)冰率僅為0.6左右，測試結(jié)果表明串聯(lián)罐的結(jié)冰速度遠小于單罐，因此根本無法充分發(fā)揮其削峰填谷蓄冷作用。二、 冰蓄冷系統(tǒng)的控制問題冰蓄冷系統(tǒng)的控制分為冷機優(yōu)先、冷槽優(yōu)先和優(yōu)化控制三種，同樣系統(tǒng)的控制好壞往往直接關系到用戶運行費用，關系到蓄冷系統(tǒng)是否充分發(fā)揮其移峰填谷能力，關系到空調(diào)系統(tǒng)的運行品質(zhì)的好壞。另外，從我國國情出發(fā)，由于電價政策在不斷調(diào)整，這就要求系統(tǒng)控制能較為靈活，能對不同的電價政策有一定的適應性。以杭州為例，從以前的電價政策規(guī)定上午三個小時禁開冷機，現(xiàn)在此規(guī)定已取消。但我們這次測試中發(fā)現(xiàn)，當時設計安裝的一些系統(tǒng)如國際大廈、世貿(mào)中心等仍基本按照以前的控制思路運行，或者按照機房人員的經(jīng)驗來運行，這樣必然不能保證系統(tǒng)運行的節(jié)能和優(yōu)化。這次測試中發(fā)現(xiàn)，冰蓄冷系統(tǒng)的控制情況各不相同，總的來看大多數(shù)系統(tǒng)的控制效果都較好，能夠保證系統(tǒng)空調(diào)供回水溫度控制平穩(wěn)。如杭州世貿(mào)中心、交通銀行杭州市分行及清華同方人環(huán)樓等。而有的工程控制系統(tǒng)水平較低，空調(diào)水溫控制極不穩(wěn)定，從現(xiàn)象上分析推測已接近ON—OFF控制。就測試調(diào)查情況來看，Honeywell及國內(nèi)一些蓄冷空調(diào)系統(tǒng)控制軟件技術上比較成熟，實際控制效果比較好，實測的空調(diào)供回水溫度比較平穩(wěn)，較好地為用戶做好了削峰節(jié)能。三、 蓄冷槽的性能比較目前在我國真正用于實際工程的蓄冷裝置主要是兩大類：封裝式蓄冷槽和盤管式蓄冷槽。封裝式蓄冷槽細分為冰球式蓄冷槽和蕊芯褶囊冰球式蓄冷槽，前者如CIAT公司的產(chǎn)品，后者如杭州華源公司的產(chǎn)品。盤管式蓄冷槽在國內(nèi)應用的一般都是內(nèi)融冰形式，細分為U型塑料盤管、圓形塑料盤管、金屬蛇形盤管等幾種。U形盤管以FAFCO的產(chǎn)品為代表，圓形盤管以CLAMAC的產(chǎn)品為代表，金屬蛇形盤管的生產(chǎn)廠家則有BAC、清華同方等。蓄冷裝置形式不同，則其取冷特點各不相同，以下分別論述。冰球式蓄冷槽的蓄冷速度較慢，但取冷速度較快且在整個過程中不斷降低。以深圳中電大廈的測試結(jié)果為例，在蓄冷流量約0.19m3/h/RTH，蓄冷溫度約-6攝氏度條件下，花費了12.5小時才全部蓄滿，且在蓄至80%左右時，蓄冷速度降低較為嚴重。四、新型蓄能系統(tǒng)近年來，蓄能空調(diào)的形式發(fā)生了不少變化，總的看其趨勢有兩個，一個高效節(jié)能，一種設備多種用途；另一個是蓄能空調(diào)的規(guī)模，大的可實現(xiàn)集中供冷、供熱，小的則是發(fā)展微型蓄能系統(tǒng)，如家用蓄能空調(diào)機組等。蓄冷與蓄熱的結(jié)合水池蓄冷與蓄熱水池內(nèi)水流向與流速的嚴格控制是保證池內(nèi)水溫自然分層，提高蓄能效率的關鍵。蓄熱水槽不得與消防水池合用。注意對池壁溫度應力的驗算與措施。蓄冷與蓄熱合用槽體乙二醇水溶液可在85攝氏度至90攝氏度范圍內(nèi)不分解變質(zhì)是前提。提高水蓄冷槽的蓄冷效率，減少冰盤管容量。節(jié)省蓄能槽體的占用空間，冬、夏蓄冷，蓄熱合用一個槽體。可適用于內(nèi)融冰盤管或外融冰盤管系統(tǒng)?？蛇m用于熱泵系統(tǒng)或電加熱蓄熱系統(tǒng)。外融冰盤管系統(tǒng)，可獲得1攝氏度左右的低溫供水實現(xiàn)大溫差供水，減少水系統(tǒng)能耗與初投資一般空調(diào)水：t=7°C/12°C，^t=5°C。大溫差供水：t=TC/15°C，^t=14°C，流量減小，節(jié)電、省管徑?？山ǔ杉泄├?，冷源與熱網(wǎng)合用管線。減少用戶建設冷熱源所需的投資與面積。減輕污染，可用氨高效制冰。高效、節(jié)能、減少初投資。實現(xiàn)低溫送風，節(jié)省空調(diào)風系統(tǒng)容量與能耗一般空調(diào)風：t=16°C/24°C,At=8°C低溫送風：t=11°C/27°C,^t=16°C，風量減半，節(jié)電、節(jié)省風道和空間。提高室內(nèi)衛(wèi)生標準，相對溫度低，人更舒暢，不易滋生細菌?？梢詷O大地提高取冷率，即單位時間取冷量可擴大到50%左右，克服了內(nèi)融冰盤管取冷速率較小(最大約13?14%)的缺點。開式系統(tǒng)與水系統(tǒng)一樣，必須解決好系統(tǒng)中壓力保持問題。熱泵系統(tǒng)風冷熱泵，多用于中小規(guī)模的建筑系統(tǒng)配置簡單，沒有冷卻水系統(tǒng)，不占機房面積，全部放在室外。供冷與一般風冷機組相同，COP=4?5。供熱：出水溫可達40C?45C，最低工作溫度-10C左右，COP=2.0?2.5。初投資較高，但與一般直燃機相比，基本持平?？梢耘c電熱結(jié)合使用。水源熱泵，可用于大、中型規(guī)模的建筑供冷與一般水冷機組相同，COP=4.5?5.5。供熱：出水溫可達56C至58C，COP^3.2?3.8。初投資比風冷熱泵便宜，但要有合適的水源系統(tǒng)。同樣可與電熱結(jié)合使用。系統(tǒng)較簡單方便，無任何污染，冷、熱效率較高，有廣泛應用前途。利用電能蓄熱系統(tǒng)簡單、方便、無任何污染。熱效率較低，COP^1.0，且發(fā)電中一次能源效率只有30%左右。利用低谷電進行蓄熱，可以適當采用，運行費用較低，約29元/m2年。直接電加熱，則運行費過高，一般不宜采用，其供暖費用約50元/m2年。五、結(jié)論冰蓄冷技術在中國的應用至今已有5?6年的歷程，可以說已經(jīng)走過了艱難的啟動狀態(tài)，走進了進一步發(fā)展和完善的良性軌道，可從如下事實說明:發(fā)展速度：1995年全國只有2家蓄冷工程；1997年發(fā)展到33項；1998年建成60多項；1999年底已建成和正在建的蓄能空調(diào)有100余項。發(fā)展規(guī)模：1997年最大蓄冷量只有約3000RTH，1998年建成8200RTH的大系統(tǒng)，1999年又建成蓄冷量達12000RTH的更大系統(tǒng)。發(fā)展模式：1998年以前幾乎全部都是靜態(tài)蓄冷系統(tǒng)，1999年出現(xiàn)兩家動態(tài)蓄冷系統(tǒng)，而且規(guī)模還相當大；除單純蓄冷形式外，又出現(xiàn)了不少既蓄冷又蓄熱的系統(tǒng)，因地而異大膽采用了電能蓄熱系統(tǒng)等等。(4)發(fā)展目標：人們對“為國節(jié)能為民節(jié)資”的關系，對“節(jié)能與環(huán)?！钡年P系有了進一步的認識，保證了蓄能空調(diào)技術發(fā)展的大方向。總之，根據(jù)以上情況，我們可以預見到，在中國大量發(fā)展蓄能空調(diào)的技術已經(jīng)相當成熟，廣泛應用蓄能技術已經(jīng)勢在必行。蓄冷空調(diào)方案的選擇:目前空調(diào)蓄冰的方式很多，主要的有冰盤式、冰球式。本工程采用簡便、可靠、性能良好的法國CIAT冰球。它將封閉在一定形狀的塑料容器內(nèi)的液體制成固態(tài)冰的裝置。其形狀為球形，浸在充滿乙二醇溶液的貯槽內(nèi)，冰球內(nèi)的溶液隨著乙二醇的溫度變化結(jié)冰或融冰。本工程采用的冰球，球殼厚2mm，直徑98mm,每m3有效冰球數(shù)1221個，潛熱133.4KJ/個。整個蓄冰系統(tǒng)由充滿冰球的貯冰槽組成，承壓為0.035Mpa;整個系統(tǒng)為開式系統(tǒng)。由系統(tǒng)的6#冰槽為定壓、膨脹箱。蓄冰槽可采用球型槽，立式槽和臥式槽。在貯同樣冷量的情況下，球槽具有體積小、冷量分配均勻及材料最少的特點。但限于本工程的位置條件,我們采用了船型臥式槽,總蓄冷體積為640m3,最大蓄冰量31787.2KW（9040RT）。該槽承壓要求小，僅0.035MPa。本工程選用的蓄冰系統(tǒng)是目前北京最大的冰球式冰蓄冷系統(tǒng)。在空調(diào)蓄冷方案的選擇中，空調(diào)制冷主機的選擇十分重要。根據(jù)運行方式的需要，空調(diào)制冷主機必須是雙工況的，既能適應空調(diào)工況運行又能進行制冰工況運行。根據(jù)常用主機有往復式、螺桿式和多級離心式。根據(jù)對壓縮機制冷機的綜合分析，離心式和螺桿式是最具有競爭力的。在小于1060kW（300Rt）時，螺桿機較離心機要有優(yōu)勢，尤其部分負荷時，它的部分負荷綜合值較高，所以在制冰時更顯出螺桿機的優(yōu)越性。本工程采用了單螺桿壓縮機，制冷劑采用HCFC22。單螺桿機其結(jié)構簡單，軸承受力負荷小，運動部件之間無磨損，所以使用壽命長、振動小、制冷效率高。正由于螺桿機的優(yōu)越性能，在調(diào)試過程中，當負荷運行時，單臺主機實際耗電300kW。采用雙工況的單螺桿機是空調(diào)蓄冷模式?jīng)Q定的。蓄冰空調(diào)系統(tǒng)流程配置：蓄冰空調(diào)系統(tǒng)在運行過程中有兩種運行工況，即蓄冰工況和放冷工況。在蓄冰工況時，系統(tǒng)內(nèi)的載冷劑（即25%濃度的乙二醇溶液）溫度低于冰球內(nèi)溶液的相變溫度，后者內(nèi)部的溶液便逐步結(jié)成冰（或固態(tài)物），從而將冷量儲存起來。在放冷工況時，系統(tǒng)的載冷劑溫度高于冰球內(nèi)溶液的相變溫度，球內(nèi)的冰（或固態(tài)物）融解，將冷量釋放出來。在蓄冰空調(diào)系統(tǒng)中，水系統(tǒng)的流程有兩種：并聯(lián)流程和串聯(lián)流程。①并聯(lián)流程系統(tǒng)中制冷機與蓄冰槽處于并聯(lián)位置，當最大負荷時可以聯(lián)合供冷。該模式可以實現(xiàn)蓄冰、蓄冷并供冷、融冰供冷、制冷機直接供冷等多種運行工況。特點:并聯(lián)流程在發(fā)揮制冷機和蓄冰槽的效率方面更為均衡，尤其在部分蓄冰的條件下，泵的能耗比串聯(lián)流程有所降低。②串聯(lián)流程系統(tǒng)中制冷機與蓄冰槽處于串聯(lián)位置，以一臺泵維持系統(tǒng)內(nèi)的乙二醇溶液循環(huán)，供應空調(diào)所需的冷量。特點:串聯(lián)流程可保持恒定的供冷溫度，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，在自控方面也較并聯(lián)流程簡單。根據(jù)系統(tǒng)流程的特點及工程使用的要求，在本工程中采用了串聯(lián)流程。蓄冰系統(tǒng)設備及流程的選擇及配置，只是在節(jié)能、移峰填谷、節(jié)約投資方面起到一部分的作用;真正做到節(jié)約運行成本，同時還應注意系統(tǒng)運行控制的正確方法，應注意以下問題：據(jù)用戶冷負荷的需求，按電費結(jié)構的特點，自動設置蓄冷系統(tǒng)最佳的運行方式，降低整個系統(tǒng)的運行費用；充分利用蓄冷裝置的容量，當日應盡量把所蓄冷量用盡，以發(fā)揮夜間機組制冷的能力，減少白天運行的容量。③自動檢測系統(tǒng)的運行狀態(tài)，保障冰蓄冷系統(tǒng)主要設備正常、安全運行、自動記錄系統(tǒng)運行的參數(shù)，顯示系統(tǒng)運行流程圖和打印系統(tǒng)運行參數(shù)報表。冰蓄冷系統(tǒng)的設計與施工（工程實例）一、 工程概述北京國際金融中心位于月壇北橋東側(cè)，建設單位是首創(chuàng)集團融金房地產(chǎn)開發(fā)有限公司。該建筑物功能類型為辦公，酒店，銀行辦公的綜合大廈，總建筑面積11.6萬平方米。是全國最大的冰蓄冷工程項目。該項目由北京建工總機電設備安裝工程有限公司第一項目部進行施工安裝。本系統(tǒng)主要是為該建筑提供空調(diào)冷凍水，冷凍站在地下3層；機房建筑面積1200m2（蓄冰槽520m2）。冷凍站采用蓄冰空調(diào)系統(tǒng)，充分利用夜間廉價的低谷電力儲存冷量，補充在電力高峰期的空調(diào)冷負荷需要，節(jié)約系統(tǒng)運行成本。二、 設備配置（一） 冷源雙工況螺桿式冷水機組3臺（YSFAFAS55CNES）約克（合資）基載離心式冷水機組2臺（YKFBEBH55CPE）約克（合資）（二） 冷卻塔:大連斯頻得冷卻塔共計5臺，CTA-450UFWS三臺，CTA-600UFWS兩臺。（三） 板式換熱器：丹麥APV板式換熱器共計3臺，選用APV板式換熱器J185-MGS16/16。（四） 蓄冰槽（現(xiàn)場加工）蓄冰槽共有六臺，最大蓄冰量31787.2KW（9040RT）。（五） 乙二醇循環(huán)水泵：德國KSB乙二醇循環(huán)水泵共計4臺，其中1臺備用，并配4臺變頻器。（六） 冷卻水循環(huán)泵：德國KSB冷卻水循環(huán)泵選用臥式離心泵4臺，其中1臺備用。三、 運行策略:（一）負荷說明根據(jù)建筑使用情況及初步設計估算結(jié)果，整幢大樓的尖峰冷負荷為11428KW（3250RT）。由于氣溫變化，空調(diào)系統(tǒng)在整個運行期間日負荷大小會有變化，根據(jù)負荷分布情況，計算出100%負荷情況逐時空調(diào)負荷：目前蓄冰的模式可采用全部（全量）蓄冰模式或部分（分量）蓄冰模式。本工程采用部分蓄冰模式。根據(jù)采暖通風專業(yè)提供的建筑物設計日100%負荷如下:最大小時冷負荷:11428KW（3250RT）設計日冷負荷:151705KWH（43144RTH）最大小時基載冷負荷:2286KW（650RT）扣除基載冷負荷后的最大小時冷負荷:9142.33KW（2600RT）扣除設計日基載冷負荷后冷負荷:96852.4KWH（27544RTH）（二）系統(tǒng)流程簡述本設計蓄冰設備選用冰球式蓄冰設備，系統(tǒng)選用串聯(lián)單循環(huán)回路方式，在循環(huán)回路中，乙二醇制冷主機置于蓄冰裝置上游。系統(tǒng)中設有板式熱交換器3臺，每臺換熱量為用3961KW（1126RT），用以把冰蓄冷系統(tǒng)的乙二醇回路與通往空調(diào)負荷的水回路隔離開，保證乙二醇僅在蓄冰循環(huán)中流動，而不流經(jīng)各空調(diào)負荷回路，可減少乙二醇用量并避免乙二醇在空調(diào)負荷回路中的泄漏。乙二醇回路中設有4個電動調(diào)節(jié)閥CV1,CV2,CV8CV9,根據(jù)冷負荷變化，通過電動調(diào)節(jié)閥CV1,CV2調(diào)節(jié)進入蓄冰裝置的乙二醇流量，保證進入板式熱交換器的乙二醇側(cè)溫度恒定并滿足冷負荷需求。電動調(diào)節(jié)閥CV8.CV9調(diào)節(jié)進入板式熱交換器的乙二醇流量，保證進入板式熱交換器的水側(cè)溫度恒定并滿足冷負荷需求。同時，空調(diào)冷凍水回路采用的是二級泵系統(tǒng)，節(jié)省運行費用。本工程最大蓄冰容量31787.2KW（9040RT），分6個冰槽，槽內(nèi)凈高2.35米。為了盡量減少冰槽的占地面積，我們將蓄冰槽作成非標準型的，盡量利用建筑空間，頂板上方預留設備入口兼檢查孔，供設備及檢修人員出入。冰槽結(jié)構為外保溫。自蓄冰槽向外的結(jié)構組成分為:防水涂刷層，橡塑保冷層。為滿足電力部門削峰填谷的需求，電力高峰段，雙工況冷水機組，基載冷水機組滿負荷運行，不足冷量由融冰輸出供給。系統(tǒng)設計中同時考慮備用問題，當任意一臺機組發(fā)生故障時，開啟備用基載冷水機組滿足空調(diào)供冷的需求。當任意一臺雙工況冷水機組發(fā)生故障時，開啟備用基載冷水機組，滿足第二天空調(diào)供冷的需求，當任意一個分區(qū)的蓄冰槽發(fā)生故障時，開啟備用基載冷水機組，滿足空調(diào)供冷的需求。在過渡季節(jié)空調(diào)供冷時，停開冷水機組，僅輸出融冰供冷便可滿足空調(diào)需求。此時，電動調(diào)節(jié)閥CV1，電動閥CV3關閉，開啟電動閥CV2,CV4，乙二醇溶液冰不流經(jīng)雙工況冷水機組，避免了泵功率的浪費。在蓄冷槽單獨供冷時，乙二醇溶液泵采用變頻技術，大量降低水泵能耗。（三）蓄冰運行策略根據(jù)全日冷負荷曲線及北京地區(qū)的分時電價情況，本設計采用的是負荷均衡的部分蓄冰策略，這樣既可以用在夜間儲存的冷量最大限度的滿足在電力高峰期空調(diào)冷負荷需要，節(jié)約系統(tǒng)運行成本，也盡可能少的占用該建筑的有效面積。四、運行情況比較：由于北京地區(qū)電網(wǎng)采用了峰谷電價政策，高峰電價與低谷電價已達到4.3：1。因此，采用冰蓄冷系統(tǒng)，可以大大降低空調(diào)系統(tǒng)運行費用?，F(xiàn)階段，峰谷分時電價如下表：乙二醇系統(tǒng)的控制根據(jù)電力負荷的峰谷時段（電價的高低）和空調(diào)負荷的要求，整個蓄冰制冷系統(tǒng)能自動切換系統(tǒng)的運行工況：（1） 雙工況主機制冰模式（2） 雙工況主機+融冰供冷模式（滿負荷情況）（3） 融冰單供冷模式（部分負荷情況）?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)工況要求，自動開關電動閥，組成某工況所需的流體通道。通過閥門調(diào)節(jié)控制融冰速度;在融冰單供冷工況通過乙二醇泵變頻及臺數(shù)調(diào)節(jié)控制融冰速度及供水溫度。1.雙工況主機制冰模式：23:00?7:00在此時段內(nèi)為電力低谷期，電價低廉。雙工況主機設定為制冰工況并滿負荷運行，所制得的冷量全部以冰形式存儲起來，以供冷負荷高峰期使用。開啟雙工況主機和乙二醇泵，在雙工況主機、乙二醇泵和儲冰槽之間形成一個制冰循環(huán)。在電力低谷期，充分利用低谷廉價電力，三臺雙工況主機全力制冰，制冷機組首先使回路顯熱降溫，直降到蓄冷球相變溫度，達到相變溫度后，隨著吸收機組產(chǎn)生的冷量，蓄冷球開始發(fā)生相變（結(jié)冰），在結(jié)冰期間冰球不斷吸取機組所產(chǎn)的冷量，全制冷機組產(chǎn)生的冷凍流體溫度也略降至相變結(jié)束時對應的最終溫度速度很快，而這種快速的降溫表明了蓄冷階段的結(jié)束。因為制冰時主機的效率受到室外空氣參數(shù)系統(tǒng)設定的影響，達到設計蓄冰量所需要的時間可能超過或短于電力低谷時段，如果超過電力低谷時段，系統(tǒng)會在早晨電力平峰期甚至電力高峰期制冰，系統(tǒng)的運行費用增加;如果短于電力低谷期，則會造成系統(tǒng)在達到設計蓄冰量以后無效或低效運行（主機出口溫度很低），系統(tǒng)的運行費用也會增加。所以應該在電力低谷期，充分用足制冷機組制冰量和冰球的蓄冰能力，才能最大發(fā)揮蓄冰的功效（即最經(jīng)濟的效果）。判斷制冰結(jié)束的條件是：控制系統(tǒng)的時間程序指使為非儲冰時間。當制冰主機出口溫度低于-7°C（可調(diào)）時或儲冰裝置的進出溫差降到1.5°C（可調(diào)）。雙工況主機+融冰供冷模式（滿負荷情況）:8:00?23:00當用戶冷負荷大于制冷機組所產(chǎn)生的冷量時，需要蓄冷槽與制冷機組同時供冷，即聯(lián)供運行。在此時段雙工況主機滿負荷運行，不足冷量由融冰滿足，融冰供冷量根據(jù)負荷變化由電動調(diào)節(jié)閥CV1、CV2來調(diào)節(jié)。開啟雙工況主機，乙二醇泵和冷凍水泵。在雙工況主機、乙二醇泵和板換形成一個供冷循環(huán)。乙二醇泵把主機的冷量輸送到板換，冷凍水和乙二醇溶液在板換進行熱交換后，有冷凍水泵輸送到分水器或空調(diào)末端。除了由于檢修原因人為干預外，應采用基載主機優(yōu)先。微機控制系統(tǒng)根據(jù)動態(tài)負荷預測的數(shù)據(jù)，控制蓄冷槽釋冷量的大小，使蓄冷槽的蓄冷量當天基本用盡，又不能出現(xiàn)最后幾小時蓄冷系統(tǒng)供不應求，使冰蓄冷系統(tǒng)運行到最經(jīng)濟的效果。雙工況主機單位供冷模式（部分負荷情況）：11:00?18:00在此時段內(nèi)為電力平價期，電價適中。雙工況主機設定為制冷工況并滿負荷運行，滿足空調(diào)冷負荷需要。開啟雙工況主機、乙二醇泵和冷凍水泵，從板換出來的9C的乙二醇溶液先經(jīng)過主機降溫（7C），主機的設定出口溫度為5C，然后進入儲冰槽，儲冰槽閥門處于調(diào)節(jié)狀態(tài)，經(jīng)過儲冰槽冷卻的乙二醇溶液在閥門的調(diào)節(jié)下達到設定的供水溫度4C，供給板換。同時通過調(diào)節(jié)CV8閥門控制板換二次側(cè)的供水溫度。融冰單供冷模式（部分負荷情況）:8:00?11:00;18:00?23:00在此時段內(nèi)電力高價期。融冰供冷滿負荷運行，不足冷量由雙工況主機滿足，滿足空調(diào)冷負荷需要。這樣可避開電力高峰期，將系統(tǒng)的最高用電量降至最低，節(jié)約運行成本。融冰供冷量根據(jù)負荷變化由變頻泵來調(diào)節(jié)。開啟乙二醇泵和冷凍水泵,乙二醇泵變頻使板換二次側(cè)的供水溫度穩(wěn)定在設計溫度（如7°C）。此時，主機退出運行，主機的旁通CV12打開，乙二醇溶液不在流經(jīng)主機，直接進入冰槽，通過變頻有效節(jié)省能耗。某些季節(jié)冷負荷低時往往只*釋冷便能滿足冷負荷，要求微機控制系統(tǒng)根據(jù)動態(tài)蓄冷負荷預測，自動地控制系統(tǒng)的運行方式，使冰蓄冷系統(tǒng)運行在最佳狀態(tài)，以達到削峰填谷節(jié)約能源的目的。5.備份模式:7:50?8:00在此時段內(nèi)由于沒有其它負荷，此間系統(tǒng)中除基載主機及相應設備正常工作，提供該建筑的基本冷負荷外，所有設備均停止運行，整個系統(tǒng)處于備份狀態(tài)。此外，業(yè)主還可以根據(jù)該建筑的實際情況組成其他模式。五、冰蓄冷系統(tǒng)自動控制功能冷凍水系統(tǒng)連鎖控制：冷凍水系統(tǒng)中，和板換相連的一次冷凍水泵和板換是多對多的關系，也同樣存在象乙二醇系統(tǒng)中的聯(lián)鎖要求，負荷降低所需開啟的一次冷凍水泵臺數(shù)減少，對應的板換開啟臺數(shù)也需要減少，即一次冷凍水泵和板換冷凍水出口的電動閥門形成聯(lián)鎖，同樣這種聯(lián)鎖控制不能影響一次冷凍水泵和板換互為備用的關系。冷卻水系統(tǒng)的控制根據(jù)主機（基載主機和雙工況主機）的開啟狀態(tài)開啟相應的冷卻水泵，冷卻水泵、主機、冷卻塔和電動閥門形成聯(lián)鎖。同時，通過電動閥門調(diào)節(jié)，冷卻水泵、主機和冷卻塔能互為備用，即當其中二種設備同時發(fā)生故障時，可以自動開起非對應的設備，通過閥門自動切換所需的工作回路。根據(jù)冷卻水的回水溫度（冷凝器的進水溫度）調(diào)節(jié)冷卻塔風機、臺數(shù)控制及冷卻水旁通控制，以保證冷卻水的回水溫度不低于主機所要求的最低冷卻水供水溫度，同時盡可能使冷卻水回水溫度降低，以提高主機的制冷效率。整個系統(tǒng)的控制與監(jiān)視（不包括冷凍水二次水泵）（1）系統(tǒng)的啟停順序控制系統(tǒng)的啟停順序除考慮設備的保護外，還應充分利用主機停機后管道系統(tǒng)中的冷量。主機，如果主機需要開啟，則力求使主機處于滿負荷運行狀態(tài)，同時當天冰必須能全部用完;同時以末端空調(diào)冷負荷。開啟順序:閥門調(diào)節(jié)到相應的工況狀態(tài)一冷卻水泵一冷卻塔一冷凍水泵一（基載主機）一乙二醇泵一雙工況主機。停機順序:雙工況主機（基載主機）一冷卻塔一冷卻水泵一乙二醇泵一冷凍水泵。以上括號內(nèi)的設備表示如果該設備需要開啟，可在此階段開啟。系統(tǒng)的啟停順序以及時間間隔在自控程序中編制完成，自控系統(tǒng)的實際操作中可以做到根據(jù)工況預測開機。（2） 系統(tǒng)運行模式的控制儲冰制冷系統(tǒng)的運行模式通常有三種:主機優(yōu)先，融冰優(yōu)先，優(yōu)化控制。其中，融冰由現(xiàn)在負荷預測技術成熟后不再采用。系統(tǒng)運行模式的控制必須結(jié)合優(yōu)化控制軟件，根據(jù)優(yōu)化軟件的判斷結(jié)果調(diào)整系統(tǒng)的運行狀態(tài)。主機優(yōu)先:在設計日工況下（冷負荷大），采用主機優(yōu)先的模式，冷負荷高峰時段內(nèi)主機的容量不能滿足冷負荷需求，通過融冰來補充能量。這時主機在空調(diào)制冷工況下運行，滿足部分冷負荷的需要，其他的冷負荷有融冰滿足。優(yōu)化控制:優(yōu)化控制的目標就是把有限的蓄冰量用在電價最高的時候，但在一天必須把前一天夜間的制冰量用完。當空調(diào)負荷減小到某一數(shù)值時（測試時尋找），當建筑負荷相對較大，儲冰空調(diào)系統(tǒng)按優(yōu)化控制方式進行，控制系統(tǒng)根據(jù)當天的預測性負荷圖來決定當天的運行策略，即每小時主機和融冰各自所承擔的負荷如何分配，盡量不開主機，如果主機需要開啟，則力求使主機處于滿負荷運行狀態(tài)，同時當天冰必須能全部用完;同時以末端空調(diào)冷負荷、主機的出口溫度、主機的部分負荷性能指標、電力高峰平峰時段分布來決定當天的那一時段開啟或關閉部分制冷主機，使主機的耗電量與水泵的總耗電量達到最小。當系統(tǒng)尚不能全融冰供冷即必須開啟一臺或多臺主機補充冷量時，控制系統(tǒng)根據(jù)測出的末端負荷（流量和冷凍水供回水溫差的函數(shù)），判斷出主機開啟的最少臺數(shù)，使必須運行的主機盡可能在高負荷率下工作，提高整個系統(tǒng)的效率。避免所有主機都在低負載率下以很低的效率運行，造成系統(tǒng)效率降低。（3） 板換的防凍保護板換凍結(jié)的原因是系統(tǒng)處于制冰供況時，板換乙二醇側(cè)的閥門關閉不嚴，低溫的乙二醇溶液流經(jīng)板換，而水側(cè)處于靜止狀態(tài)，所以水就會有結(jié)冰的可能。首先，電動閥門要選用高質(zhì)量緊密關閉型的閥門，在系統(tǒng)制冰時，板換乙二醇側(cè)的閥門處于緊密關閉狀態(tài)。其次，在每臺板換的乙二醇的進口處安裝溫度傳感器，當溫度傳器檢測到乙二醇進口的溫度為TC時，開啟板換所對應的冷凍水泵。在系統(tǒng)制冰時同時供冷，則檢測到板換出口溫度為1C時發(fā)出報警信號。工程設計施工中應注意的問題蓄冰槽容量不宜過大，會使蓄冰槽因自重變形，必須增加槽的壁厚以及進行加固，還會給制作安裝和運輸帶來困難，同時也增加了費用。在蓄冰槽的擴散管的排布上，會因擴散管的排布過密而浪費大量的空間，還會影響凍冰及融冰的效果。冷凍站通常位于大廈的地下部分，而地下部分又往往是停車庫、站房、辦公集中的部位；使用面積非常緊張、造價昂貴；在蓄冰槽的設置及排布上應盡量使用可利用的空間位置。100%乙二醇溶液的價格大約是8500元/噸，價格昂貴。在系統(tǒng)中，如果因為檢修或系統(tǒng)滲漏會造成很大的不必要的經(jīng)濟損失，同時對環(huán)境造成污染。在施工中，管道及設備用設立牢固的支、吊架，同時系統(tǒng)應進行嚴格的嚴密性試驗。如果有可能在乙二醇溶液充注前進行水溶液的試運轉(zhuǎn)，觀察整個系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)情況；及自控系統(tǒng)的測點及電動閥門的動作配合。蓄冰槽在安裝過程中，槽與下面的支撐必須進行隔冷處理，以免局部形成冷橋，槽的本體必須進行絕熱保溫設計以減少冷損失。乙二醇溶液在蓄冰過程中通常在-2.19°C/-5.56°C范圍內(nèi)，與周圍環(huán)境的溫差大；如果隔熱效果不好，在平時的運行中會造成非常大的浪費。所以蓄冰槽的本體的保溫厚度應大于標準工況的冷凍水的保溫厚度，保溫層應嚴密，盡量減少冷損失。蓄冰槽無論是立槽還是臥槽在設計中必須考慮載冷劑（即25%的乙二醇溶液）的分配均勻性。在槽的入口和出口設均流管。本工程采用了DN200擴散管，均流管供、回各一根，在系統(tǒng)凍冰及融冰過程中流向相反。將載冷溶液均勻有效地傳給槽內(nèi)蓄冰球。在蓄冰槽的設計中還考慮人孔以便填充球，在填充蓄冰球時，對高于2M的臥槽或立槽，應預先在槽中充入1/3槽的水以減少填球時的沖擊使球均勻地填充（由于冰球的密度比水小，冰球浮于水面有利于冰球的擴散）；同時水不宜過多，不利于冰球填滿整個冰槽（造成冰槽底部無冰球）；槽的底部設卸球孔，也可作排污用。在冰蓄冷系統(tǒng)流程中，系統(tǒng)與用戶的聯(lián)接方式有直接連接（即整個系統(tǒng)全部充滿乙二醇溶液）和間接連接（即乙二醇溶液系統(tǒng)僅限于一定范圍內(nèi)，通過板式換熱器與二次水進行熱交換）。本工程在設計中采用了間接連接，乙二醇溶液僅限于在制冷機房內(nèi)循環(huán)，外部空調(diào)水系統(tǒng)仍是水系統(tǒng)。這種做法有兩個好處：人、乙二醇溶液僅限于制冷機房用，用量少，節(jié)省費用；B、 減少在大樓內(nèi)部存在因檢修和維護造成乙二醇溶液泄漏的問題；C、 尤其是高層建筑能起到隔斷高層建筑冷水系統(tǒng)靜壓以保護空調(diào)制冷主機;提高蓄冰系統(tǒng)安全系數(shù)，減少乙二醇溶液泄漏概率；減少設備及閥部件承壓稀疏的作用。其代價僅僅是增加了一臺熱交換器。本工程采用了部分蓄冰的控制策略而且是制冷機優(yōu)先，這樣制冷主機的容量可以大大減少，同時也減少了電力增容費，在負荷較低時盡量利用所蓄的冰。在系統(tǒng)設計中還應考慮到：乙二醇溶液受球內(nèi)介質(zhì)相變時的影響而體積膨脹，在系統(tǒng)中他的相變膨脹量是2%?9%。為此系統(tǒng)應設置膨脹水箱，而且還設置了溶液補給箱作為膨脹水箱外的溢流箱。在系統(tǒng)虧液或濃度降低時進行補液。設置溶液補給箱有以下作用：既可方便地給系統(tǒng)補充乙二醇溶液，又便于檢查乙二醇溶液濃度。當蓄冰球相變時，體積膨脹使膨脹箱中的溶液容納不下而溢流至補給箱。在系統(tǒng)檢修或維護中的補液及乙二醇液體的回收再利用，有利于減少運營成本，以環(huán)保要求。蓄冷系統(tǒng)的水處理:乙二醇水溶液系統(tǒng)管路為防止腐蝕，需加防腐劑使鋼管內(nèi)形成保護膜，防腐劑須符合環(huán)保要求。閥門的選擇上應注意的問題：電動調(diào)節(jié)閥、開關閥門的密閉性能應嚴格要求;在整個系統(tǒng)凍冰及融冰的過程中，乙二醇側(cè)在一定階段內(nèi)會運行在-2.19°C/-5.56°C溫度范圍內(nèi)，在板換的另一側(cè)的冷凍水通常在7C/12C運行;如果板換的乙二醇側(cè)關閉不嚴有泄漏，會造成板換冷凍水一側(cè)結(jié)冰，凍裂設備。本工程采用KEYSTONE和SIEMENS的電動蝶閥。電動閥門的兩側(cè)應設置檢修閥、旁通閥;以便系統(tǒng)檢修，和人工手動運行。電動閥門必須有方便的手動調(diào)節(jié)裝置。12.設備投資及運行比較：比較結(jié)果：冰蓄冷系統(tǒng)冷凍站房初投資1531萬元，常規(guī)空調(diào)工況冷凍站房初投資1300萬元；采用冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)可以節(jié)約運行費用136萬元/年；以空調(diào)設備運行年限20年計，蓄冰系統(tǒng)共可節(jié)約2720萬元;經(jīng)濟效益非?？捎^；系統(tǒng)的工作壓力和溫度較低，安全可靠。機組采用智能控制，實行遠程監(jiān)控，無須專人值守，便于管理；采用蓄冰系統(tǒng)削峰填谷,可避免變壓器夜間空載運行，減少不必要的損失；隨著國家電力政策對削峰填谷的進一步傾斜，鼓勵用戶使用蓄冷空調(diào)技術,電力部門將采取一系列的優(yōu)惠政策，用戶將獲得更大的投資收益；蓄冰系統(tǒng)作為相對獨立的冷源，增加了集中空調(diào)系統(tǒng)的可靠性。13.運行管理：乙二醇溶液的濃度的監(jiān)測:乙二醇系統(tǒng)在運行時，乙二醇溶液會有部分變質(zhì)和揮發(fā)。使乙二醇溶液的濃度降低，凝固點溫度提高;無法保證冷水機組的防凍保護。在系統(tǒng)運行中要求管理人員定期檢測乙二醇濃度的變化，及時進行補充。主要觀測點：1、 冷水機組出口處；2、 板換乙二醇側(cè)出水口；3、 蓄冰槽的泄水口；4、 水泵的進水口。板換的冰凍保護:在系統(tǒng)運行過程中，應嚴密監(jiān)測板換冷凍水側(cè)的運行情況。如發(fā)現(xiàn)水流速度過低，水流進出口壓差異常;出口溫度過低;要及時進行檢查。以防止由于水溫過低;發(fā)生板換冷凍水側(cè)的凍結(jié)，從而損壞設備。冰球的保護:在系統(tǒng)運行過程中，由于冰球完全封閉在槽體內(nèi)。只能通過檢測參數(shù)了解運行情況;無法直觀進行監(jiān)測。一旦冰球損壞，封裝液體進入乙二醇溶液;將嚴重降低抗凍能力。依*簡單的乙二醇補充是無法彌補的。所以在冰球的灌裝中，應嚴格執(zhí)行操作規(guī)程;保證冰球的完好率。在冰球的選擇上，應考慮到冰球的使用壽命及強度。八、結(jié)論：轉(zhuǎn)移制冷機組用電時間，起到了轉(zhuǎn)移電力高峰期用電負荷的作用，制冷機組在夜間電力低谷時段運行儲存冷量，白天用電高峰時段用儲存的冷量來供應全部或部分空調(diào)負荷，少開或不開冷機。空調(diào)蓄冷系統(tǒng)的制冷設備容量和裝設功率，小于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)。一般可減少30%?50%?？照{(diào)蓄冷系統(tǒng)的一次投資比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)要高。如果計入供電增容費及用電集資費等，有可能投資相當或增加不多?？照{(diào)蓄冷系統(tǒng)的運行費用由于電力部門實施分峰谷、分時電價政策，比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)要低，分時電價差值愈大，得益愈多?？照{(diào)蓄冷系統(tǒng)中制冷設備負荷運行的比例增大，狀態(tài)穩(wěn)定，提高了設備利用率?？照{(diào)蓄冷系統(tǒng)并不一定節(jié)電，而是合理使用峰谷段的電能。蓄冷系統(tǒng)在充冷運行時，基本可滿負荷運行，且夜間冷卻水溫較低，有利于制冷效率提高。自控的基本功能冰蓄冷空調(diào)由于自身的特點而對自控系統(tǒng)有一定的依賴，而這種依賴就決定了自控系統(tǒng)的基本功能。就一般情況而言，冰蓄冷空調(diào)對自控系統(tǒng)有如下四個方面的基本要求：1、工況切換和設備起?？刂啤１罾淇照{(diào)是在同一管道系統(tǒng)上通過對水泵和閥門等設備的不同組合而得到不同的工況的，而不同的工況組合又體現(xiàn)出不同的運行策略。因此，選擇冰蓄冷空調(diào)只是為降低運行費用在設備上提供了可能，而真正實現(xiàn)降低運行費用還需將系統(tǒng)中所有設備有機地結(jié)合起來，并使操作者方便快捷地在各工況之間切換。就具體的工程而言，不同的工況對參與運行的水泵以及閥門的開啟和關閉都有不同的規(guī)定，與此同時，對各設備的啟動順序和設備啟動的時間間隔都有具體的要求。這就要求自控系統(tǒng)能為工況的切換提供方便、安全的操作手段。理想情況下，操作者希望通過鼠標在屏幕上的點擊或通過菜單的選擇就能切換工況。但是自控系統(tǒng)在提供操作方便的同時又要能夠防止人員的誤操作，所以建議把工況切換和系統(tǒng)啟動分為兩步操作，即切換工況只是為系統(tǒng)啟動做好了工況的選擇，而并不是在切換工況后直接啟動系統(tǒng)。2、融冰速率控制。為了真正做到移峰填谷，蓄冰系統(tǒng)都追求較高的融冰速率，以期能在峰電時段內(nèi)完全釋放冷量。但隨之而來的問題是，如果不對融冰速率進行控制則蓄冰裝置將以最快的速度融冰，造成冷量的浪費。因此，冰蓄冷空調(diào)要求自控系統(tǒng)能