中央空调冰蓄冷系统运行管理方案
冰蓄冷中央空调系统的运行管理与能耗分析
摘要：空调冰蓄冷技术是七十年代开始在国外兴起的一门实用综合技术，我国从九十年代开始逐渐引入，并在近几年迅速发展。中国科学技术馆冰蓄冷系统在2010年7月调试完毕并全面投入使用。本文介绍了科技馆冰蓄冷系统在制冰、融冰、制冷等工况下的运行管理方案，以及运行中通过合理调节而达到的最佳节能效果。结合具体案例分析，阐述了冰蓄冷系统在中央空调中的优势。
关键词：冰蓄冷、运行策略、管理方案、能耗分析
目录
一、项目概况
二、制冷站设备表
三、系统流程图
1、流程与颜色
2、乙二醇流程说明
四、冰蓄冷中央空调运行策略
五、科技馆冰蓄冷系统自控模式
1、融冰优先工况模式
2、系统制冰工况模式
3、主机运行工况模式
六、具体运行管理方案
1、各时段电价表
2、运行方案
3、制冷机组运行和冰蓄冷运行的能耗分析比较
绪论：改革开放以来，我国电力需求增长非常迅速，尤其是一天内用电高峰与低谷差距在不断拉大，电网运行的不均匀情况日趋严重。高峰用电量中空调用电就占了30%以上，使得电力系统峰谷差急剧增加，电网负荷率明显下降，这极大影响了发电的成本和电网的安全运行。
空调冰蓄冷技术是七十年代开始在国外兴起的一门实用综合技术，由于可以对电网的电力起到移峰填谷的作用，有利于整个社会的优化资源配置；同时，由于峰谷电价的差额，使用户的运行电费大幅下降，我国从九十年代开始逐渐引入，并在近几年迅速发展。因为其自身的特点，推广使用冰蓄冷中央空调是一项利国利民的双赢举措。
一、项目概况：
中国科技馆新馆的总建筑面积为10万m2，空调冷负荷为14280KW，制冷机组采用3台制冷量为2743KW的双工况离心式制冷机，1台1055KW的离心式冷水机组。冰蓄冷系统采用内融冰、主机上游串联系统，总蓄冰量43859KW。科技馆中央空调在2009年9月份开馆前正式投入使用，但由于设备原因，冰蓄冷系统在2010年7月下旬才调试完毕并投入运行。作为中央空调的运行管理方，我们必须为科技馆提供切实可行的运行管理方案，既要保证设备安全运行，又要达到节能的目的。
二、制冷站设备表：
2 离心冷水
机组
制冷量：1055Kw(300RT)，电机参考
功率：216Kw
冷冻水水温7.3℃/14.3℃
冷却水水温32℃/37℃。
1
基本空调冷
水冷源
采用环保冷媒
R134a，
3 板式换热
器
热交换量：4760Kw，
一次乙二醇温度：2.5℃/11.3℃，二
次水温：4.5℃/13.3℃。
3
一次侧：乙二
醇
二次侧：水
4 蓄冰系统
一次泵
流量：465m3/h，扬程：45m，参考功
率：75Kw
4
空调冷水循
环
三用一备，并
联运行，变频
控制，
5 基载主机
一次泵
流量：130m3/h，扬程：20m，参考功
率：11Kw
2
空调冷水一
次水循环
一用一备
6
冷却水泵流量：563m3/h，扬程：35m，参考功
率：75Kw
4
空调冷却水
循环
三用一备，并
联运行
7 冷却水泵流量：216m3/h，扬程：35m，参考功
率：30Kw
2
空调冷却水
循环
一用一备
8 乙二醇循
环泵
流量：508m3/h，扬程：39m，参考功
率：90Kw，
4
乙烯乙二醇
循环
三用一备，并
联运行
9 蓄冰盘管有效蓄冰量：380RT.h 33
组
蓄冰美国-BAS
三、系统流程:
1、流程与颜色（见图1）：
系统的管道没有水流动时为灰色，当水泵打开，管道内水流动时，系统以四种颜色表示四个不同的子系统。
绿色表示冷却水系统；紫色表示乙二醇系统；蓝色表示冷冻水系统。
设备运行时，以闪烁的形式表示。
2、乙二醇系统流程：
蓄冰系统：水泵→制冷机→蓄冰槽→水泵
融冰流程：水泵→制冷机→蓄冰槽→板换→水泵
联合供冷流程：水泵→制冷机→蓄冰槽→板换→水泵
以上各工况互相转换可通过制冷站自控系统V1、V2、V3、V4四个阀门组进行转换，也可通过手动控制此阀门组进行各工况间的转换。
V3
V2 V1 V4
图1
四、冰蓄冷中央空调运行策略：
在冰蓄冷中央空调系统中存在冷机和蓄冰装置两个冷源，根据两个冷源之间的关系，冰蓄冷空调的运行策略可归纳为两类：融冰优先和冷机优先。
融冰优先的运行策略就是在供冷时优先使用蓄冰装置，只有当负荷大于蓄冰装置的融冰能力时才投入冷机供冷。融冰优先的宗旨是确保低谷电时段蓄的冷量能被充分利用。优点:融冰优先的运行策略能有效的降低冷机的装机容量，并且即使对融冰速率较低的蓄冰系统也能最大限度地利用其蓄冰量。缺点：在三段供电的地区，融冰优先的运行策略不能将谷电蓄冷量集中在峰电时使用，因此在降低运行费用方面，效果不如冷机优先的运行策略。
冷机优先的运行策略就是在供冷时优先使用冷机，只有在峰电时段，或负
荷大于冷机的供冷能力时才启用蓄冰装置供冷。冷机优先的宗旨是在三段电价的政策下，确保低谷电时段蓄的冷量能在高峰电时段使用，追求最大经济效益。优点：能做到真正意义上的移谷填峰，对体育场馆、影剧院等短时间大负荷的工程更能大幅降低冷机装机容量。缺点：对蓄冰系统的融冰速率有较高的要求。
五、科技馆冰蓄冷系统自控模式。
1、融冰优先工况：
在融冰优先工况下，系统将如下模式进行控制：
①在设定的时间范围内，当融冰速率一直大于设定值时，增加一台主机进行供冷，保证融冰速率控制在合理的范围之内。
②当融冰速率小于设定值后，系统会自动停止一台主机供冷，保证取冰率不会过低。
③在融冰供冷温度持续大于设定值规定的时间内，系统认为冰已经全部用完，自动停止融冰，切换到主机供冷工况。
2、系统制冰工况：在自动条件下，系统在时间设定中提供了制冰时间设定，自动模式是以此时间为准，当处于设置的时间范围内为工作，否则为停止。
3、主机运行工况：自动模式是由系统根据末端供回水温度的设定进行运算，如果当前的机组数量无法满足温度要求，系统自动增加主机开启。
六、具体运行管理方案。
（一）、各时段电价表：
7月——9月
尖峰时段：（11时-13时、20时-21时）1.33元/度
1月——6月、10月——12月
峰段：（10时-15时、18时-21时）1.21元/度
平段：（07时-10时、15时-18时、21时-23时）0.75元/度
谷段：（23时-07时）0.31元/度
（二）、运行方案：
1、系统蓄冰。
夏季蓄冰工作在23：00至次日7：00进行，乙二醇供回水温度达到-5.6℃/-2.3℃，冰槽物位计显示100%时，即蓄冰量达到100%，蓄冰工作停止。每晚的蓄冰量直接影响到第二天的空调运行，所以我们要求每组运行人员在蓄冰时，必
须检查V1、V2、V3、V4阀门组是否正常工作状态，各机组水泵压差是否正常，蓄冰槽温降是否正常，东西冰槽蓄冰率是否均衡。
2、系统融冰、供冷。
根据惯例，白天的融冰工作主要是在用电高峰段进行，即10：00—11：00（电价为1.21元/度）、11：00—13:00(电价为1.33元/度)、13：00—15：00（电价为1.21元/度）共5小时的时间段。但是根据科技馆暑期的特殊情况，每天8：00冷水机组投入运行后，长时间处在100%的满符合状态下运行，既不节能还影响机组使用寿命。通过负荷计算我们对运行策略做了及时的调整，改为8：00进行‘机组运行’联合‘融冰供冷’，11：00开始进行‘融冰优先’工况。且融冰率不能达到100%，否则在晚23:00开始制冰，至次日7：00仍达不到要求的出水温度-5.6℃，满足不了蓄冰池总冷量的储存，也达不到节约电费成本的目的。每次融冰80%～90%即可。
3、冷站温度调节。
按照设计要求，空调的供回水温度为 4.5℃/14.5℃，低水温大温差运行，但是经过实际操作，我们发现这个标准不适合科技馆的特殊情况。因为中控系统的末端调节存在一定的时间差（由于展厅条件限制，90%的变风量末端温控点没有下引，所以夏天的展厅温控出现滞后现象），如果供 4.5℃的水到各机房、机组，展厅温度会瞬间下降到22℃以下,融冰速率无法得到有效控制。通过中控系统的数据反馈和计算，我们把冷冻水温度改成了11℃，这样既延长了融冰时间，又便于中控系统对末端温度的调节。
（三）、制冷机组运行和冰蓄冷运行的能耗分析。
夏季室外环境温度达到34℃以上时，全部开启3台双工况主机，1台基载主机的情况下仍不能保证经冷站送出的空调水要求温度，只能达到13℃左右，必须依靠冰蓄冷系统提供30%的冷源，才能达到冷站正常设定的出水温度11°，保证空调系统的正常运行，并能做到减少电费降低成本的功效，具体运行案例如下：
1、4台主机供冷
2010.7.1 天气晴室外最高温度30°。由于冷站设备当时尚具备自动化蓄冰条件，双工况机组为空调模式。1#、2#、3#双工况机组和基载机组同时运行。启机时间7：30，停机时间为16：30、9：30冷冻水供回水温度为13.1℃/16.3℃,运行时间共计9小时。