建筑节能——冰蓄冷系统的设计与施工
建筑节能——冰蓄冷系统的设计与
施工
简介：北京国际金融中心位于月坛北桥东侧，建设单位是首创集团融金房地产开发有限公司。该建筑物功能类型为办公，酒店，银行办公的综合大厦，总建筑面积万平方米。是全国最大的冰蓄冷工程项目。该项目由北京建工总机电设备安装工程有限公
司第一项目部进行施工安装。本系统主要是为该建筑提供空调冷冻水，冷冻站在地下3层; 机房建筑面积1200m2(蓄冰槽520m2)。冷冻站采用蓄冰空调系统，充分利用夜间廉价的低谷电力储存冷量，补充在电力高峰期的空调冷负荷需要，节约系统运行成本。
关键字：建筑节能冰蓄冷
一、工程概述
北京国际金融中心位于月坛北桥东侧，建设单位是首创集团融金房地产开发有限公司。该建筑物功能类型为办公，酒店，银行办公
的综合大厦，总建筑面积万平方米。是全国最大的冰蓄冷工程项目。该项目由北京建工总机电设备安装工程有限公司第一项目部进行施工安装。本系统主要是为该建筑提供空调冷冻水，冷冻站在地下3层;机房建筑面积1200m2(蓄冰槽520m2)。冷冻站采用蓄冰空调系统，充分利用夜间廉价的低谷电力储存冷量，补充在电力高峰期的空调冷负荷需要，节约系统运行成本。
二、设备配置
冷源
1.双工况螺杆式冷水机组3台(YSFAFAS55CNES)约克(合资)
2.基载离心式冷水机组2台约克(合资)
冷却塔:大连斯频得
冷却塔共计5台，CTA-600UFWS两台，CTA-450UFWS三台。
板式换热器:丹麦APV 板式换热器共计3台，选用APV板式换热器J185-MGS16/16。蓄冰槽
蓄冰槽共有六台，最大蓄冰量(9040RT)。(见表1)
乙二醇循环水泵:德国KSB
乙二醇循环水泵共计4台，其中1台备用，并配4台变频器。
冷却水循环泵:德国KSB
冷却水循环泵选用卧式离心泵4台，其中1台备用。
三、运行策略:
负荷说明
根据建筑使用情况及初步设计估算结果，整幢大楼的尖峰冷负荷为11428KW。由于气温变化，空调系统在整个运行期间日负荷大小会有变化，根据负荷分布情况，计算出100%负荷情况逐时空调负荷:(见表2)
目前蓄冰的模式可采用全部蓄冰模式或部
分蓄冰模式。本工程采用部分蓄冰模式。
根据采暖通风专业提供的建筑物设计日100%负荷如下:最大小时冷负荷:11428KW
设计日冷负荷:151705KWH
最大小时基载冷负荷:2286KW
扣除基载冷负荷后的最大小时冷负荷:
扣除设计日基载冷负荷后冷负荷:
系统流程简述
本设计蓄冰设备选用冰球式蓄冰设备，系统选用串联单循环回路方式，在循环回路中，乙二醇制冷主机置于蓄冰装置上游。系统中设有板式热交换器3台，每台换热量为用3961KW，用以把冰蓄冷系统的乙二醇回路与通往空调负荷的水回路隔离开，保证乙二醇仅在蓄冰循环中流动，而不流经各空调负荷回路，可减少乙二醇用量并避免乙二醇在空调负荷回路中的泄漏。乙二醇回路中设有4个电动调节阀CV1,CV2,CV8CV9，根据冷负荷变化，通过电动调节阀CV1,CV2调节进入蓄冰装置的乙二醇流量，保证进入板式热交换器的乙二醇侧温度恒定并满足冷负荷需求。电动调节阀调节进入板式热交换器的乙二
醇流量，保证进入板式热交换器的水侧温度恒定并满足冷负荷需求。同时，空调冷冻水回路采用的是二级泵系统，节省运行费用。本工程最大蓄冰容量，分6个冰槽，槽内净高米。为了尽量减少冰槽的占地面积，我们将蓄冰槽作成非标准型的，尽量利用建筑空间，顶板上方预留设备入口兼检查孔，供设备及检修人员出入。冰槽结构为外保温。自
蓄冰槽向外的结构组成分为:防水涂刷层，橡塑保冷层。为满足电力部门削峰填谷的需求，电力高峰段，双工况冷水机组，基载冷水机组满负荷运行，不足冷量由融冰输出供给。系统设计中同时考虑备用问题，当任意一台机组发生故障时，开启备用基载冷水机组满足空调供冷的需求。当任意一台双工况冷水机组发生故障时，开启备用基载冷水机组，满足第二天空调供冷的需求，当任意一个分区的蓄冰槽发生故障时，开启备用基载冷水机组，满足空调供冷的需求。
在过渡季节空调供冷时，停开冷水机组，仅输出融冰供冷便可满足空调需求。此时，电动调节阀CV1，电动阀CV3关闭，开启电动阀CV2,CV4，乙二醇溶液冰不流经双工况冷水机组，避免了泵功率的浪费。在蓄冷槽单独供冷时，乙二醇溶液泵采用变频技术，大量降低水泵能耗。
(三)蓄冰运行策略
根据全日冷负荷曲线及北京地区的分时电价情况，本设计采用的是负荷均衡的部分蓄冰策略，这样既可以用在夜间储存的冷量最
大限度的满足在电力高峰期空调冷负荷需要，节约系统运行成本，也尽可能少的占用该建筑的有效面积。
四、运行情况比较:
由于北京地区电网采用了峰谷电价政策，高峰电价与低谷电价已达到∶1。因此，采用冰蓄冷系统，可以大大降低空调系统运行费用。现阶段，峰谷分时电价如下表:
乙二醇系统的控制根据电力负荷的峰谷时
段和空调负荷的要求，整个蓄冰制冷系统能自动切换系统的运行工况:
双工况主机制冰模式
双工况主机+融冰供冷模式
融冰单供冷模式。控制系统根据工况要求，自动开关电动阀，组成某工况所需的流体通道。通过阀门调节控制融冰速度;在融冰单供冷工况通过乙二醇泵变频及台数调节控
制融冰速度及供水温度。
1.双工况主机制冰模式:23∶00～7∶00
在此时段内为电力低谷期，电价低廉。双工况主机设定为制冰工况并满负荷运行，所制得的冷量全部以冰形式存储起来，以供冷负
荷高峰期使用。开启双工况主机和乙二醇泵，在双工况主机、乙二醇泵和储冰槽之间形成一个制冰循环。在电力低谷期，充分利用低谷廉价电力，三台双工况主机全力制冰，制冷机组首先使回路显热降温，直降到蓄冷球相变温度，达到相变温度后，随着吸收机组产生的冷量，蓄冷球开始发生相变，在结冰期间冰球不断吸取机组所产的冷量，至制冷机组产生的冷冻流体温度也略降至相变结
束时对应的最终温度速度很快，而这种快速的降温表明了蓄冷阶段的结束。因为制冰时主机的效率受到室外空气参数系统设定的
影响，达到设计蓄冰量所需要的时间可能超过或短于电力低谷时段，如果超过电力低谷时段，系统会在早晨电力平峰期甚至电力高峰期制冰，系统的运行费用增加;如果短于
电力低谷期，则会造成系统在达到设计蓄冰量以后无效或低效运行，系统的运行费用也会增加。所以应该在电力低谷期，充分用足制冷机组制冰量和冰球的蓄冰能力，才能最大发挥蓄冰的功效。判断制冰结束的条件是: ①控制系统的时间程序指使为非储冰时间。
②当制冰主机出口温度低于-7℃时或储冰
装置的进出温差降到℃。
2.双工况主机+融冰供冷模式:8∶00～
23∶00
当用户冷负荷大于制冷机组所产生的冷量时，需要蓄冷槽与制冷机组同时供冷，即联供运行。在此时段双工况主机满负荷运行，不足冷量由融冰满足，融冰供冷量根据负荷变化由电动调节阀CV1、CV2来调节。开启
双工况主机，乙二醇泵和冷冻水泵。在双工况主机、乙二醇泵和板换形成一个供冷循环。乙二醇泵把主机的冷量输送到板换，冷冻水和乙二醇溶液在板换进行热交换后，有冷冻水泵输送到分水器或空调末端。除了由于检修原因人为干预外，应采用基载主机优先。微机控制系统根据动态负荷预测的数据，控制蓄冷槽释冷量的大小，使蓄冷槽的蓄冷量当天基本用尽，又不能出现最后几小时蓄冷系统供不应求，使冰蓄冷系统运行到最经济的效果。
3.双工况主机单位供冷模式:11∶00～
18∶00
在此时段内为电力平价期，电价适中。双工况主机设定为制冷工况并满负荷运行，满足空调冷负荷需要。开启双工况主机、乙二醇泵和冷冻水泵，从板换出来的9℃的乙二醇溶液先经过主机降温，主机的设定出口温度为5℃，然后进入储冰槽，储冰槽阀门处于调节状态，经过储冰槽冷却的乙二醇溶液在阀门的调节下达到设定的供水温度4℃，供给板换。同时通过调节CV8阀门控制板换二次侧的供水温度。
4.融冰单供冷模式:8∶00～
11∶00;18∶00～23∶00在此时段内电力高价期。融冰供冷满负荷运行，不足冷量由双工况主机满足，满足空调冷负荷需要。这样可避开电力高峰期，将系统的最高用电量降至最低，节约运行成本。融冰供冷量根据负荷变化由变频泵来调节。开启乙二醇泵和冷冻水泵,乙二醇泵变频使板换二次侧的供水温度稳定在设计温度。此时,主机退出运行,主机的旁通CV12打开，乙二醇溶液不在流经主机，直接进入冰槽，通过变频有效节省能耗。某些季节冷负荷低时往往只靠释
冷便能满足冷负荷，要求微机控制系统根据动态蓄冷负荷预测，自动地控制系统的运行方式，使冰蓄冷系统运行在最佳状态，以达到削峰填谷节约能源的目的。
5.备份模式:7∶50～8∶00
在此时段内由于没有其它负荷，此间系统中除基载主机及相应设备正常工作，提供该建筑的基本冷负荷外，所有设备均停止运行，整个系统处于备份状态。此外，业主还可以根据该建筑的实际情况组成其他模式。
五、冰蓄冷系统自动控制功能
1.冷冻水系统连锁控制:
冷冻水系统中，和板换相连的一次冷冻水泵和板换是多对多的关系，也同样存在象乙二醇系统中的联锁要求，负荷降低所需开启的一次冷冻水泵台数减少，对应的板换开启台数也需要减少，即一次冷冻水泵和板换冷冻水出口的电动阀门形成联锁，同样这种联锁控制不能影响一次冷冻水泵和板换互为备
用的关系。
2.冷却水系统的控制
根据主机的开启状态开启相应的冷却水泵，
冷却水泵、主机、冷却塔和电动阀门形成联锁。同时，通过电动阀门调节，冷却水泵、主机和冷却塔能互为备用，即当其中二种设备同时发生故障时，可以自动开起非对应的设备，通过阀门自动切换所需的工作回路。根据冷却水的回水温度调节冷却塔风机、台数控制及冷却水旁通控制，以保证冷却水的回水温度不低于主机所要求的最低冷却水
供水温度，同时尽可能使冷却水回水温度降低，以提高主机的制冷效率。
3.整个系统的控制与监视
系统的启停顺序控制
系统的启停顺序除考虑设备的保护外，还应充分利用主机停机后管道系统中的冷量。主机，如果主机需要开启，则力求使主机处于满负荷运行状态，同时当天冰必须能全部用完;同时以末端空调冷负荷。
开启顺序:阀门调节到相应的工况状态—冷却水泵—冷却塔—冷却水泵——乙二醇泵—双工况主机。
停机顺序:双工况主机—冷却塔—冷却水泵—乙二醇泵—冷冻水泵。以上括号内的设备
表示如果该设备需要开启，可在此阶段开启。系统的启停顺序以及时间间隔在自控程序
中编制完成，自控系统的实际操作中可以做到根据工况预测开机。
系统运行模式的控制
储冰制冷系统的运行模式通常有三种:主机
优先，融冰优先，优化控制。其中，融冰由现在负荷预测技术成熟后不再采用。系统运行模式的控制必须结合优化控制软件，根据优化软件的判断结果调整系统的运行状态。主机优先:在设计日工况下，采用主机优先
的模式，冷负荷高峰时段内主机的容量不能满足冷负荷需求，通过融冰来补充能量。这时主机在空调制冷工况下运行，满足部分冷负荷的需要，其他的冷负荷有融冰满足。
优化控制:优化控制的目标就是把有限的蓄
冰量用在电价最高的时候，但在一天必须把前一天夜间的制冰量用完。当空调负荷减小到某一数值时，当建筑负荷相对较大，储冰空调系统按优化控制方式进行，控制系统根据当天的预测性负荷图来决定当天的运行
策略，即每小时主机和融冰各自所承担的负
荷如何分配，尽量不开主机，如果主机需要开启，则力求使主机处于满负荷运行状态，同时当天冰必须能全部用完;同时以末端空调冷负荷、主机的出口温度、主机的部分负荷性能指标、电力高峰平峰时段分布来决定当天的那一时段开启或关闭部分制冷主机，使主机的耗电量与水泵的总耗电量达到最小。
当系统尚不能全融冰供冷即必须开启一台
或多台主机补充冷量时，控制系统根据测出的末端负荷，判断出主机开启的最少台数，使必须运行的主机尽可能在高负荷率下工作，提高整个系统的功率。避免所有主机都在低负载率下以很低的效率运行，造成系统效率降低。
板换的防冻保护
板换冻结的原因是系统处于制冰供况时，板换乙二醇侧的阀门关闭不严，低温的乙二醇溶液流经板换，而水侧处于静止状态，所以水就会有结冰的可能。
首先，电动阀门要选用高质量紧密关闭型的阀门，在系统制冰时，板换乙二醇侧的阀门
处于紧密关闭状态。其次，在每台板换的乙二醇的进口处安装温度传感器，当温度传器检测到乙二醇进口的温度为1℃时，开启板换所对应的冷冻水泵。在系统制冰时同时供冷，则检测到板换出口温度为1℃时发出报警信号。
六、蓄冷空调方案的选择:
1.目前空调蓄冰的方式很多，主要的有冰盘式、冰球式。本工程采用简便、可靠、性能良好的法国CIAT冰球。它将封闭在一定形状的塑料容器内的液体制成固态冰的装置。其形状为球形，浸在充满乙二醇溶液的贮槽内，冰球内的溶液随着乙二醇的温度变化结冰或融冰。本工程采用的冰球，球壳厚2mm，直径98mm,每m3有效冰球数1221个，潜热/个。
2.整个蓄冰系统由充满冰球的贮冰槽组成,承压为;整个系统为开式系统。由系统的6#冰槽为定压、膨胀箱。蓄冰槽可采用球型槽,立式槽和卧式槽。在贮同样冷量的情况下,球槽具有体积小、冷量分配均匀及材料最少的特点。但限于本工程的位置条件,我们采
用了船型卧式槽,总蓄冷体积为640m3,最大蓄冰量(9040RT)。该槽承压要求小，仅。本工程选用的蓄冰系统是目前北京最大的冰
球式冰蓄冷系统。
3.在空调蓄冷方案的选择中，空调制冷主机的选择十分重要。根据运行方式的需要，空调制冷主机必须是双工况的，既能适应空调工况运行又能进行制冰工况运行。根据常用主机有往复式、螺杆式和多级离心式。根据对压缩机制冷机的综合分析，离心式和螺杆式是最具有竞争力的。在小于1060kW(300Rt)时，螺杆机较离心机要有优势，尤其部分负荷时，它的部分负荷综合值较高，所以在制冰时更显出螺杆机的优越性。
本工程采用了单螺杆压缩机，制冷剂采用HCFC22。单螺杆机其结构简单，轴承受力负荷小，运动部件之间无磨损，所以使用寿命长、振动小、制冷效率高。正由于螺杆机的优越性能，在调试过程中，当负荷运行时，单台主机实际耗电300kW。采用双工况的单螺杆机是空调蓄冷模式决定的。
4.蓄冰空调系统流程配置:
蓄冰空调系统在运行过程中有两种运行工况，即蓄冰工况和放冷工况。在蓄冰工况时，系统内的载冷剂温度低于冰球内溶液的相
变温度，后者内部的溶液便逐步结成冰，从而将冷量储存起来。在放冷工况时，系统的载冷剂温度高于冰球内溶液的相变温度，球内的冰融解，将冷量释放出来。
在蓄冰空调系统中，水系统的流程有两种:
并联流程和串联流程。
①并联流程系统中制冷机与蓄冰槽处于并
联位置，当最大负荷时可以联合供冷。该模式可以实现蓄冰、蓄冷并供冷、融冰供冷、制冷机直接供冷等多种运行工况。
特点:并联流程在发挥制冷机和蓄冰槽的效
率方面更为均衡，尤其在部分蓄冰的条件下，泵的能耗比串联流程有所降低。
②串联流程系统中制冷机与蓄冰槽处于串
联位置，以一台泵维持系统内的乙二醇溶液循环，供应空调所需的冷量。
特点:串联流程可保持恒定的供冷温度，系
统运行稳定，在自控方面也较并联流程简单。根据系统流程的特点及工程使用的要求，在
本工程中采用了串联流程。
5.蓄冰系统设备及流程的选择及配置,只是
在节能、移峰填谷、节约投资方面起到一部分的作用;真正做到节约运行成本，同时还
应注意系统运行控制的正确方法，应注意以下问题:
①据用户冷负荷的需求，按电费结构的特点，自动设置蓄冷系统最佳的运行方式，降低整个系统的运行费用;
②充分利用蓄冷装置的容量，当日应尽量把所蓄冷量用尽，以发挥夜间机组制冷的能力，减少白天运行的容量。
③自动检测系统的运行状态，保障冰蓄冷系统主要设备正常、安全运行、自动记录系统运行的参数，显示系统运行流程图和打印系统运行参数报表。
七、工程设计施工中应注意的问题及特点:
1.蓄冰槽容量不宜过大，会使蓄冰槽因自重变形，必须增加槽的壁厚以及进行加固，还会给制作安装和运输带来困难，同时也增加了费用。在蓄冰槽的扩散管的排布上，会因扩散管的排布过密而浪费大量的空间，还会
影响冻冰及融冰的效果。
2.冷冻站通常位于大厦的地下部分，而地下部分又往往是停车库、站房、办公集中的部位;使用面积非常紧张、造价昂贵;在蓄冰槽的设置及排布上应尽量使用可利用的空间
位置。
3.乙二醇溶液100%的价格大约是7100元/吨，价格昂贵。在系统中，如果因为检修或系统渗漏会造成很大的不必要的经济损失，同时对环境造成污染。在施工中，管道及设备用设立牢固的支、吊架，同时系统应进行严格的严密性试验。如果有可能在乙二醇溶液充注前进行水溶液的试运转，观察整个系统的运转情况;及自控系统的测点及电动阀
门的动作配合。
4.蓄冰槽在安装过程中,槽与下面的支撑必
须进行隔冷处理,以免局部形成冷桥，槽的
本体必须进行绝热保温设计以减少冷损失。乙二醇溶液在蓄冰过程中通常在-℃/-℃范
围内，与周围环境的温差大;如果隔热效果
不好，在平时的运行中会造成非常大的浪费。所以蓄冰槽的本体的保温厚度应大于标准
工况的冷冻水的保温厚度，保温层应严密尽量减少冷损失。
5.蓄冰槽无论是立槽还是卧槽在设计中必
须考虑载冷剂的分配均匀性。在槽的入口和出口设均流管。本工程采用了DN200扩散管，均流管供、回各一根，在系统冻冰及融冰过程中流向相反。将载冷溶液均匀有效地传给槽内蓄冰球。
6.在蓄冰槽的设计中还考虑人孔以便填充球，在填充蓄冰球时，对高于2M的卧槽或
立槽，应预先在槽中充入1/3槽的水以减少填球时的冲击使球均匀地填充;同时水不宜
过多，不利于冰球填满整个冰槽;槽的底部
设卸球孔，也可作排污用。
7.在冰蓄冷系统流程中系统与用户的联接
方式有直接连接和间接连接。本工程在设计中采用了间接连接，乙二醇溶液仅限于在制冷机房内循环;外部空调水系统仍是水系统。这种做法有两个好处:
A、乙二醇溶液仅限于制冷机房用，用量少;
B、减少在大楼内部存在因检修和维护造成
乙二醇溶液泄漏的问题。
C、尤其是高层建筑能起到隔断高层建筑冷水系统静压以保护空调制冷主机;提高蓄冰系统安全系数，减少乙二醇溶液泄漏概率;减少设备及阀部件承压稀疏的作用。其代价仅仅是增加了一台热交换器。
8.本工程采用了部分蓄冰的控制策略而且是制冷机优先，这样制冷主机的容量可以大大减少，同时也减少了电力增容费，在负荷较低时尽量利用所蓄的冰。
9.在系统设计中还应考虑到:乙二醇溶液受球内介质相变时的影响而体积膨胀，在系统中他的相变膨胀量是2%～9%。为此系统应设置膨胀水箱，而且还设置了溶液补给箱作为膨胀水箱外的溢流箱。在系统亏液或浓度降低时进行补液。
设置溶液补给箱有以下作用:
①既可方便地给系统补充乙二醇溶液，又便于检查乙二醇溶液浓度。
②当蓄冰球相变时，体积膨胀使膨胀箱中的溶液容纳不下而溢流至补给箱
③在系统检修或维护中的补液及乙二醇液体的回收再利用，有利于减少运营成本，以
冰蓄冷设计说明
冰蓄冷设计说明 1.1设计概述 冰蓄冷空调是利用夜间低谷负荷电力制冰储存在蓄冰装置中，白天融冰将所储存冷量释放出来，减少电网高峰时段空调用电负荷及空调系统装机容量，它代表着当今世界中央空调的发展方向。 成都市电网分时电价表 2.2冰蓄冷系统方案设计 本工程是医药厂房，冷负荷集中在电力高峰时段和电力平峰时段，电力低谷时段，电力低谷时段空调系统根本没有冷负荷，且全年供冷期内负荷极不平衡，选择常规制冷主机设备容量大，且直接制冷的结果是制冷主机高价来制冷，低价电时段闲置，造成不必要的浪费。因此为了减少中央空调白天的用电峰值，充分利用峰谷电差价，大幅度地降低空调的运行费用，同时为了提高空调品质，本工程中央空调设计采用冰蓄冷中央空调系统。
·以上方式中使用最多的为：冰球（或蕊心冰球）和外融冰的盘管式蓄冰装置 ·本工程采用外融冰钢制盘管冰蓄冷方式的冷源。 2)、部分（分量）蓄冰模式：如图2，部分（分量）蓄冰模式是指在夜间非用电高峰时制冷设备运行，蓄存部分冷量。白天空调高 蓄冰方式 动态制冰 静态制冷 冰浆（或冰晶） 片冰滑落式 盘管式蓄冰 封装冰 外融冰 冰球（或蕊心冰球） 外板 内融冰
峰期间一部分空调负荷（尖峰负荷）由蓄冷设备承担，另一部分则由制冷设备负担。在设计计算日（空调负荷高峰期）制冷机昼夜运行。部分蓄冷制冷机利用率高，蓄冷设备容量小，制冷机比常规空调制冷机容量小30-40%，是一种更经济有效的运行模式。根据以上分析考虑初期投资费用及机房占地，本工程冰蓄冷设计采用分量蓄冰模式。，本设计方案采用部分蓄冰模式 3.4蓄冰流程选择 3.4.1 蓄冰流程的选择 蓄冰空调系统在运行过程中制冷机可有两种运行工况，即蓄冰工况和放冷工况。在蓄冰工况时，经制冷机冷却的低温乙二醇溶液进入蓄冰槽的蓄冰换热器内，将蓄冰槽内静止的水冷却并冻结成冰，当蓄冰过程完成时，整个蓄冰设备的水将基本完全冻结。 融冰时，经板式换热器换热后的系统回流温热乙二醇溶液进入蓄冰换热器，将乙二醇溶液温度降低，再送回负荷端满足空调冷负荷的需要。 乙二醇溶液系统的流程有两种：并联流程和串联流程。a、并联流程：这种流程中制冷机与蓄冰罐在系统中处于并联位置，当最大负荷时，可以联合供冷。同时该流程可以蓄冷、蓄冷并供冷、单溶冰供冷、冷机直接供冷等。并联流程原理如图３。 b、串联流程：即制冷机与蓄冰罐在流程中处于串联位置，以一套 循环泵维持系统内的流量与压力，供应空调所需的基本负荷。串联流程配置适当自控，也可实现各种工况的切换。串联系统原理如图４：
水蓄冷、冰蓄冷空调系统浅析
水蓄冷、冰蓄冷空调系统浅析 发表时间：2019-03-21T15:47:56.907Z 来源：《防护工程》2018年第34期作者：丁岳峰 [导读] 在白天用电高峰时释放该冷量提供空调服务，从而缓解空调高峰电力的矛盾。目前较为流行的蓄冷方式有二种，即水蓄冷、冰蓄冷。 中冶华天南京工程技术有限公司江苏南京 210000 引言 蓄冷技术，简而言之，是利用夜间电网多余的谷荷电力继续运转制冷机制冷，并通过介质将冷量储存起来，在白天用电高峰时释放该冷量提供空调服务，从而缓解空调高峰电力的矛盾。目前较为流行的蓄冷方式有二种，即水蓄冷、冰蓄冷。 正文 随着现代工业的发展和人民生活水平的提高。中央空调的应用越来越广泛，其耗电量也越来越大，一些大中城市中央用电量已占其高峰用电量的20%以上，使得电力系统峰谷负荷差加大，电网负荷率下降，电网不得不实行拉闸限电，严重制约着工农业生产，对人们正常的生活带来不少影响。解决该问题的有效办法之一是应用于蓄冷技术，将空调用电从白天高峰期转移到夜间低谷期，均衡城市电网负荷，达到多峰填谷的目的，蓄冷技术的原理，简而言之，是利用夜间电网多余的谷荷电力继续运转制冷机制冷，并以冰的形式储存起来，在白天用电高峰时将冰融化提供空调服务，从而避免中央空调争用高峰电力，最常用的蓄冷方式主要有两大类：冰蓄冷和水蓄冷。 一、冰蓄冷 顾名思义蓄冷介质以冰为主，不同的制冰开式，构成不同的蓄冷系统。蓄冷系统的思想通常有两种，完全蓄冷与部分蓄冷。因为部分蓄冷方式可以削减空调制冷系统高峰耗电量，而且初投资夜间比较低所以目前采用较多，在确定部分负荷蓄冷系统的装置容量时，一般有两种情况， 1、空调系统夜间不运行，仅白天运行，或者夜间运行的空调负荷较小，在这种情况下，选择制冷机的最佳平衡计算公式应为 qc=Q/（N1+CfN2） Qs=N2Cfqc， 式中qc：以空调工况为基点时的制冷机制冷量，kw，Qs：蓄冰槽容量，KWH； N1：白天制冷主机在空调工况下的运行小时数，由于白天制冷机不一空均为满载运行，计算时该值可取（0.8-1.0）n. N2：夜间制冷主机在蓄冷工况下的运行小时数。 Cf：冷水机组系数，即冷水机组蓄冰工况制冷能力与空调工况制冷能力的比值，一般活塞式与离心式冷水机组约为0.65，螺杆式冷水机组约为0.7.它取决于工况的温度条件和机组型号。 根据这个公式，我们结合具体的工程，就可得出应配置的冷水机组的制冷能力与蓄冰槽容量。 2、空调系统部分夜间运行，而且所需的冷负荷比较大。在这种情况下，我样一般以夜间所需的冷负荷为依据。选择基载主机。然后从总负荷中扣除基载主机所承担的负荷，再按第一种情况合理配制冷水机与蓄冰槽。 二、水蓄冷 水蓄冷是利用3-7°C的低温水进行蓄冷，可直接与常规系统区配，无需其它专门设备。 其优点是：投资省，维修费用少，管理比较简单。但由于水的蓄能密度低，只能储存水的显热，故蓄水槽上地面积大。如若利用高层建筑内的消防水池，在确定制冷机容量与蓄冷槽的容量时，可根据消防水池的容量来计算出蓄冷量，然后根据剩余负荷量来确定制冷机组的制冷量。最后校核一下冷水机组能否满足夜间蓄冷的需要。 三、冰蓄冷与水蓄冷的对比 水蓄冷系统不仅从节能而且从节省初投资方面都具有很大的优越性，它充分利用了建筑的消防水池，不再占用建筑面积，节省了机房面积，但我们不能因此而完全肯定水蓄冷，否定冰蓄冷，他们各用各自的适用范围，下面我们来分析一下：根据公式qc=Q/（N1+CfN2） Qs=N2Cfqc 我们可得出蓄冷比率： η=Qs/Q=（N2Cfqc）/Q=（N2Cfqc）/[（N1+CfN2）×（N2Cfqc）/Q] =1/[1+（N1/（CfN2）） 对于一般的办公建筑来说，N1、Cf、N2均为确定值，分别为8.5，8，0.7，则η=1（1+8.5/0.7×8）=39.7% 在这个比率下，制冷机与蓄冷槽容量配置为最佳，对冰蓄冷而言，因蓄冰槽可根据蓄冷量的大小来配置，不受任何限制，我们就可根据这一比率来确定蓄冷量，从而配置出相应的制冷机与蓄冰槽，但对水蓄冷而言，因为它利用的是消防水池，而建筑物消防水池的容积只与建筑物的性质及使用功能有关，与建筑面积没有关系，那么在这一条件下限制下，对于空调面积只与建筑物的性质及使用功能有关，与建筑面积没有关系，那么在这一条件下，对空调面积较小的建筑物来说，水池所蓄存的冷量占全日总冷量的比率接近于39.7%，则我们建议采用冰蓄冷系统，对空调面积较小的建筑物来说，水池所蓄存的冷量占全日总冷量的比率接于39.7%，甚至高于39.7%，则我们应采用水蓄冷系统，同时，应与水系统的分区结合起来。 造价方面，同等蓄冷量的水蓄冷系统造价约为冰蓄冷的一半或更低。冰蓄冷需要的双工况制冷机组价格高，装机容量大，增加了配电装置的费用，且冰槽的价格高，使用有乙二醇数量多，价格贵，管路系统和控制系统均较复杂，因此总造价高。 蓄冷系统装机容量方面，水蓄冷的蒸发温度与常规空调相差不大，且可采取并联供冷等方式使装机容量减小。冰蓄冷工质的蒸发温度较低，制冷机组在蓄冰工况下的制冷能力系数Cf为0.6～0.65（制冰温度为-6℃时），其制冷能力比制冷机组在空调工况下低0.4～0.35。相同制冷量下，冰蓄冷的双工况制冷机组容量要大于常规空调工况机组。 移峰量上看在同等投入的情况下，水蓄冷系统一般设计为全削峰，节省电费大大多于冰蓄冷系统。冰蓄冷为降低造价，一般为1/2或1/3削峰，节省电费少于水蓄冷系统。
浅谈流态冰蓄冷系统设计
浅谈 流态冰蓄冷系统设计 （第三代）
目录 说明 (3) 产品特点 (3) 安装事项 (3) 项目经济性分析表 (4) 一、峰谷电价政策 (5) 1、国家电力现状及电力优惠政策 (5) 二、冰蓄冷空调系统简介 (5) 1、冰蓄冷空调原理 (5) 2、实施目的 (6) 3、直接接触式的主要特点 (6) 三、直接接触式设计方案 (6) 1、贵项目基本情况 (6) 2、建设冰蓄冷系统的可行性...................................................................................错误！未定义书签。 3、设计计算依据 (7) 4、冰蓄冷空调系统运行费用表 (8) 5、实施费用................................................................................................................错误！未定义书签。 1﹑冰蓄冷冷站增加设备及工程费用...................................................................错误！未定义书签。 6、结论 (15) 四、直接接触式控制以及主机群控系统 (16) 1、冰蓄冷控制系统 (16) 2、控制功能 (16) 3、主机群控系统 (17)
说明 通过“移峰填谷”，可使*******公司整个空调系统每年节省运行电费109.35万元。 不改动系统和空调主机，冰蓄冷与现有空调系统并联运行，安全可靠。 产品特点 冰蓄冷系统是通过制冰方式，以冰的相变潜热为主蓄存冷量的蓄冰系统，利用夜间电网低价电力运转制冷机制冷并以冰的形式储存起来，在白天用电高峰时（高峰电价约为低谷电价的3~5倍）将冰融化供冷，以达到降低运行费用的目的。我司自主研发的独特冰蓄冷技术，突破了传统冰蓄冷的概念，效益更高。 ⑴.自主设计定指标生产的高效二次蓄冰主机，蓄冰COP可达到10； ⑵.直接蒸发式的蓄冰方式，蒸发温度可控制在-1℃； ⑶.外融冰设计，采用冷水直灌，融冰效率极高。 安装事项 ⑴.安装过程简单快捷、占地面积小，可利用建筑物外绿化带面积等，蓄冰罐可以放置室外。 ⑵.不改动原有空调系统，安装过程基本不影响生产； ⑶.安装调试共需约4个星期。
冰蓄冷空调系统的优点和缺点
冰蓄冷空调系统的优点和缺点： （1）优点： ①平衡电网峰谷荷，减缓电厂和供配电设施的建设，对国家而言，是节能的； 对于大城市的商业用电而言，均会出现用电的峰谷时段，在用电的峰段，常常会出现供电不足的状况，而在用电的谷段，又常常会出现电量过剩的状况，如果将低谷电的电能转化为冷能应用到峰值电时的空调系统中去，则可以缓解电网压力，平衡电网； 对国家电网而言，要满足用户1kwh的用电需求，必须要发电站发出超过1kwh 的电量便于抵消电在运输过程中的损耗，而用户对电的需求和利用程度在实际过程中却是不定的，是随机的，尤其是对建筑内的空调而言，其使用程度往往同当天的室外天气条件密切相关，不定性特点尤为突出，倘若国家电网发出的余电无法被用户使用，一来是对能源的浪费，二来对国家电网的安全也存在着隐患，于是，冰蓄冷技术在空调系统中的应用便大大地减缓和减少了以上问题； ②能使制冷主机的装机容量减少； 冰蓄冷空调系统按运行策略可分为两类，一类是全部蓄冷模式，另一类是部分蓄冷模式。对于第一类，通俗地说就是建筑的所有冷负荷（注：蓄冰装置是无法作为热源使用的）全由蓄冰装置承担，而制冷机组（通常是双工况制冷机组）只扮演为蓄冰装置充冷制冰的角色，在空调系统运行的时候，制冷机组处于停机状态，而蓄冰装置则全时段运行，为用户提供冷量。对于第二类，也是实际工程中常用的运行方式，即蓄冰装置只承担建筑冷负荷的一部分，而另一部分则由制冷机组（双工况）承担。因此，由上述可知，不论哪种运行方式，蓄冰装置总是要承担一部分冷负荷的，我们所说的减少了制冷主机的装机容量，实质上就是蓄冰装置承担了制冷机组本应该要承担的一部分负荷，这部分负荷值的大小也就是蓄冰装置的蓄冷量大小； ③目前各地供电部门对用电限制较严，征收的额外费用也名目繁多，建筑业主与用户的经济负担较重，还常常受到限电、拉闸停电种种束缚。若发展冰蓄冷空调技术，就能较好的缓解空调用电与城市用电供应能力的矛盾； ④由于采用了冰蓄冷与低温大温差供冷送风相结合的技术，在初投资费用方面，既可减少空调处理设备、输配设备的大小，输送管网的粗细，还可减少机房管井的占用面积，压低建筑层高，从而不但可节省空调的初投资费用，而且还可降低建筑造价；在运行费用方面，由于送风温度低，风机、水泵的输配功率大幅度降低，制冷空调系统的整体能效得到提高，再加上分时电价的优惠，从而使建筑业主与用户支付比常规空调更少的运行费用； ⑤由于采用了低温大温差供冷送风，使空调处理与输送过程均在较低温度下进行，有利于抑止细菌、病菌的繁殖；较低的室内温度，可进一步改善室内空气品质与热舒适水平。 （2）缺点：
冰蓄冷技术(DOC)
1.技术原理 冰蓄冷空调技术是利用夜间电网谷电运转制冷主机制冷，并以冰的形式储存，在白天用电高峰时将冰融化提供空调用冷，从而避免中央空调争用高峰电力的一项调节负荷、节约能源的技术。 (1)削峰填谷、平衡电力负荷。 (2)改善发电机组效率、减少环境污染。 (3)减小机组装机容量、节省空调用户的电力花费。 (4)改善制冷机组运行效率。 (5)蓄冷空调系统特别适合用于负荷比较集中、变化较大的场合加体育馆、影剧院、音乐厅等。 (6）应用蓄冷空调技术，可扩大空调区域使用面积。 （7）适合于应急设备所处的环境，
计算机房、军事设施、电话机房和易燃易爆物品仓库等。 2.冰蓄冷空调系统组成 冰蓄冷空调系统包括：空调主机、冷水泵、冷却水泵、冷却塔、蓄冷水泵、释冷水泵、换热器、储冰槽等。相对于常规空调系统，冰蓄冷系统增加了储冰槽、换热器等装置 3..工艺流程 冰球式（也称封装式）冰蓄冷工艺流程：在制冰时，通常要求制冷主机蒸发器出口温度为零下5摄氏度，因此冰球外循环的介质通常采用乙二醇溶液，乙二醇溶液在冰球外流动，在制冰循环中，从制冷主机出来的低温乙二醇溶液流过冰球表面，使冰球内的水结冰；在融冰供冷时，乙二醇溶液流过冰球表面，通过换热器与流往空调末端的冷冻水热交换，被
冷却后的冷冻水流向各个房间，通过风机盘管供冷，因此，空调末端的形式可以与常规中央空调相同。 冰盘管冰蓄冷工艺流程： 、 4.适用范围： 商场、饭店、写字楼、体育馆、展览馆、影剧院、宾馆、居民小区等场所；制药、食品加工、啤酒工业、奶制品工业等；需要对现有单班、两班空调系统扩大供冷量的场所，可以不增加主机，改造成冰蓄冷系统。5.冰蓄冷空调系统的适用条件 执行峰谷电价，且差价较大的地区。（峰谷电价比至少要达到4:1，否则无经济性可言）
上海某酒店地源热泵 冰蓄冷设计方案
XX公寓式酒店地源热泵+冰蓄冷设计方案工程概况 XX公寓式酒店位于上海浦东，总占地面积34988 平方米，总建筑面积88375平方米，框架结构。由3幢11层~14层公寓式酒店，1组2层商业裙房及其附属配套设施组成。商业裙房部分夏季空调负荷为2227KW，冬季空调负荷为1486KW;公寓式酒店夏季生活热水负荷为925KW，冬季生活热水负荷为1272kW。 设计方案 本项目商业裙房设计采用中央空调系统，为节约能源采用地源热泵系统，降低建筑能耗，并同时向公寓式酒店供应生活热水。由于商业部分主要为9:00~22:00 营业，故采用冰蓄冷技术进行移峰填谷。采用三台地源热泵机组，其中两台为空调用三工况机组，一台为生活热水用地源热泵机组。地源热泵系统地下换热器采用垂直埋管，并联双U型连接，共计打孔480口。 冰蓄冷部分采用部分负荷蓄冰技术，制冷设备和蓄冰设备并联连接，供应7℃冷冻水，载冷剂采用25%乙二醇溶液。冰蓄冷系统可按以下四种模式运行：主机制冰、主机供冷、融冰供冷、主机与融冰同时供冷。夜间电价低谷时段制冰系统将冰蓄满，白天电价高峰时段融冰供冷，电价平峰时段制冷系统补充供冷，各工况转换通过电动阀门开关自动切换。空调水系统采用二管制，夏季冷冻水供回水温度分别为7℃/12℃，冬季热水供回水温度分别为45℃/40℃。空调末端系统采用风机盘管加新风的形式，便于室温独立控制，气流组织上送上回。 系统运行策略 由于本项目的中央空调系统为多种节能技术综合而成的复合系统，为了有效的实现设计的初衷，真正达到节能环保的要求，需制定专门的地源热泵冰蓄冷空调系统年运行方案，以中央空调能源管理系统的形式实施，实现长期有效稳定的节能运行。 秋、冬、春三季运行策略 XX公寓式酒店项目要求冬季可满足商业部分的供热需求，同时满足公寓式酒店的生活热水供应。此时，三工况地源热泵切换为制热模式满足商业部分的空调采暖需求，而由生活热水地源热泵机组满足生活热水的需求。在春秋季，项目要求满足公寓式酒店的生活热水供应，商业部分没有空调需求。此时生活热水需求由生活热水地源热泵机组满足。以上两种运行模式为较为普遍的热泵机组运行模式，故在此不再赘述。 夏季运行策略 XX公寓式酒店项目要求夏季可满足商业部分的供冷需求，同时满足公寓式酒店的生活热水供应。此时，三工况地源热泵切换为制冷模式，同时能源管理系统切换至冰蓄冷供冷运行模式。根据冰蓄冷运行的特点，有以下四种运行模式： 三工况地源热泵机组制冰模式 利用夜间低电费和商业部分无空调供冷需求的因素，三工况地源热泵机组切换为制冰模式，全力制冰蓄冷，此时公寓式酒店的生活热水需求通过三工况地源热泵机组的热回收模块免费制取。
冰蓄冷设计
东华大学环境学院冰蓄冷设计 姓名：何燕娜 班级：建筑1202 学号： 121430205 2014年12月
1.1 项目概述 本项目为浙江某办公楼建设项目的双工况冰蓄冷系统应用。 1.2 冰蓄冷系统在本项目中的应用 冰蓄冷空调是利用夜间低谷负荷电力制冰储存在蓄冰装置中，白天融冰将所储存冷量释放出来，减少电网高峰时段空调用电负荷及空调系统装机容量，它代表着当今世界中央空调的发展方向。 本文就对冰蓄冷系统设计进行详细阐述，并和传统的风冷系统进行初投资和运行成本的综合比较。 1.3 冰蓄冷系统的工作模式 冰蓄冷系统的工作模式是指系统在充冷还是供冷，供冷时蓄冷装置及制冷机组是各自单独工作还是共同工作。蓄冷系统需要在几种规定的方式下运行，以满足供冷负荷的要求，常用的工作模式有如下几种： （1）机组制冰模式
在此种工作模式下，通过浓度为25%的乙二醇溶液的循环，在蓄冰装置中制冰。此间，制冷机的工作状况受到监控，当离开制冷机的乙二醇溶液达到最低出口温度时制冷机关闭。此种工作模式的示意图如图1-2所示。 图1-2 机组制冰工作模式示意图 （2）制冰同时供冷模式 当制冰期间存在冷负荷时，用于制冷的一部分低温乙二醇溶液被分送至冷负荷以满足供冷需要，乙二醇溶液分送量取决于空调水回路的设定温度。一般情况下，这部分的供冷负荷不宜过大，因为这部分冷负荷的制冷量是制冷机组在制冰工况下运行提供的。蓄冷时供冷在能耗及制冷机组容量上是不经济合理的，因此，只要此冷负荷有合适的制冷机组可选用，就应设置基载制冷机组专供这部分冷负荷，该工作模式示意图如图1-3所示。 图1-3 制冰同时供冷模式示意图 （3）单制冷机供冷模式： 在此种工作模式下，制冷机满足空调全部冷负荷需求。出口处的乙二醇溶液不再经过蓄冰装置，而直接流至负荷端设定温度有机组维持。该工作模式示意图如图1-4所示。
冰蓄冷设计说明书
1.1上级批文详见总论部分； 1.2甲方提供的设计任务书； 1.3建筑专业提出的平面图和剖面图； 1.4室外计算参数(江苏地区) 夏季空调计算干球温度34.1℃ 夏季空调计算日平均温度31℃ 夏季空调计算湿球温度28.6℃ 夏季通风计算干球温度32℃ 夏季空调计算相对湿度69 % 夏季大气压力100.391Kpa 夏季平均风速 3.3m/s 冬季空调计算干球温度-12℃ 冬季通风计算干球温度-4℃ 冬季空调计算相对湿度74% 冬季大气压力102.524 Kpa 冬季平均风速 3.3 m/s 1.6国家主要规范和行业标准 (1)《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003； (2)《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95(2001版)； (3)《民用建筑热工设计规范》GB50176-93； (4) 全国民用建筑工程设计技术措施《暖通空调·动力》； (5) 《民用建筑隔声设计规范》GBJ118 2 设计范围 本工程总建筑面积为120000平方米 设计范围为采暖、通风、空调、防排烟及冷热源设计。冷冻机房冷却水系统由给排水专业设计。 3 设计原则 满足国家及行业有关规范﹑规定的要求，利用国内外先进的空调技术及设备，创建健康舒适的室内空气品质及环境。
4.3空调系统 经技术﹑经济综合比较及专家组建议，空调方案确定为：独立新风空调系统，即新风机组加辐射冷吊顶。辐射吊顶已被美国能源部列为二十一世纪15项最节能，最有前途的空调技术之一，其突出的优点——更加舒适，更加节能，更加安静，使其成为目前欧美各国首选的空调末端装置，辐射吊顶、全热交换器和低温送风新风系统组成的独立新风系统，已经成为国际公认的最先进的空调系统。4.3.1 首层∽八层及地下一层南区各功能房间 采用独立新风空调系统(DOAS)。新风机组除了承担新风负荷外，还承担室内全部潜热和部分显热负荷，室内剩余的显热负荷由辐射冷吊顶承担。 新风机组选用专用DGKR08型低温送风新风机组，设置在专用的新风机房内，每台机组风量约为7000m3/h－8000m3/h。机组进水温度低于3℃，出水温度为辐射冷吊顶的进水温度（露点温度加1～2℃），由室内露点温度控制，新风机组 出风温度低于7℃。该机组除了具有普通空调机组具有的冷却﹑干燥﹑加热及加湿功能外，还具备有：（1）承担其全部新风负荷，室内全部潜热和部分显热； （2）机组内配置有板式全热交换器，回收焓效率大于50%，温度效率70% 以上；（3）机组内配置驻极静电过滤器，计数效率为99.9%可备光催化材料杀灭，空气阻力小于50Pa。 空调房间冬季加湿采用高品质的干蒸汽加湿，汽源由地下一层锅炉房引来。 新风系统按楼层分南﹑北两个系统设置，以利调节。新风管沿走道吊顶敷设，在进入每个房间的支管上设置E型定风量调节器，送风口采用大诱导比风口下送。排风通过每个房间侧墙上设置的排风口，通过走道吊顶，进入新风机组全热交换器释放能量后排入大气。 辐射板采用国产辐射板。因为它较进口辐射板热阻小，辐射冷/热量大，接头先进，价格便宜等优点。辐射板型号选用600×600规格板，颜色的选用与排版形式随装修进行。 4.3.2 餐厅及厨房。 由于餐厅空调负荷变化大，湿负荷大，空调运行时间短，层高较高等特点。故餐厅单独设置空调系统，空调形式采用独立的低温送风新风系统，送风口采用大诱导比风口下送，排风口为单层百叶风口，通过排风管进入新风机组全热交换器释放能量后排入大气。新风机组选用专用DGKR15型低温送风新风机组，设置在专用的新风机房内，机组风量约为15000m3/h。 厨房采用直流空调系统(冬季加热夏季降温)，厨房排风量暂按40次/时，送风量为80% 排风量，其施工图设计待厨房设备确定后进行。 4.3.3 电话机房及计算机主机房 为了保证电话机房、消防值班室及计算机主机房值班空调，另分别设置一套VRV空调系统，室外机设置在屋顶，室内机采用四面吹出式，设置在吊顶上。 4.4空调系统冷源 本工程空调面积为23500m2，预留空调面积5500m2，共计空调面积29000m2。空调冷负荷为3351kW，折算为冷指标为115.56w/m2。空调热负荷为2595.5kW，算为冷指标为89.5w/m2。
冰蓄冷系统的设计与施工
冰蓄冷系统的设计与施工 一、工程概述 XXXX位于XX东侧，建设单位是XXX房地产开发有限公司。该建筑物功能类型为办公，酒店，银行办公的综合大厦，总建筑面积11.6万平方米。是全 国最大的冰蓄冷工程项目。该项目由XXXX安装工程有限公司第一项目部进行施工安装。本系统主要是为该建筑提供空调冷冻水，冷冻站在地下3层;机房建筑 面积1200m2蓄冰槽520m2）。冷冻站采用蓄冰空调系统，充分利用夜间廉价的低谷电力储存冷量，补充在电力高峰期的空调冷负荷需要，节约系统运行成本。 二、设备配置 （一）冷源 1. 双工况螺 杆式冷水机组3台（YSFAFAS55CNE约克（合资） 2.基载 离心式冷水机组2台（YKFBEBH55CPE勺克（合资） （二）冷却塔：大连斯频得 冷却塔共计5台，CTA-600UFW两台，CTA-450UFW三台。 （三）板式换热器：丹麦APV 板式换热器共计3台，选用APV板式换热器J185-MGS16/16 （四）蓄冰槽（现场加工） 蓄冰槽共有六台，最大蓄冰量31787.2KW（9040RT。（见表1） （五）乙二醇循环水泵：德国KSB 乙二醇循环水泵共计4台，其中1台备用，并配4台变频器。 （六）冷却水循环泵：德国KSB
冷却水循环泵选用卧式离心泵4台，其中1台备用 三、运行策略： （一）负荷说明 根据建筑使用情况及初步设计估算结果，整幢大楼的尖峰冷负荷为 11428KW（3250RT。由于气温变化，空调系统在整个运行期间日负荷大小会有变化，根据负荷分布情况，出100獗荷情况逐时空调负荷:（见表2） 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。 根据采暖通风专业提供的建筑物设计日100%负荷如下：最大小时冷负 荷:11428KW（ 3250RT 设计日冷负荷：151705KWH（ 43144RTH 最大小时基载冷负荷：2286KW（ 650RT 扣除基载冷负荷后的最大小时冷负荷：9142.33KW （2600RT 扣除设计日基载冷负荷后冷负荷：96852.4KWH （27544RTH （二）系统流程简述 本设计蓄冰设备选用冰球式蓄冰设备，系统选用串联单循环回路方式，在循环回路中，乙二醇制冷主机置于蓄冰装置上游。系统中设有板式热交换器3台，每台换热量为用3961KW（ 1126RT，用以把冰蓄冷系统的乙二醇回路与通往空调负荷的水回路隔离开，保证乙二醇仅在蓄冰循环中流动，而不流经各空调负荷回路，可减少乙二醇用量并避免乙二醇在空调负荷回路中的泄漏。乙二醇回路中设有4个电动调节阀CV1,CV2,CV8CV9根据冷负荷变化，通过电动调节阀 CV1,CV2调节进入蓄冰装置的乙二醇流量，保证进入板式热交换器的乙二醇侧温度恒定并满足冷负荷需求。电动调节阀CV8.CV9调节进入板式热交换器的乙二醇流量，保证进入板式热交换器的水侧温度恒定并满足冷负荷需求。同时，空调冷
蓄冷空调系统设计
（1）一、空调蓄冰 电能难于储存，单靠供电机构本身的设备难以达到"削峰填谷"的目标，无法尽 量在电力低谷期间使用电力；当然，有些电力公司由于电网调峰能力不足，建 设抽水蓄能电站进行调峰，但其初投资高、运行费用大，难以推广。因此，大 多数国家的供电机构都采用各种行政和经济手段，迫使用户各自将用电高峰削平，并尽量将用电时间转移到夜间，蓄冷系统就是在这种情况下发展起来的。 蓄冷系统就是在不需冷量或需冷量少的时间（如夜间），利用制冷设备将 蓄冷介质中的热量移出，进行蓄冷，然后将此冷量用在空调用冷或工艺用冷高 峰期。蓄冷介质可以是水、冰或共晶盐。因此，蓄冷系统的特点是：转移制冷 设备的运行时间；这样，一方面可以利用夜间的廉价电，另一方面也就减少了 白天的峰值电负荷，达到电力移峰填谷的目的。 空调系统是现代公用建筑与商业用房不可缺少的设施，其耗电量很大，而且 基本处于电负荷峰值期。例如，饭店和办公楼每平米建筑面积的空调峰值耗电 量约40～60瓦；以北京为例，目前，公用与商用建筑的空调用电负荷约为60 万千瓦，约为高峰电负荷的16%，因此，空调负荷具有很大的削峰填谷潜力。二、全负荷蓄冷与部分负荷蓄冷 除某些工业空调系统以外，商用建筑空调和一般工业建筑用空调均非全日空调，通常空调系统每天只需运行10～14小时，而且几乎均在非满负荷下工作。图1-1中的A部分为某建筑典型设计日空调冷负荷图。如果不采用蓄冷，制冷 机组的制冷量应满足瞬时最大负荷的需要，即qmax 为应选制冷机组的容量。 蓄冷系统的设计思想通常有二种，即：全负荷蓄冷和部分负荷蓄冷。 1. 全负荷蓄冷 全负荷蓄冷或称负荷转移，其策略是将电高峰期的冷负荷全部转移到电力 低谷期。如图1-1，全天所需冷量A均由用电低谷或平峰时间所蓄存的冷量供给；即蓄冷量B+C等于A，在用电高峰时间制冷机不运行。这样，全负荷蓄冷 系统需设置较大的制冷机和蓄冷装置。虽然，运行费用低，但设备投资高、蓄
冰蓄冷自动控制系统设备及功能说明
第三章机房自动控制系统 一、冰蓄冷自动控制系统综述 工程的自控系统由上位机远程控制系统、PLC现场控制系统、电动阀、传感检测器件、系统配电柜、系统软件等部分组成。系统结构图如下所示：
PLC控制软件为主的控制程序，该程序为美国西门子公司与CRYOGEL公司联合开发，已经在美国的多个工程中和台湾杰美利（GEMINI）得到应用，直接输入后调整。上位机控制软件也可带采用CRYOGEL/（GEMINI）公司软件包的WinCC操作系统。 上位机远程控制设置先进的集中控制台，采用工控机配置打印机进行远程监控和打印，现场控制机采用PLC可编程控制器控制，进行系统控制、参数设置、数据显示，确保实现系统的参数化，实现系统的智能化运行。 本系统中的核心控制部分与机电执行装置采用国际著名品牌（西门子、江森、霍尼韦尔）的产品。 蓄能系统控制具体功能如下： ⑴控制系统通过对主机、蓄热锅炉、蓄冰装置、板式换热器、泵、冷却塔、系统管路调节阀进行控制，调整蓄冷系统各应用工况的运行模式，在最经济的情况下给末端提供稳定的供水温度。 ⑵根据季节和机组运行情况，自控系统具备所有工况的转换功能。 ⑶控制、监测范围： a、制冷主机、泵、冷却塔启停、状态、故障报警； b、总供/回水管温度显示与控制； c、蓄冰装置及蓄热水箱进出口温度、显示与控制； d、蓄冰量、余冰量、乙二醇流量、瞬时释冷速度、蓄冷速度等标准规定参数的 显示； e、电动阀开关、调节显示； f、备用水泵选择功能； g、各时段用电量及电费自动记录； h、空调冷负荷以及室外温湿度监测； i、可选的功能（包括楼宇智能化系统接口及接口转换程序）。 ⑷控制系统对一重要的参数进行长时间记录保存，并将空调的实际运行日负荷通过报表或曲线图的方式记录，可以查询到某一段时间内的历史数据值，供使用者进行了解、分
冰蓄冷工程设计经验总结
冰蓄冷工程设计经验总结 1.蓄冰槽容量不宜过大，会使蓄冰槽因自重变形，必须增加槽的壁厚以及进行加固，还会给制作安装和运输带来困难，同时也增加了费用。在蓄冰槽的扩散管的排布上，会因扩散管的排布过密而浪费大量的空间，还会影响冻冰及融冰的效果。 2.冷冻站通常位于大厦的地下部分，而地下部分又往往是停车库、站房、办公集中的部位;使用面积非常紧张、造价昂贵;在蓄冰槽的设置及排布上应尽量使用可利用的空间位置。 3.乙二醇溶液100%的价格大约是7100元/吨，价格昂贵。在系统中，如果因为检修或系统渗漏会造成很大的不必要的经济损失，同时对环境造成污染。在施工中，管道及设备用设立牢固的支、吊架，同时系统应进行严格的严密性试验。如果有可能在乙二醇溶液充注前进行水溶液的试运转，观察整个系统的运转情况;及自控系统的测点及电动阀门的动作配合。 4.蓄冰槽在安装过程中,槽与下面的支撑必须进行隔冷处理,以免局部形成冷桥，槽的本体必须进行绝热保温设计以减少冷损失。乙二醇溶液在蓄冰过程中通常在-2.19℃/- 5.56℃范围内，与周围环境的温差大;如果隔热效果不好，在平时的运行中会造成非常大的浪费。所以蓄冰槽的本体的保温厚度应大于标准工况的冷冻水的保温厚度，保温层应严密尽量减少冷损失。 5.蓄冰槽无论是立槽还是卧槽在设计中必须考虑载冷剂（即25%的乙二醇溶液）的分配均匀性。在槽的入口和出口设均流管。本工程采用了DN200扩散管，均流管供、回各一根，在系统冻冰及融冰过程中流向相反。将载冷溶液均匀有效地传给槽内蓄冰球。 6.在蓄冰槽的设计中还考虑人孔以便填充球，在填充蓄冰球时，对高于2M的卧槽或立槽，应预先在槽中充入1/3槽的水以减少填球时的冲击使球均匀地填充（由于冰球的密度比水小，冰球浮于水面有利于冰球的扩散）;同时水不宜过多，不利于冰球填满整个冰槽（造成冰槽底部无冰球）;槽的底部设卸球孔，也可作排污用。 7.在冰蓄冷系统流程中系统与用户的联接方式有直接连接（即整个系统全部充满乙二醇溶液）和间接连接（即乙二醇溶液系统仅限于一定范围内，通过板式换热器与二次水进行热交换）。本工程在设计中采用了间接连接，乙二醇溶液仅限于在制冷机房内循环;外部空调水系统仍是水系统。这种做法有两个好处: A、乙二醇溶液仅限于制冷机房用，用量少; B、减少在大楼内部存在因检修和维护造成乙二醇溶液泄漏的问题。 C、尤其是高层建筑能起到隔断高层建筑冷水系统静压以保护空调制冷主机;提高蓄冰系统安全系数，减少乙二醇溶液泄漏概率;减少设备及阀部件承压稀疏的作用。其代价仅仅是增加了一台热交换器。 8.本工程采用了部分蓄冰的控制策略而且是制冷机优先，这样制冷主机的容量可以大大减少，同时也减少了电力增容费，在负荷较低时尽量利用所蓄的冰。 9.在系统设计中还应考虑到:乙二醇溶液受球内介质相变时的影响而体积膨胀，在系统中他的相变膨胀量是2%～9%。为此系统应设置膨胀水箱，而且还设置了溶液补给箱作为膨胀水箱外的溢流箱。在系统亏液或浓度降低时进行补液。 设置溶液补给箱有以下作用:
冰蓄冷空调系统原理及应用
冰蓄冷空调系统原理及应用 1、冰蓄冷空调系统原理及主要特点 冰蓄冷空调技术就是在夜间低电价时段(同时也是空调负荷很低的时间)采用电制冷机组制冷，将水在专门的蓄冰槽冻结成冰以蓄存冷量；在白天的高电价时段(同时也是空调负荷高峰时间)停开制冷机组，直接将蓄冰槽的冷能释放出来，满足空调用冷的需要。因为制冰、融冰转换损失的能量很小，而夜间制冷因气温较低可使效率更高，完全可以弥补蓄冰的冷能损失。 冰蓄冷空调系统具有以下主要特点： (1)利用低谷段电力，具有平衡峰谷用电负荷，缓解电力供应紧； (2)冰水主机的容量减少，节省增容费用； (3)总用电设施容量减少，可减少基本电费支出； (4)利用低谷段电价的优惠可减少运行电费； (5)冰水温可低至1～4℃，减少空调设备风管的费用； (6)冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔容量减少； (7)电力高压侧及低压侧设备容量减少； (8)室相对湿度低，冷却速度快，舒适性好； (9)制冷设备经常在设计工作点上平衡运行，效率高，机器损耗小； (10)充分利用24h有效时间，减少了能量的间歇耗损；
(11)充分利用夜间气温变化，提高机组产冷量； (12)投资费用与常规空调相当，经济效益佳。 冰蓄冷空调技术在我国的应用将成为不可逆转的趋势。当然它也有一些缺点，如增加蓄冷池、水泵的输送能耗及增加蓄冷池等设备的冷量损失等。 2系统的组成及制冰方式分类 2.1系统组成 冰蓄冷空调系统一般由制冷机组、蓄冷设备(或蓄水池)、辅助设备及设备之间的连接、调节控制装置等组成。冰蓄冷空调系统设计种类多种多样，无论采用哪种形式，其最终的目的是为建筑物提供一个舒适的环境。另外，系统还应达到能源最佳使用效率，节省运转电费，为用户提供一个安全可靠的冰蓄冷空调系统。 2.2制冰方式分类 根据制冰方式的不同，冰蓄冷可以分为静态制冰、动态制冰两大类。此外还有一些特殊的制冰结冰，冰本身始终处于相对静止状态，这一类制冰方式包括冰盘管式、封装式等多种具体形式。动态制冰方式在制冰过程中有冰晶、冰浆生成，且处于运动状态。每一种制冰具体形式都有其自身的特点和适用的场合。 3运行策略与自动控制 3.1运行策略
冰蓄冷调试
冰蓄冷自控调试 一、调试条件 1.空调工艺系统各设备、管道、阀门按图纸要求安装正确无误。 2.自控系统的全部设备包括现场的各种阀门、执行器、传感器等安装 完毕，线路敷设和接线全部符合设计图纸的要求。 3.系统的受控设备及其自身成套设备安装完毕，而且单体或其成套设 备的调试结束；同时其设备的测试数据必须满足自身的工艺要求， 例如空调系统中的冷水机组其单机运行必须正常，而且其冷量和冷 冻水的进出口压力、进出口水温等必须满足空调系统的工艺要求。 4.系统与其余各系统的联动、信息传输和线路敷设等必须满足设计要 求。 二、调试顺序 1.校线 1.1用万用表检查绝缘情况 1.2检查与图纸的一致性 2.数字输入量的测试 2.1信号电平的检查 2.2按设备说明书和设计要求确认干接点输入逻辑值。 2.3按设备说明书和设计要求确认脉冲或累加信号的发生脉冲数与接受脉冲数一致，并符合设备说明书规定的最小频率、最小峰值电压、最小脉冲宽度、最大频率、最大峰值电压、最大脉冲宽度。 2.4按设备说明书和设计要求确认电压和电流信号。 2.5按上述不同信号的要求，用程序方式或手动方式对全部测点进行动作试验测试，并记录数值。 3.模拟量输入测试 3.1输入信号的检查 按设备说明书和设计要求确认温湿度、压力、液位、电磁流量传感器的电源
电压、频率、温湿度是否与实际相符。 按产品说明书的要求确认传感器的内外部连接线是否正确。对于电压型传感器严防电压输入端短路，电流型传感器严防输入端开路。 根据现场实际情况，按产品说明书规定的输入量程范围，接入模拟输入信号后在传感器的输出端或DDC侧检查其输出信号，并计算确认是否与实际值相符。 对于电磁流量传感器，分静态调整和动态调整两部分。静态调整时，将安装于现场的传感器（探头部分完全浸没于静止的水中）在DDC侧测试其输出信号，如果此值与零偏差较大，则按产品和系统要求进行自动校零；动态检查时，模拟管道中的介质流量，在DDC侧测量其输出信号，并计算确认是否与实际相符。 用程序方式或手控方式对全部的AI测试点逐点进行扫描测试，并记录数值，确认其值是否与实际情况一致。 3.2模拟量输入精度测试。 用程序和手动方式测试其每一测试点，在其量程范围内读取三个测点（全量程的10%、50%、90%），其测试精度要达到该设备使用说明书规定的要求。 4.数字量输出测试 4.1信号电平的检查 按设备说明书和设计要求确认继电器开关量的输出ON/OFF是否符合规定的电压电流范围和允许工作容量。 按设备说明书和设计要求确认输出电压或电流开关的电流输出是否符合要求。 用程序方式或手动方式测试全部数字量输入，并记录数值和观察受控设备的电气控制开关工作状态是否正常；如果手控单体受电试运行正常，则在此情况下观察其受控设备运行时候正常。 4.2按本工程规定的功能和设计要求进行特殊功能的检查。 5.模拟量输出测试 5.1输出信号的检查 按设备使用说明书和设计要求确定其模拟量输出的类型、量程（容量）与设定值（设计值）是否符合要求。
冰雪世界会议中心冰蓄冷空调设计
冰雪世界会议中心冰蓄冷空调设计 工程概况 冰雪世界会议中心位于北京市潮白河畔，为滑雪馆的配套设施，其主体建筑在滑雪馆的雪道正下方，总建筑面积为26700平方米。主要由客房及群房两部分组成，客房面积为13679平方米;群房的功能有会议、餐厅、厨房、多功能厅、体检中心、设备用房等，面积为13021平方米。地下二层，地上十层，建筑高度为43.35米。图1为该会议中心的正立面图。原滑雪馆已于2005年已建成，多种原因使得该滑雪馆制冷机未设置备用机组，此次会议中心制冷系统的设计需要考虑到为滑雪馆制冷系统提供备用的可能。 设计基本数据 电价政策及电价结构 冰蓄冷空调系统对电网移峰的意义在此不再赘述，影响冰蓄冷项目经济性的一个重要原因，是当地的电价政策及电价结构。项目所在地北京市顺义区的峰谷电时段及相应商业用电 电价如表1：
从表1可看出，尖峰电价与低谷电价的比为4：1，高峰电价与低谷电价的比为3.83：1，这对该建筑采用冰蓄冷空调系统提供了很好的电价基础。 设计日逐时冷负荷 经逐时冷负荷计算，设计日总冷负荷为36423kW，最大小时冷负荷(峰值)为3400kW，作为宾馆，其夜间也有一部分冷负荷。设计日的冷负荷曲线见图2。 对照表1和图2，可以看出，该建筑在电价的尖峰和高峰时段逐时冷负荷较大，在平电及低谷电时段有较低的连续的负荷，其负荷特点决定了该系统设置基载主机更为合理。 冰蓄冷系统设计 概述 冰蓄冷系统的设计应综合考虑多方面的因素，如建筑的规模、使用性质、设计日的冷负荷曲线以及所能采用的蓄冷装置的特性等等。建筑有可能提供的使用空间对蓄冷装置的选择有很大的限制。就本建筑而言，采用导热塑料(聚乙烯)蓄冰盘管，该盘管一般做成整体式的 蓄冰桶，为内融冰方式。 蓄冷系统的确定及主要设备 该建筑采用部分蓄冷的方式，在电网的尖峰及高峰时段，蓄冷设备提供部分空调负荷。双工况主机位于蓄冰设备的上游，为串联方式。同时考虑到连续空调负荷的比例设置基载主机一台。从系统运行的安全性及经济性的角度出发，设置了板式换热器，由乙二醇换取冷冻水(供回水温度为7℃/12℃)向空调系统供冷。蓄冷系统流程见图3。表2是蓄冷系统的主要 设备。
冰蓄冷介绍
1、蓄冷空调原理 蓄冷中央空调系统是一种通过蓄能来节约空调系统运行费用的技术，其基本工作原理是：建筑物空调时间所需冷量的部分或全部在非空调时间利用蓄冷介质的显热或其相变过程的潜热迁移等特性，将能量以低温状态蓄存起来，然后根据空调负荷要求释放这些冷量，这样在用电高峰时期就可以少开甚至不开主机。当空调使用时间与非空调时间和电网高峰和低谷同步时，就可以将电网高峰时间的空调用电量转移至电网低谷时使用。 在一般工程中，空调系统用电量占总耗电量的35%--65%，而制冷主机的电耗在空调系统中又占65%--75%。在常规空调设计中，冷冰主机及辅助设备容量均按尖峰负荷来选配，这不仅使空调系统的电力容量增大，而且使得主机等空调设备在绝大部分情况下均处于低效率的部分负荷状态运行，显得很不经济。 蓄冷中央空调从系统构成上来说只是在常规空调系统的基础上增加了一套蓄冷装置，其它各部分在结构上与常规空调相同，它在使用范围方面也与常规空调基本一致。 2、蓄冷中央空调的意义 随着社会的发展，中央空调在大中城市的普及率日渐增高。据统计，空调高峰时用电量达到城市用电负荷的25%-30%，加大了电网的峰谷用电差。蓄冷中央空调之所以得到各国政府和工程技术界的重视，正因为它对电网有卓越的移峰填谷功能，是电力需求侧最有效的电能蓄存方法，蓄冷对于用户还有以下的一些突出优点： 1）空调的出水温度低、制冷效果好，低温送风系统节省投资和能耗。 2）空调环境相对湿度较低，空调品质提高，有利于防止中央空调综合症。 3）利用峰谷荷电价差，平衡电网负荷。减少空调年运行费。 4）减少冷水机组容量，降低一次性投资。 5）在主机出现故障或断电的情况下，蓄冷系统相当于应急冷源，系统可靠性高。6）当建筑物功能变化或面积增加引起冷负荷增加时，只要增加蓄冷装置的蓄冷量， 即可满足大楼新增冷量需要。 3、蓄冷发展史 第一代：冰球蓄冷第二代：冰盘管蓄冷第三代：动态冰蓄冷―――――――――――――――――――――――――――――――― 在没有实行集中供热前，冬天时家家户户烧火取暖，这种原始的用能方式既浪费能源，又污染环境。北方实行热力站集中供热方式后，在节约能源的同时也保护了环境。南方地区冬天烧火取暖的时间很短或基本不烧火取暖，但夏天却要用空调降温。目前，不管是南方和北方