冰蓄冷空調系統設計范文

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《中國住宅設施雜志》2014年第七期

1冰蓄冷空調系統的設計

1.1空調冷負荷的確定由于冰蓄冷空調系統的設計需要對全日逐時負荷進行分析，所以應根據設計日逐時氣象參數、建筑圍護結構、人員、照明、內部設備及新風等采用動態計算法逐時計算，繪制全日冷負荷曲線圖，求出設計空調總冷量。另外，計算逐時冷負荷也便于系統運行策略的優化和控制。

1.2冰蓄冷空調系統運行策略及系統流程的設計選擇

1.2.1冰蓄冷空調系統運行策略冰蓄冷空調系統運行策略按蓄冰量占冷負荷的比例可分為全負荷蓄冷和部分負荷蓄冷。（1）全負荷蓄冷：蓄冰裝置承擔設計周期內全部空調冷負荷，在電力低谷時段儲存建筑物所需的全部冷負荷，從而避免制冷機在電力高峰時段運行。這種策略最大限度地轉移了電力需求量，使得運行成本最低，但蓄冷設備的容量較大，初投資較高，一般適用于白天供冷時間較短的場合，因而應用較少。（2）部分負荷蓄冷：制冷機在夜間電力低谷時段儲存一部分冷量，在白天電力高峰時段，由制冷機和蓄冰裝置聯合供應冷負荷的需要。這種策略與全負荷蓄冷相比，減少了蓄冰裝置以及制冷機的容量，可以實現最少的初投資和最短的投資回收期，因而被廣泛應用。

1.2.2冰蓄冷系統流程冰蓄冷系統按照雙工況制冷機組和蓄冰裝置之間的連接關系進行分類，可分為并聯系統和串聯系統，串聯系統中按照制冷機組與蓄冰裝置相對位置前后不同，又分為主機上游串聯系統和主機下游串聯系統，如圖1～3所示。圖1中，蓄冰裝置與制冷機并聯連接，二者均處在高溫（進口溫度8～11℃）端，入口溶液溫度相同，能均衡發揮制冷機組和蓄冰裝置的效率。在并聯方式下，制冷機組與蓄冰裝置分別處于相對獨立的環路中，操作控制簡單靈活，但不適用于溫差大于6℃的系統。圖2中，雙工況主機位于蓄冰裝置的上游，在溶液循環回路中，回液先經雙工況主機冷卻后，再經蓄冰裝置釋冷冷卻至空調負荷要求的供冷溫度。制冷機處于高溫端，其運行效率較高，能耗較低，而蓄冰裝置處于低溫端，融冰效率低。圖3中，雙工況主機位于蓄冰裝置的下游，即回液先經過蓄冰裝置釋冷冷卻后，再經制冷機組冷卻至空調負荷要求的供冷溫度。制冷機處于低溫端，制冷效率低，但蓄冰裝置處于高溫端，融冰效率高。并聯系統與串聯系統相比較，串聯系統有以下優點。（1）串聯系統流程簡單，布置緊湊。（2）串聯系統輸出溫度較為穩定，易實現系統的穩定運行。（3）串聯系統可提供較大溫差（≥7℃）供冷，蓄冰系統出水溫度低，更適合用于低溫送風系統。（4）自控系統比較容易實現，維護管理簡單。綜合以上比較，我們通常采用的冰蓄冷模式為部分負荷蓄冰、制冷機位于上游的串聯系統，但在實際工程中，需要根據具體條件具體分析，結合建筑物的特性、電費結構、系統的初投資、運行費用及運行的安全性等進行綜合考慮，合理設計選擇。

1.3制冷機和蓄冰裝置容量的計算選擇

1.3.1制冷機的選擇制冷機的選擇由制冷機類型和容量所確定。由于冰蓄冷空調系統的制冷機在蓄冰時的工作溫度一般為-9～-3℃，根據蓄冰時的最低溫度、制冷機雙工況時的性能系數（COP）和制冷機的容量范圍確定制冷機類型。根據冰蓄冷空調系統的運行控制策略和系統冷負荷量確定制冷機容量。在選擇制冷機容量時，宜在計算所得出的制冷機標定制冷量的基礎上附加5％～10％的富裕量。

1.3.2蓄冰裝置容量的計算根據下面計算式計算蓄冰裝置的容量。

2冰蓄冷空調系統的運行優化控制

2.1冷機優先運行制冷機組與蓄冰裝置優先運行的次序，直接影響著蓄冷系統的初投資和運行費用。冷機優先運行是指白天的空調冷負荷首先由制冷機組提供，但制冷機組的供冷能力是有限的，當空調系統的運行負荷超出制冷機的供冷能力時，負荷不足的部分由蓄冰設備進行融冰供冷。冷機優先運行控制策略控制簡單，主要適用于城市電網負荷比較穩定的地區，并且在白天和黑夜之間不存在電價差異的情況，通過進一步降低冰蓄冷空調系統的尖峰負荷值，以達到節省系統投資費用的目的。

2.2蓄冰優先運行蓄冰優先運行是指白天的空調冷負荷盡量由蓄冰設備進行融冰提供，當融冰供冷不能滿足空調系統的運行負荷時，才啟動制冷機組進行供冷。與冷機優先的運行控制相比，控制較為復雜，一方面，很難時刻把制冷機組的供冷量和蓄冰槽所缺的冷量調整到正好相匹配的程度；另一方面，如果不能解決好釋冷量在時間上的分配問題，可能會造成在某些時間段總的供冷能力不足。所以，這就要求設備管理人員應根據空調的常規負荷分布圖，準確預測出當日冷水機組的最小供冷量分布時段，以合理控制蓄冷設備的儲存和釋放冷量。總體上講，蓄冰優先運行的控制策略最大限度的減少了制冷機組的運行時間，充分利用了蓄冷設備的性能和夜間低谷時段的電力，節省了運行費用。

2.3冰蓄冷系統與低溫送風或大溫差送水相結合大多數建筑中冰蓄冷空調系統的常規送風溫度為12℃，可以根據實際需要將這一溫度調整為5～10℃，由于建筑內房間冷負荷確定了房間送風溫差與送風量的乘積，送風溫度的降低，有效地減少了相同負荷下的送風量，進而降低了空調系統的運行費用和能量消耗。根據流體力學進行分析，空調系統中送風溫度的降低，送風管道尺寸會隨著相應減小，有利于降低空調系統的投資。大溫差送水，節約了空調系統循環水量，同時可以減小水管管徑，相應減少了水泵揚程及耗電量，從而降低了空調水系統的初投資和運行費用。所以，將冰蓄冷系統與低溫送風和大溫差送水相結合，更能體現冰蓄冷空調系統的優越性，達到節能和經濟的目的。

3結語

冰蓄冷空調系統初期投資通常比常規空調系統高，但其具有運行費用低的特點。這就要求我們設計人員根據建筑物的特性，正確掌握建筑物空調逐時負荷的變化情況，確定合理的蓄冷設備及其系統配置，制定好系統的運行優化控制策略，進一步降低能耗，使業主在短期內通過節省電費的形式將多出的投資收回，最大限度的發揮出冰蓄冷空調系統的優越性。在當今能源緊缺和用電需求量不斷增加的情況下，冰蓄冷空調系統能夠充分利用電力資源，具有明顯的節能經濟效益，是一種很有發展前景的空調系統。

作者：韓偉單位：中國建筑標準設計研究院有限公司北京建筑設計分院