杜衛(wèi)東，楊偉國，杜麗新

（北京佩爾優(yōu)科技有限公司，北京 100089）

1 工程概況

深圳寶安國際機場空調(diào)使用面積為30萬m2，每年空調(diào)使用時間是330天(信息大廈為230天)，其尖峰負荷為20 305 kW。機場空調(diào)白天工作時間的負荷較高，但是在夜間電價低谷時段負荷很小。采用了水蓄冷方案后，系統(tǒng)在夜間蓄冷，在白天電力高峰期使用蓄冷槽內(nèi)儲存的冷量進行供冷，這樣既可以節(jié)省運行電費，又可以減少主機在白天的運行噪聲。由于機場酒店正進行改造裝修,按照水蓄冷方案，不僅可以削減機場酒店的空調(diào)系統(tǒng)主機及附屬設(shè)備的初投資，同時也可節(jié)約運行費用。

原常規(guī)制冷站設(shè)備配置情況如表1所示。

表1 原常規(guī)制冷站設(shè)備配置情況

以上設(shè)備分別設(shè)置在A、B候機樓、信息大廈、機場酒店。

2 改造技術(shù)

2.1 水蓄冷技術(shù)

水蓄冷技術(shù)就是在電力負荷較低的夜間，用電動制冷機制冷，將冷量以冷水的形式儲存起來。在電力高峰期的白天，不開或少開冷機，充分利用夜間儲存的冷量進行供冷，從而達到電力移峰填谷的目的。由于電力部門實施分時電價，蓄冰空調(diào)技術(shù)的運行費用比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)運行費用低，分時電價差值越大，用戶得益越多。采用蓄冷空調(diào)技術(shù)，業(yè)主并不一定節(jié)電，但能為業(yè)主節(jié)省運行費用，更重要的是有利于電網(wǎng)的安全運行。

水蓄冷技術(shù)主要是利用了水的物理特性。對于在1個大氣壓的水，4℃水溫時其密度最大，此時為1 000 kg/m3。隨著水溫的升高，其密度在不斷減小，如果不受外力擾動，一般容易形成冷水在下，熱水在上的自然分層狀態(tài)，但水在4℃以下時物理特性卻出現(xiàn)明顯的非規(guī)律性變化，此時隨著水溫的降低，其密度卻在不斷減小。因而水蓄冷水溫可利用的下限為≥4℃，水蓄冷時一般是4～14℃，水蓄熱的溫差較大，一般是40～95℃。水蓄冷利用的是水的顯熱變化。

水蓄冷技術(shù)具有經(jīng)濟、實用、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點。

2.2 項目水蓄冷方案

為了達到節(jié)能目的及滿足建筑的空調(diào)冷負荷要求,可采用部分水蓄冷空調(diào)系統(tǒng)或全水蓄冷空調(diào)系統(tǒng)。

針對目前各建筑物的負荷情況，利用原有A、B候機樓制冷站內(nèi)的制冷設(shè)備，在機場路旁綠化地新建蓄冷水池18 000 m3，并新增蓄冷水泵、放冷水泵及相應管道，構(gòu)成水蓄冷制冷系統(tǒng)，分別向A、B候機樓，信息大廈，機場酒店供冷。

根據(jù)本項目各建筑空調(diào)負荷實際運行情況，最熱日白天最大冷負荷為20 305 kW，因此制定了利用夜間A、B候機樓的7臺1 000 Rt主機進行蓄冷（蓄冷時使用6臺，1臺為備用）的方案。通過制冷系統(tǒng)平衡計算，利用新增的18 000 m3蓄冷水池（水池有效容積50 m×40 m×9 m），當蓄冷溫差為8.5℃(4.5～13℃時)，蓄冷能力45 536 Rt。在上述范圍內(nèi)，晚上需開動1 000 Rt的冷水機組6臺用于蓄冷，蓄冷時間為7.5 h。

本項目的峰值冷負荷應該出現(xiàn)在設(shè)計日的14：00左右，采用綜合逐時負荷系數(shù)法計算出各時段負荷分布如圖1所示。

圖1 設(shè)計日負荷分布圖

其峰值負荷出現(xiàn)在設(shè)計日的 14：00～15：00。根據(jù)負荷分布圖1可以看出，本項目白天負荷較大，夜間負荷較小，采用水蓄冷方案會有比較好的經(jīng)濟效益。蓄冷系統(tǒng)流程圖見圖2。

圖2 蓄冷系統(tǒng)流程圖

其次要進行熱平衡計算。計算候機樓、信息大樓、機場酒店（230天）各負荷日負荷平衡。

設(shè)計日（100%負荷）時的運行策略：根據(jù)設(shè)計日的熱負荷平衡表，在夜間的電力低谷時段（23：00～次日6：00）用7臺3 516 kW主機（蓄冷時使用6臺，1臺備用）邊蓄冷邊放冷8 h。在設(shè)計日白天運行時，蓄冷槽可滿足部分高峰負荷，其他時段運行主機。蓄冷槽有效體積為18 000 m3，最大蓄冷量為160 104 kWh。

100%熱負荷平衡圖如圖3所示

圖3 100%熱負荷平衡圖

80%熱負荷時的運行策略：根據(jù)80%熱負荷平衡表，這種負荷狀態(tài)下，由于全天的總負荷有所減少，所以可以減少白天的冷機開機時間。在夜間的電力低谷時段（23：00～次日6：00），用7臺3 516 kW主機（蓄冷時使用6臺，1臺備用）邊蓄邊冷8 h。在白天運行時，蓄冷槽可滿足大部分高峰、平段負荷，部分時段運行主機。

80%熱負荷平衡圖如圖4所示。

在反應溫度為80℃、反應時間為60min、攪拌速度為100r/min、自然冷卻6h的條件下，改變?nèi)芤恒f濃度，如表2所示，考察其對直收率的影響，結(jié)果如圖5所示，并進行了XRD和SEM分析。

圖4 80%負荷運行圖

60%熱負荷時的運行策略：根據(jù)60%熱負荷平衡表，這種負荷狀態(tài)下，由于全天的總負荷有所減少，所以可以減少白天的冷機開機時間。在夜間的電力低谷時段（23：00～次日6：00）用7臺3 516 kW主機（蓄冷時使用6臺，1臺備用）邊蓄邊冷7.13 h。在白天，蓄冷槽可滿足全部時段負荷，此時只開啟放冷水泵即可。

60%熱負荷平衡圖如圖5所示。

圖5 60%負荷運行圖

30%熱負荷時的運行策略：根據(jù)30%熱負荷平衡表，這種負荷狀態(tài)下，由于全天的總負荷有所減少，所以可以減少白天的冷機開機時間。在夜間的電力低谷時段（23：00～次日6：00）用7臺3 516 kW主機邊蓄邊放3.57 h。在白天，蓄冷槽可滿足全部時段負荷，此時只開啟放冷水泵即可。

30%熱負荷平衡圖見圖6所示。

圖6 30%負荷運行圖

3 蓄冷設(shè)備選型

（1）蓄冷機組：制冷容量為3 516 kW的主機7臺，利用原有A、B候機樓主機，無需改為雙工況主機。

（2）蓄冷槽：蓄冷槽的有效體積為18 000 m3,需要用6臺主機蓄冷8 h，一邊蓄冷一邊放冷，蓄冷量為160 104 kWh。蓄水槽采用分層式蓄冷技術(shù)，內(nèi)部設(shè)計有上下布水器。

蓄冷溫度：蓄冷槽的最低蓄冷溫度設(shè)計為4.5℃。

（3）控制系統(tǒng)：由軟硬件組成。硬件采用國外名牌產(chǎn)品，軟件為蓄能空調(diào)優(yōu)化控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括優(yōu)化系統(tǒng)、現(xiàn)場控制器和各種前端傳感器、執(zhí)行機構(gòu)等。

根據(jù)以上技術(shù)方案，設(shè)備選型見表2所示。

4 改造效果及經(jīng)濟分析

通過模擬分析蓄冷系統(tǒng)的運行，并參考2011年實際總運行電量，經(jīng)計算可得出蓄冷空調(diào)系統(tǒng)和常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的運行電費?？照{(diào)供冷期按每年330天（信息大廈為230天）計算。運行電費匯總見表3。

該水蓄冷系統(tǒng)年運行節(jié)省用電530 403 kWh，節(jié)約電費約611.7萬元，效益非常顯著。本項目為采用合同能源管理模式進行改造，通過節(jié)約電費分成的模式回收投資，對客戶沒有任何風險。

節(jié)省電費的計算方法：

實付電費=改造前電價×（低谷電量+平段電量+高峰電量）。

表2 改造后設(shè)備選型

表3 運行電量電費匯總

應付電費=高峰電價×高峰電量+平段電價×平段電量+低谷電價×低谷電量。

當月節(jié)省電費=應付電費-實付電費。

當月所節(jié)省電費當月清算當月支付，機場方在每月供電部門核算完成甲方當月電費后一個月內(nèi)支付乙方。