李斌

（深圳市建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司，廣東 深圳 518000）

深圳創(chuàng)智云城項(xiàng)目是深圳一座地標(biāo)性商業(yè)綜合體（見圖1）項(xiàng)目，該項(xiàng)目基本已建成，該項(xiàng)目4標(biāo)段設(shè)計(jì)中采用了冰蓄冷技術(shù)，本文對(duì)6A、6B棟塔樓進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)運(yùn)行策略進(jìn)行分析研究。

1 項(xiàng)目概況

1.1 建筑概況

工程位于深圳市，創(chuàng)智云城項(xiàng)目4標(biāo)段項(xiàng)目，內(nèi)設(shè)研發(fā)用房（辦公）、商業(yè)、宴會(huì)廳、電影院、地下停車庫等。其總用地面積約14581.30m2，總建筑面積約286580m2，空調(diào)面積約146345m2。本建筑物地面由3棟單體建筑組成，地下室3層。地下部分建筑面積約36800m2。地上部分建筑面積約249780m2，6A棟為57層，建筑高度為244.6m：6B棟為48層、建筑高度為207.4m；6C棟為13層，建筑高度為53.9m。其中6A棟。6B棟為超高層，6A座避難層為12層、27層及43層：6B棟避難層為15層、27層及39層。均系一類公共建統(tǒng)、新建工程。

1.2 空調(diào)負(fù)荷分析

該項(xiàng)目尖峰總冷負(fù)荷為20447kW（5814RT），設(shè)計(jì)日總冷負(fù)荷為243283kW·h（69173RT·h）。設(shè)計(jì)日總蓄冰量為73154kW·h（20800RT·h），空調(diào)負(fù)荷見表1、圖2。

表1 空調(diào)冷負(fù)荷

本項(xiàng)目6A、6B棟共用一套冰蓄冷系統(tǒng)，其中6A棟，空調(diào)面積72318m2，冷負(fù)荷11137KW(3168RT），冷指標(biāo)為154W/m2；6B棟，空調(diào)面積59291m2，冷負(fù)荷9310kW(2648RT），冷指標(biāo)為157W/m2。

1.3 空調(diào)冷源設(shè)計(jì)

該工程6A、6B棟采用冰蓄冷集中冷源系統(tǒng)，最大計(jì)算冷負(fù)荷為20447kW。結(jié)合2022年深圳市峰谷電價(jià)政策（約4.3:1），對(duì)2種方案和蓄冰率進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果見表2、表3。

表2 蓄冰率

經(jīng)對(duì)以上2種方案蓄冰率、全年運(yùn)行費(fèi)用和初投資進(jìn)行測(cè)算對(duì)比可知，方案1與方案2相比：蓄冰率高出1.17%、初投資節(jié)約175.2萬元，年運(yùn)行費(fèi)用節(jié)約21.69萬元。因此，本項(xiàng)目6A棟和6B棟選用空調(diào)工況制冷量為7030kW(2000RT)制冰工況制冷量為4801KW(1365RT）的高壓水冷離心式雙工況冷水機(jī)組2合，制冷量為1055KW(300UT)的水冷高心式基載冷水機(jī)組2臺(tái)，并聯(lián)運(yùn)行。(主要參數(shù)見表3)。

表3 初投資與運(yùn)行費(fèi)用

系統(tǒng)形式采用主機(jī)上游+冰槽下游的串聯(lián)系統(tǒng)。蓄冰系統(tǒng)采用管外蓄冰，盤管內(nèi)融冰的設(shè)計(jì)(系統(tǒng)流程圖見圖3)。融冰時(shí)，經(jīng)板式換熱器換熱后的系統(tǒng)回流的溫?zé)嵋叶既芤哼M(jìn)入蓄冰換熱器，將蓄冰槽內(nèi)的冰逐漸融化，使乙二醇溶液溫度降低，再送回負(fù)荷端滿足空調(diào)冷負(fù)荷的需要；冰蓄冷系統(tǒng)配套選用3臺(tái)25%乙二醇溶液-水板式換熱器（換熱量=6800kW，冷側(cè)(25%乙二醇溶液）3.5℃/10.5℃ ，熱側(cè)(水）10.5℃/5℃），對(duì)應(yīng)設(shè)置了合乙二醇泵（2用1備）和3臺(tái)冷凍泵（兩用一備）水泵及乙二醇泵均采用變頻控制，可根據(jù)負(fù)荷需要調(diào)節(jié)流量。乙二醇系采用總管的形式，通過臺(tái)數(shù)或變頻調(diào)節(jié)來滿足各種不同工況的要求?；d冷水機(jī)組與冰蓄冷系統(tǒng)在空調(diào)水系統(tǒng)中采用并聯(lián)方式連接。制冰工況時(shí)：冷水機(jī)組供回水設(shè)計(jì)溫度為-5.6℃/-2.2℃：蓄冷溫度為-5.6℃空調(diào)工況時(shí)：冷水機(jī)組供回水設(shè)計(jì)溫度為5℃/10.5℃。

表4 空調(diào)設(shè)備表

2 運(yùn)行模式控制

本工程采用優(yōu)化控制（智能控制）系統(tǒng)，根據(jù)測(cè)定的氣象條件及負(fù)荷側(cè)回水溫度、流量，通過計(jì)算預(yù)測(cè)全天逐時(shí)負(fù)荷，然后制定主機(jī)和蓄冰設(shè)備的逐時(shí)負(fù)荷分配（運(yùn)行控制）情況，控制主機(jī)輸出，按照蓄冰裝置優(yōu)先供冷的原則，最大限度地發(fā)揮蓄冰設(shè)備融冰供冷量，以達(dá)到節(jié)約電費(fèi)之目的。制冷系統(tǒng)主要控制點(diǎn)請(qǐng)見制冷自控原理圖，系統(tǒng)通過控制閥，同時(shí)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)以下運(yùn)行工況的控制：

（1）雙工況主機(jī)制冰工況；

（2）蓄冰設(shè)備融冰供冷工況；

（3）雙工況主機(jī)和蓄冰設(shè)備同時(shí)供冷工況；

（4）雙工況主機(jī)單獨(dú)供冷工況；（該模式下,主機(jī)負(fù)責(zé)大樓的全部冷負(fù)荷。但主機(jī)單獨(dú)供冷工況無法保證末端設(shè)備所需的全部負(fù)荷和溫度，因此只能作為極端情況下的一種備用補(bǔ)救措施。）

（5）系統(tǒng)關(guān)閉工況。

3 運(yùn)行策略

3.1 雙工況主機(jī)和蓄冰設(shè)備同時(shí)供冷工況(100%負(fù)荷模式)

（1）23:00-6:00：雙工況主機(jī)開啟制冰模式運(yùn)行，利用夜間低谷電價(jià)進(jìn)行蓄冰；

（2）7:00-22:00：機(jī)載主機(jī)開啟2臺(tái)供冷；

（3）8:00-22:00：雙工況主機(jī)開啟制冷模式供冷（高峰時(shí)段14：00-17：00時(shí)雙工況主機(jī)開啟2臺(tái)同時(shí)供冷，其余時(shí)間開啟1臺(tái)運(yùn)行）；

（4） 8:00-22:00：蓄冰槽融冰供冷。

圖4為100%空調(diào)負(fù)荷時(shí)不同工況負(fù)荷分布。

3.2 雙工況主機(jī)和蓄冰設(shè)備同時(shí)供冷工況(75%負(fù)荷模式)

（1）23:00-6:00：雙工況主機(jī)開啟制冰模式運(yùn)行，利用夜間低谷電價(jià)進(jìn)行蓄冰；

（2）7:00-22:00：機(jī)載主機(jī)開啟2臺(tái)供冷；

（3）8:00-22:00：雙工況主機(jī)開啟1臺(tái)制冷模式供冷；

（4）8:00-22:00：蓄冰槽融冰供冷。

圖5為75%空調(diào)負(fù)荷時(shí)不同工況負(fù)荷分布。

3.3 雙工況主機(jī)和蓄冰設(shè)備同時(shí)供冷工況(50%負(fù)荷模式)

（1） 23:00-6:00：雙工況主機(jī)開啟制冰模式運(yùn)行，利用夜間低谷電價(jià)進(jìn)行蓄冰；

（2）7:00-22:00：機(jī)載主機(jī)開啟2臺(tái)供冷；

（3）16:00-18:00：雙工況主機(jī)開啟1臺(tái)制冷模式供冷；

（4）8:00-22:00：蓄冰槽融冰供冷。

圖6為50%空調(diào)負(fù)荷時(shí)不同工況負(fù)荷分布。

3.4 蓄冰設(shè)備融冰供冷工況(25%負(fù)荷模式)

（1）00:00-6:00：雙工況主機(jī)開啟制冰模式運(yùn)行，利用夜間低谷電價(jià)進(jìn)行蓄冰；

（2）7:00-22:00：蓄冰槽融冰供冷。

圖7為25%空調(diào)負(fù)荷時(shí)不同工況負(fù)荷分布。

4 能耗分析

該工程所在地深圳市峰谷電價(jià)見表5。

表5 深圳市峰谷電價(jià)

23:00-7:00 低估 0.2188 0.2137 4.3 7:00-9:00 平段 0.688 0.688 11:30-14:00 16:30-19:00 21:00-23:00 19:00-21:00 高峰 0.9226 0.9226 9:00-11:30 14:00-16:30 15:00-16:00

在深圳市峰谷電價(jià)政策下，冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)按全年供冷時(shí)間280天、100%負(fù)荷運(yùn)行30天、75%負(fù)荷運(yùn)行130天、50%負(fù)荷運(yùn)行90天、30%負(fù)荷運(yùn)行30天考慮（因項(xiàng)目進(jìn)展目前階段暫無完整的數(shù)據(jù)）初步估算冷源初投資約675.6萬元，年運(yùn)行費(fèi)用約752.28萬元，與常規(guī)水冷空調(diào)進(jìn)行比較，每年節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用約29%，經(jīng)成本分析與運(yùn)行費(fèi)用估算，節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用約2.1年即可抵消初投資成本。由此可見，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

5 結(jié)語

在國家“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)發(fā)展背景下，冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)利用峰谷電價(jià)差運(yùn)行的特點(diǎn)，有著重要的戰(zhàn)略意義和顯著的經(jīng)濟(jì)效益，普遍適用于商業(yè)綜合體、辦公等各類大型公共建筑，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意以下內(nèi)容：

蓄冷率并非越大越好，而是存在一個(gè)臨界值，最佳蓄冷率通常在20%～40%之間經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析確定。

冰蓄冷系統(tǒng)形式應(yīng)根據(jù)建筑物的負(fù)荷特點(diǎn)和規(guī)律、系統(tǒng)規(guī)模、建筑物現(xiàn)場(chǎng)條件及冰蓄冷裝置的特性等綜合確定，以串聯(lián)系統(tǒng)為佳。

控制策略在冰蓄冷設(shè)計(jì)中起著非常重要的作用，需經(jīng)過優(yōu)化控制，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行合理的選擇和調(diào)節(jié)，確定最佳控制策略，以達(dá)到最優(yōu)的運(yùn)行效果，進(jìn)一步節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。