曾浩然孫長富

1.深圳市寶鷹建設(shè)集團(tuán)股份有限公司

2.深圳市節(jié)能與資源利用專家聯(lián)合會

0 前言

冰蓄冷作為新時(shí)代的重要蓄能技術(shù)應(yīng)用廣泛，具有廣闊的發(fā)展前景，在世界能源和環(huán)保日益重要的今天，冰蓄冷具有移峰填谷，提高電網(wǎng)運(yùn)行效率和安全性，減少發(fā)電站及電網(wǎng)的建設(shè)投入，改善電力投資綜合效益的功能。冰蓄冷技術(shù)利用夜間電網(wǎng)低谷時(shí)間，利用低價(jià)電制冰蓄冷將冷量儲存起來，白天用電高峰時(shí)融冰，與冷凍機(jī)組共同供冷，將所蓄冰冷量釋放滿足空調(diào)需要，不僅可有效節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，同時(shí)可緩解高峰期用電緊張問題［1］。

1 項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目酒店位于深圳市福田中心區(qū)，為某知名國際酒店管理公司旗下的超豪華五星級檔次酒店，酒店總建筑面積56 000 m2，建筑高度99.1 m，地上26層，地下3層。酒店功能包括大堂、大堂吧、中餐廳、西餐廳、宴會會議廳、康體泳池、客房、行政酒廊及后勤配套、機(jī)動車停車庫等。

2 空調(diào)冷熱源

1）酒店夏季設(shè)計(jì)冷負(fù)荷為6 668 kW，冬季設(shè)計(jì)熱負(fù)荷為4 300 kW（注：包括采暖負(fù)荷和生活熱水負(fù)荷及游泳池?zé)崴?fù)荷）。建筑面積冷負(fù)荷指標(biāo)為119.1 W/m2，建筑面積熱負(fù)荷指標(biāo)為76.8119.1 W/m2。

2）采用基載主機(jī)與雙工況主機(jī)聯(lián)合運(yùn)行的方式，選用兩臺制冷量600 RT（2 110 kW）、一臺制冷量432 RT（1 519 kW）的基載主機(jī)（帶10%的冷凝熱回收），一臺空調(diào)工況為440 RT（1 547 kW）、制冰工況為330 RT（1 185 kW）的雙工況機(jī)組，蓄冰槽最大蓄冰量按滿足主機(jī)在用電谷期8 h滿負(fù)荷運(yùn)行，蓄冰量為2 696 RTh（注：據(jù)酒店管理公司標(biāo)準(zhǔn)要求，主機(jī)選型應(yīng)按“N+1”模式設(shè)置，同時(shí)應(yīng)考慮當(dāng)雙工況主機(jī)無法正常工作時(shí)，其余制冷機(jī)組應(yīng)能提供總冷負(fù)荷85%的輸出冷量）。

3）基載制冷主機(jī)冷凍水設(shè)計(jì)供回水溫度分別為7℃/12℃，冷卻水供回水溫度分別為32℃/37℃。雙工況制冷主機(jī)空調(diào)工況供回水溫度分別為5.5℃/10.5℃，冷卻水供回水溫度分別為32℃/37℃；夜間制冰工況最低溫度為-5.6℃，冷卻水供回水溫度分別為30℃/34℃；融冰工況設(shè)計(jì)供回水溫度分別為3.5℃/10.5℃。

4）平時(shí)運(yùn)行時(shí)雙工況主機(jī)夜間用電負(fù)荷低峰時(shí)制取冰水，通過蓄冰槽儲存冷量，由基載制冷主機(jī)提供夜間冷負(fù)荷需求。白天用電峰期由蓄冰槽提取制冷量，通過板式熱交換器交換為冷凍水供給負(fù)荷終端使用。當(dāng)蓄冰槽提供冷量不足時(shí)，啟動基載制冷主機(jī)，實(shí)行基載主機(jī)與蓄冰槽聯(lián)合供冷。冰蓄冷主要設(shè)備配置見表1。

表1 冰蓄冷主要設(shè)備與技術(shù)參數(shù)表

3 空調(diào)水系統(tǒng)及冰蓄冷系統(tǒng)

1）冷凍水輸配系統(tǒng)采用一次泵變流量系統(tǒng)?？照{(diào)水管分為裙樓和塔樓兩個(gè)環(huán)路，每個(gè)環(huán)路及各層支管均采用同程式系統(tǒng)。

2）乙二醇管路系統(tǒng)中的最低點(diǎn)處設(shè)泄水閥，在最高點(diǎn)處設(shè)置自動放氣閥。

3）空調(diào)冷凍水系統(tǒng)由膨脹水箱補(bǔ)水定壓，水箱水位由浮球閥控制，水箱置于塔樓頂部，并高出系統(tǒng)最高點(diǎn)0.5 m。冰蓄冷系統(tǒng)采用隔膜式氣壓罐定壓。

4）雙工況主機(jī)各工作狀態(tài)（制冰工況與空調(diào)工況）下的管道系統(tǒng)由六個(gè)電動閥組自動切換。冰蓄冷系統(tǒng)原理見圖1。

圖1 冰蓄冷空調(diào)水系統(tǒng)原理圖

4 冰蓄冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念及運(yùn)行模式

1）項(xiàng)目冰蓄冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要用于夜間用電谷期蓄冷，白天用電高峰時(shí)段融冰供冷，利用峰谷電價(jià)差異降低空調(diào)系統(tǒng)整體運(yùn)行能耗費(fèi)用，僅在冷負(fù)荷高峰期用于輔助供冷，補(bǔ)充基載制冷機(jī)組供冷量的不足部分。

2）運(yùn)行模式：冰蓄冷主機(jī)在用電谷期開啟制冰模式，用電峰期停止雙工況主機(jī)運(yùn)行，啟動融冰模式用于空調(diào)供冷，用電平期原則上不開啟雙工況主機(jī)供冷，僅在酒店冷負(fù)荷超出基載主機(jī)荷載時(shí)才開啟雙工況主機(jī)用于輔助供冷，使空調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行。

5 冰蓄冷系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性測算

5.1 初期投資分析

1）冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)投資費(fèi)用見表2。常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備配置及投資費(fèi)用見表3。

2）通過表2、表3可知，項(xiàng)目酒店冰蓄冷系統(tǒng)工程前期投資為人民幣350萬元，如設(shè)置與冰蓄冷主機(jī)同樣制冷量的常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)工程投資為170萬元，可見，冰蓄冷系統(tǒng)較常規(guī)空調(diào)投資多180萬元，是常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)投資的2.06倍。

表2 冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備投資概算

表3 常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備配置及投資概算

5.2 運(yùn)行費(fèi)用分析

1）項(xiàng)目酒店所在城市用電峰期、谷期、平期電價(jià)見表4。

表4 項(xiàng)目酒店所在城市適用電價(jià)政策

2）冰蓄冷與常規(guī)空調(diào)運(yùn)行能耗及費(fèi)用、投資回收期參見表5。

3）通過表5得出：冰蓄冷系統(tǒng)前期投資超出常規(guī)空調(diào)達(dá)1倍以上，一年總耗電量比常規(guī)空調(diào)機(jī)組高出超48萬kWh，但由于峰谷電價(jià)的不同，尤其是蓄冷電價(jià)相對谷期電價(jià)更低，故冰蓄冷年度運(yùn)行總費(fèi)用較常規(guī)空調(diào)少65萬多元，運(yùn)行費(fèi)大幅減少。

表5 冰蓄冷與常規(guī)空調(diào)運(yùn)行能耗及費(fèi)用對比分析

6 結(jié)語

通過上述分析及測算得出：

1）冰蓄冷空調(diào)可大幅降低運(yùn)行費(fèi)用，雖然在前期投資、耗電量方面比常規(guī)制冷空調(diào)多，但運(yùn)行費(fèi)用明顯低于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)，用于基本載荷設(shè)置時(shí)3年內(nèi)可收回多出的投資，用于基本載荷外機(jī)組設(shè)置時(shí)5年多便可收回投資，回收期相對較短。

2）我國電網(wǎng)負(fù)荷不均衡，峰谷負(fù)荷量相差大，空調(diào)用電的特點(diǎn)表明，應(yīng)用冰蓄冷技術(shù)具有移峰填谷，緩解電力供需之間矛盾的作用。國內(nèi)外多年來的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，推廣冰蓄冷空調(diào)是平衡電網(wǎng)負(fù)荷的最佳途徑之一［2］。

3）可減少空調(diào)冷源安裝容量及變壓器裝機(jī)容量。