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1、1/19冰储冷空调技术介绍冰储冷空调技术介绍1. 冰储冷空调原理及意义随着国民经济的发展，我国各行业对电力的需求越来越大，在国家投入大量资源进行大规模电力设施建设的同时，由于各行业用电时段的不均衡，导致电网的峰谷差也越拉越大。这一方面导致对电力需求的畸形增长，浪费国家大量财力，同时对电力设施正常运行带来危害及隐患；另一方面也造成能源的大量浪费，加剧环境污染。占峰电时段用电比例很大的空调用电，用电与电网峰电时段相重叠，而在谷电时段基本不运行，是拉大电网峰谷差的主要元凶。在空调制冷工程上采用冰储冷技术，让制冷设备在夜间用电低谷时段运行，将冷量利用冰的形式储存起来，供白天峰电时段空调使用，就能起到移
2、峰填谷的作用，有力地降低电网峰谷差。因此，推广应用冰储冷技术具有重大的社会和经济意义。为了引导电力需求侧避峰用电，起到降低电网峰谷差的目的，电力部门也相应地在全国范围内推出了峰谷电价。以山东省济南市为例，峰谷电价如下： 某市峰谷电价明细表某市峰谷电价明细表单位:元/KWh 时 段电价峰电8:00-11:00 18:00-23:001.0210 元/度平电7:00-8:00 11:00-18:000.6381 元/度谷电23:00-7:000.2552 元/度这就为冰储冷技术的应用开辟了广阔的市场空间。2/192. 国内冰储冷事业的回顾及展望在 20 世纪 90 年代早期，冰储冷技术在国内暖通空
3、调界曾经引起极大的关注，掀起了一阵技术研究及市场推广的热潮。但由于当时国内缺乏成熟的专业工程公司进行系统集成，致使冰储冷技术的实际应用面临重重阻力，无法实现大面积市场化，无法使冰储冷技术在空调领域占据应有的地位。市场需要有志于冰储冷技术推广应用的专业团队不断地积累经验，在夹缝中寻求突围。经过这些年的努力和坚持，以杭州华电华源环境工程有限公司为首的一批专业工程公司茁壮成长起来，技术实力不断增强，工程业绩不断增多，市场声誉不断提高。随着冰储冷空调在市场上的重新崛起，国内的许多专业人士和业主也重新对冰储冷技术投入了极大的热心和激情。冰储冷空调技术的春天已经来临。与冰储冷技术相结合的大温差、低温送风等
4、前沿技术也得到了研究和推广。3. 冰储冷系统介绍由于冰储冷技术在国内推广应用时间比较短，有很多暖通的专业人员对这一技术还很陌生，在此笔者就冰储冷空调作一简要介绍。重点侧重于冰储冷空调不同于常规空调的注意事项。3.1 冰储冷空调的负荷计算无论是常规还是储冰空调，设计的基础工作是对建筑物进行逐时冷负荷的计算。设计人员在进行常规空调设计时，普遍是根据工程的建筑面积及使用功能，对工程的尖峰负荷按照单位面积负荷进行估算。而储冰空3/19调必须计算出建筑物设计日逐时冷负荷，并画出冷负荷曲线图，根据建筑物的实际情况来确定最合理经济的储冰量和制冷主机容量。计算设计日逐时冷负荷，应根据建筑物各部分的使用功能、当
5、地的地理位置及气象数据、建筑物维护结构特点、人流、新风量等诸多因素进行综合分析，用时段平均法或传递函数法详细计算。但上述计算方法工作量大且复杂，通常在方案设计时，先采用由大量工程实践分析、比较、归纳得出的民用建筑空调冷负荷估算指标进行估算，项目正式成立后再利用负荷计算软件作详细的逐时负荷计算。3.1.1 民用建筑空调冷热负荷估算指标表 1：部分民用建筑空调负荷估算指标序号建筑类型和房间名称冷负荷 （W/）热负荷 （W/） 1宾馆、饭店 客房（标准层） 酒吧、咖啡室 西餐厅 中餐厅、宴会厅 商店、小卖部 中庭、接待 小会议室（允许少量吸烟） 大会议室（不允许吸烟） 理发、美容 健身房、保龄球 弹
6、子房 室内游泳池 舞厅（交谊舞） 舞厅（迪斯科） 办公室80110 100180 160200 180350 100160 90120 200300 180280 120180 100200 90120 200350 200250 250350 9012060702办公楼（全部） 超高层办公楼90115 1051456080 7085 3百货大楼、商场 底层 二楼或以上250300 20025060804超级市场15020060804/195医院 高级病房 一般手术室 洁净手术室 X 光、CT、B 超诊断室80110 100150 300450 12015065806影院、剧院 舞台（剧院）
7、观众厅 休息厅（允许吸烟） 化妆室250350 180350 300350 9012080907体育馆 比赛馆 观众休息厅（允许吸烟） 贵宾室120300 300350 1001201201508展览厅、陈列室130200901209会堂、报告厅15020012015010图书馆（阅览）75100507511公寓、住宅809045703.1.2 建筑物冷负荷瞬时系数为了使设计者较快、方便、准确地计算设计日逐时冷负荷，通过大量科学统计，提出了建筑物冷负荷瞬时系数。表 2：建筑物冷负荷瞬时系数功能时间写字楼宾馆商场餐厅咖啡厅夜总会保龄球1：000.162：000.163：000.254：000.2
8、55：000.256：000.507：000.310.598：000.430.670.400.340.329：000.700.670.500.400.3710：000.890.750.760.540.480.3011：000.910.840.800.720.700.3812：000.860.900.880.910.860.400.4813：000.861.000.941.000.970.400.625/1914：000.891.000.960.981.000.400.7615：001.000.921.000.861.000.410.8016：001.000.840.960.720.960.47
9、0.8417：000.900.840.850.620.870.600.8418：000.570.740.800.610.810.760.8619：000.310.740.640.650.750.890.9320：000.220.500.500.690.651.001.0021：000.180.500.400.610.480.920.9822：000.180.330.870.8523：000.160.780.4824：000.160.710.30将不同功能建筑面积乘以表 1 中民用建筑冷负荷估算指标，再乘以表 2 中建筑物冷负荷瞬时系数，即为该功能建筑体该时段所须冷负荷。把同一时段不同功能建筑体
10、冷负荷相加，即可获得建筑物设计日逐时冷负荷，以此画出逐时冷负荷曲线图。在确定储冰模式之后，即可据此确定冰储冷空调储冰量、制冷主机、水泵（乙二醇泵除外） 、冷却塔等机房所有空调设备规格、参数。3.2 储冰模式及系统设备配置在确定储冰模式之后，即可根据建筑物的逐时负荷图确定冰储冷空调储冰量、制冷主机、水泵、冷却塔等机房所有空调设备规格、参数。储冰模式主要有全量储冰和分量储冰。3.2.1 全量储冰在谷电时段将建筑物所须冷量以冰的形式全部制备好，以供建筑物峰电（平电）时段使用。制冷主机只在谷电时段运行，系统运行费用最省。但该方案配置的储冰装置和制冷主机容量最大，导致初投资也大大增加。6/19图 1 全
11、量储冰模式空调负荷01002003004005006007008009001000RT12 34 56 789 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 时间融冰负荷 储冰负荷全量储冰模式系统设备配置方法：CP=（TH+Q）/（IHCCR） （3-1）QI=CPIHCCR （3-2）式中：CP制冷主机制冷量，RT；TH根据建筑物逐时负荷图计算出的全天负荷，RTh；Q储冰设备热损失，RTh；IH制冷机储冰时间，h；CCR制冷主机制冷量变化系数，即制冷主机制冰工况制冷量与空调额定工况制冷量之比。由于主机制冰时蒸发温度降低，导致主机 COP 值下降。三
12、级压缩离心式冷水机组、螺杆式冷水机组取 0.7，往复式冷水机组取0.65；QI储冰设备总储冰量，RTh。3.2.2 分量储冰7/19在谷电时段将建筑物所须冷量以冰的形式部分制备好（一般为全天负荷的 30%50%） ，建筑物峰电（平电）时段由制冷主机与储冰设备联合供冷。在实际运行中，设计日负荷按分量储冰设计，在过渡季节或部分楼层不使用时逐渐转为全量储冰模式运行。在节约初投资与节约运行费用之间找到最佳平衡点。分量储冰模式分为：主机优先分量储冰模式、融冰优先分量储冰模式。3.2.2.1 主机优先分量储冰模式建筑物峰电（平电）时段所须空调负荷，优先由主机提供，不足部分再由储冰设备提供。采用主机优先模式
13、，系统所须制冷主机及储冰设备容量最小，相应初投资也最省。同时主机满负荷运行，效率高。图 2 主机优先分量储冰模式空调负荷01002003004005006007008009001000RT1234567 89 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24时间储冰负荷 融冰负荷 主机供冷主机优先分量储冰模式系统设备配置方法：CP=（TH+Q）/（OH+IHCCR） （3-3）QI=CPIHCCR （3-4）8/19式中：CP制冷主机制冷量，RT；TH根据建筑物逐时负荷图计算出的全天负荷，RTh；Q储冰设备热损失，RTh；IH制冷机储冰时间，h；CCR制
14、冷主机制冷量变化系数，即制冷主机制冰工况制冷量与空调额定工况制冷量之比。由于主机制冰时蒸发温度降低，导致主机 COP 值下降。三级压缩离心式冷水机组、螺杆式冷水机组取 0.7，往复式冷水机组取0.65；QI储冰设备总储冰量，RTh；OH制冷主机直接供冷时间，h。公式修正说明：根据该计算方法得出的制冷主机制冷量（CP）需与建筑物逐时负荷进行核对。该计算方法的前提是制冷主机供冷时都是满负荷运行的，若出现某些主机供冷时段空调负荷小于主机额定制冷量，必然出现实际供冷量小于全天负荷。此时就必须对制冷主机制冷量及系统储冰量进行修正。例如有三个小时建筑物冷负荷 Q1、Q2、Q3 均小于 CP，可用以下公式进
15、行修正：OH=（OH-3）+（Q1+Q2+Q3）/CP （3-5）CP=（TH+Q）/（OH+IHCCR） （3-6）QI=CPIHCCR （3-7）3.2.2.2 融冰优先分量储冰模式9/19建筑物峰电（平电）时段所须空调负荷，优先由储冰设备提供，不足部分再由制冷主机提供。采用融冰优先模式，系统所须制冷主机及储冰设备容量相对增大，相应初投资也增大。主机长期运行在部分负荷下，制冷效率相应降低，也不利于主机的正常维护。01002003004005006007008009001000RT123 4567 89 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24时间图图3 3融融冰冰优优先先分分量量储储冰冰模模式式空空调调负负荷荷储冰负荷 主机供冷 融冰负荷融冰优先分量储冰模式系统设备配置方法：CP=（TMOH）/（OH+IHCCR） （3-8）QI=CPIHCCR （3-9）式中：CP制冷主机制冷量，RT；TH根据建筑物逐时负荷图计算出的全天负荷，RTh；Q储冰设备热损失，RTh；IH制冷机储冰时间，h；CCR制冷主机制冷量变化系数，即制冷主机制冰工况制冷量与空调额定工况制冷量之比。由于主机制冰时蒸发温度降低，导致主机 COP 值下降。三级压缩离心式冷水机组、螺杆式冷水机组取 0.7，往复式冷水机组取1
