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1、1钢盘管内融冰系统与外融冰系统应用技术经济分析摘要：本文介绍了钢盘管内融冰与外融冰蓄冷系统的技术特点，通过具体工程实例的分析来说明内融冰和外融冰方案的经济技术对比分析和方案确定过程。对内、外融冰系统主要设备投 资进行估算，根据 负荷计算结 果推算出各设备的逐时耗电量，乘以相对应的分时电价后，计算出不同 负荷率下的逐时电力成本，汇总后得出全年电力成本。采用比较现金流量法，从项目的存续寿命全过 程分析两个方案的在经济上的 优劣。 计算结果说明：虽然采用外融冰比采用内融冰方案在运行费上有所节省，但是所 节省的运行费 仍不能够在项目整个寿命期间内将多投资的部分回收，在这种情况下选择 内融冰的方式在经济
2、上更加合理。关键词：内融冰 外融冰 NPLV 经济性1. 前言冰蓄冷空调系统能够将电力需求从峰段转移到谷段，均衡电网用电负荷, 同时为用户节省运行费用，是夏季电力调峰的一种有效方式，具有重大的社会效益和经济利益，近年来在国内逐渐得到推广。冰蓄冷系统有多种形式，不同形式的冰蓄冷系统初投资和运行管理费用各不相同。钢盘管内融冰和外融冰蓄冷系统是由沉浸在充满水的贮槽中的钢盘管构成结冰载体的一种蓄冰系统。充冷时，低温载冷剂乙二醇溶液在盘管内循环，将盘管外表面的水逐渐冷却至结冰。由于乙二醇溶液在管内循环，容量小，流速高，传热好，不易渗漏，系统安全可靠性高，在蓄冰空调工程中得到广泛的应用。2. 外融冰方式的
3、技术特点外融冰方式释冷时，由温度较高的空调回水，直接进入蓄冰槽内循环流动，使盘管外表面的冰层自外向内逐渐融化。贮槽一般为开式，为了使融冰均匀，在贮槽底部设置压缩空气搅拌管道，用清洁的压缩空气气泡增加水流扰动，提高换热效率。外融冰方式，由于温度较高的冷冻水回水与冰直接接触, 融冰释冷速度快，可以在较短的时间内制出大量的低温冷冻水，可以更灵活地安排运行策略，最大限度地节省运行费用。特别适合于短时间内要求冷量大、温度低的场所。3. 内融冰方式的技术特点内融冰方式释冷时，经空调负荷加热的高温载冷剂在盘管内循环，将盘管外表面的冰逐渐融化，使载冷剂降温，以供用户需要。与外融冰方式相比，内融冰方式可以避免外
4、融冰方式由于上一周期蓄冷循环时，在盘管外表面可能产生剩余冰，引起传热效率下降，以及表面结冰厚度不均匀等不利因素，另外内融冰系统为闭式流程，对系统的防腐及静压问题的处理都较为简便、经济。但由于换热面积仅为盘管表面，内融冰的融2冰释冷速度较慢，在运行策略安排方面不如外融冰系统灵活，往往运行费用要高于外融冰系统。4. 内、外融冰方式的方案比选内融冰系统和外融冰系统各有自己的技术特点，对于具体的工程项目，是采用内融冰还是外融冰蓄冷系统要通过技术经济比较来决策。下面以一个具体的工程，说明内融冰和外融冰方案的对比分析和方案确定过程。4.1 工程简介北京某写字楼，建筑面积约 57500m2，地下 3 层，地
5、上 16 层，建筑总高度 65 米。空调的使用时间 4 月 15 日至 10 月 15 日，每天的用冷时段为 7:00-19:00。经计算夏天空调的设计尖峰冷负荷为 5109 kW（1453RT） 。4.2 北京电价政策简介表 4.1 北京市现行峰谷电价分时名称 价格 时段分配峰段价格 1.1045 元/KWH 8：0011：0018：0023：00平段价格 0.7175 元/KWH 7：008：0011：0018：00谷段价格 0.3525 元/KWH 23：007：004.3 内融冰系统4.3.1 系统流程图 4.1 内融冰主机上游串联系统4.3.2 内融冰系统主要设备投资估算表 4.2
6、内融冰系统主要设备投资估算表序号 设备名称 主要参数 数量 投资(万元)1 单蒸发器双工况机组 490RT/345RT 2 18032 蓄冰盘管 TSC-380M 16 2313 乙二醇泵 流量 374m/h, 扬程 28m 2 6.984 冷却水泵 流量 400m/h 2 95 板换 900RT； 2 89.26 冷却塔 400m/h， 2 357 乙二醇补水设备 流量 3m/h，扬程 15m 1 48 配电设备 67.4合计 622.6上述设备中水泵、冷却塔设备的使用寿命按 12.5 年计算，重置设备价格合计：50.98 万元。其余设备在项目寿命周期 25 年内不需要重新购置。4.3.3
7、年运行电费图 4.2 100负荷设计日逐时负荷分布图根据制冷时全年的逐日、逐时负荷率以及工艺设计所要求的运行策略进行逐时负荷计算，并根据负荷计算结果推算出各设备的逐时耗电量，乘以相对应的分时电价后可计算出不同负荷率下的逐时电力成本，汇总后可得出全年电力成本。全年电费为 83.4 万元。4.4 外融冰系统4.4.1 系统流程4图 4.3 外融冰主机上游串联系统4.4.2 外融冰系统主要设备投资估算表 4.3 外融冰系统主要设备投资估算表序号 设备名称 主要参数 数量 投资(万元)1 单蒸发器双工况机组 490RT/345RT 2 1802 蓄冰盘管 TSC-380M 16 274.03 乙二醇/
8、水板换 900RT 2 104.44 乙二醇泵 流量 374m/h, 扬程 28m 2 7.05 水/水板换 900RT 2 51.26 冷却水泵 流量 400m/h, 扬程 28m 2 9.07 冷却塔 400m/h 2 35.08 冷冻水分配泵 流量 420m/h, 扬程 24m 2 7.09 乙二醇补水设备 流量 3m/h，扬程 15m 1 4.010 配电设备 67.4合计 738.0上述设备中水泵、冷却塔设备的使用寿命按 12.5 年计算，重置价格合计：58 万元。其余设备在项目寿命周期 25 年内不需要重新购置。4.4.3 年运行电费5图 4.4 100负荷设计日逐时负荷分布图根据
9、制冷时全年的逐日、逐时负荷率以及工艺设计所要求的运行策略进行逐时负荷计算，并根据负荷计算结果推算出各设备的逐时耗电量，乘以相对应的分时电价后可计算出不同负荷率下的逐时电力成本，汇总后可得出全年电力成本。全年电费为 78.2 万元。5. 经济性对比分析对外融冰方案和内融冰方案进行经济比较的目的是从项目的存续寿命全过程分析两个方案的在经济上的优劣，进而判断两个方案的内在的价值以便最终确定方案选择。对上述两个方案的经济比较采用比较现金流量法。以外融冰方案与内融冰方案的初投资差额和项目寿命 25 年内所发生的重置成本差额作为现金流出值；以外融冰方案与内融冰方案在年运行费用上的差额作为项目寿命期 25
10、年内所产生的收益现金流入值；通过采用动态现金流量计算方式计算出 25 年内的累计净现金流量NPV。计算结果：NPV-84.01 万元。图 5.1 内、外融冰方案经济比较计算结果说明：虽然采用外融冰比采用内融冰方案在运行费上有所节省，但是所节省的运行费仍不能够在项目整个寿命期间内将多投资的部分回收，从而形成 84.01 万元的亏损，即NPV-84.01 万元0。在这种情况下选择内融冰的方式在经济上更加合理。6、结论6由于国内生产厂家不具备双工况双蒸发器制冷机组的生产能力，在设计外融冰蓄冷系统时，只能选用双工况单蒸发器的制冷机组与乙二醇/水板换集成的技术方案，增加了系统的初投资，此外，外融冰蓄冷系
11、统为开式流程，与内融冰蓄冷系统相比设计、操作、控制和运行维护较复杂。因此，对冷冻水温没有严格要求的单栋建筑的空调冷源，外融冰蓄冷系统不是很适合。外融冰蓄冷系统最大的优点是能提供较低温度的空调冷冻水，另一大优点是取冷速度快。因此，外融冰蓄冷技术一般是区域供冷的首选技术。例如，北京中关村广场冷站就是采用外融冰蓄冷系统的大型区域供冷项目，额定供冷能力 12000 冷吨，蓄冷量 28560 冷吨，可为约 45 万平方米的建筑供空调冷水。因此，对于具体的工程项目，在选用冰蓄冷系统时，要根据建筑的规模、使用要求，通过技术经济比较来决策。参考文献 严德隆，张维君.空调蓄冷应用技术.北京：中国建筑工业出版社，1997
