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論冰蓄冷與水蓄冷

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隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提高。中央空調(diào)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,其耗電量也越來(lái)越大,一些大中城市中央用電量已占其高峰用電量的20%以上,使得電力系統(tǒng)峰谷負(fù)荷差加大,電網(wǎng)負(fù)荷率下降,電網(wǎng)不得不實(shí)行拉閘限電,嚴(yán)重制約著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn),對(duì)人們正常的生活帶來(lái)不少影響。解決該問(wèn)題的有效辦法之一是應(yīng)用于蓄冷技術(shù),將空調(diào)用電從白天高峰期轉(zhuǎn)移到夜間低谷期,均衡城市電網(wǎng)負(fù)荷,達(dá)到多峰填谷的目的,蓄冷技術(shù)的原理,簡(jiǎn)而言之,是利用夜間電網(wǎng)多余的谷荷電力繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)制冷機(jī)制冷,并以冰的形式儲(chǔ)存起來(lái),在白天用電高峰時(shí)將冰融化提供空調(diào)服務(wù),從而避免中央空調(diào)爭(zhēng)用高峰電力,最常用的蓄冷方式主要有兩大類(lèi):冰蓄冷和水蓄冷。

  一、冰蓄冷

  顧名思義蓄冷介質(zhì)以冰為主,不同的制冰開(kāi)式,構(gòu)成不同的蓄冷系統(tǒng)。蓄冷系統(tǒng)的思想通常有兩種,完全蓄冷與部分蓄冷。因?yàn)椴糠中罾浞绞娇梢韵鳒p空調(diào)制冷系統(tǒng)高峰耗電量,而且初投資夜間比較低所以目前采用較多,在確定部分負(fù)荷蓄冷系統(tǒng)的裝置容量時(shí),一般有兩種情況,

  1、空調(diào)系統(tǒng)夜間不運(yùn)行,僅白天運(yùn)行,或者夜間運(yùn)行的空調(diào)負(fù)荷較小,在這種情況下,選擇制冷機(jī)的最佳平衡計(jì)算公式應(yīng)為

  qc=Q/(N1+CfN2) Qs=N2Cfqc,

  式中qc:以空調(diào)工況為基點(diǎn)時(shí)的制冷機(jī)制冷量,kw,Qs:蓄冰槽容量,KWH;

  N1:白天制冷主機(jī)在空調(diào)工況下的運(yùn)行小時(shí)數(shù),由于白天制冷機(jī)不一空均為滿(mǎn)載運(yùn)行,計(jì)算時(shí)該值可取(0.8-1.0)n. N2:夜間制冷主機(jī)在蓄冷工況下的運(yùn)行小時(shí)數(shù)。

  Cf:冷水機(jī)組系數(shù),即冷水機(jī)組蓄冰工況制冷能力與空調(diào)工況制冷能力的比值,一般活塞式與離心式冷水機(jī)組約為0.65,螺桿式冷水機(jī)組約為0.7.它取決于工況的溫度條件和機(jī)組型號(hào)。

  根據(jù)這個(gè)公式,我們結(jié)合具體的工程,就可得出應(yīng)配置的冷水機(jī)組的制冷能力與蓄冰槽容量。

  2、空調(diào)系統(tǒng)部分夜間運(yùn)行,而且所需的冷負(fù)荷比較大。在這種情況下,我樣一般以夜間所需的冷負(fù)荷為依據(jù)。選擇基載主機(jī)。然后從總負(fù)荷中扣除基載主機(jī)所承擔(dān)的負(fù)荷,再按第一種情況合理配制冷水機(jī)與蓄冰槽。

  二、水蓄冷水蓄冷是利用3-7°C的低溫水進(jìn)行蓄冷,可直接與常規(guī)系統(tǒng)區(qū)配,無(wú)需其它專(zhuān)門(mén)設(shè)備。

  其優(yōu)點(diǎn)是:投資省,維修費(fèi)用少,管理比較簡(jiǎn)單。但由于水的蓄能密度低,只能儲(chǔ)存水的顯熱,故蓄水槽上地面積大。如若利用高層建筑內(nèi)的消防水池,在確定制冷機(jī)容量與蓄冷槽的容量時(shí),可根據(jù)消防水池的容量來(lái)計(jì)算出蓄冷量,然后根據(jù)剩余負(fù)荷量來(lái)確定制冷機(jī)組的制冷量。最后校核一下冷水機(jī)組能否滿(mǎn)足夜間蓄冷的需要。

  三、現(xiàn)以某工程為例來(lái)對(duì)蓄冷系統(tǒng)和冰蓄冷系統(tǒng)做一經(jīng)濟(jì)比較分析

  某高層建筑總建筑面積15000m2,空調(diào)面積12000m2,建筑物總高度54M為高一類(lèi)工程。其功能主要以辦公為主,空調(diào)運(yùn)行時(shí)間為8:00-18:00,消防水池的有效容積為600m3.

  設(shè)計(jì)日全日最高負(fù)荷為:1232KW;設(shè)計(jì)日全日總冷量9854kwH,

  1、水蓄冷系統(tǒng):

  因?yàn)槌R?guī)頓漢布什螺桿機(jī)低溫保護(hù)溫度為4℃,我們?cè)O(shè)定水池取冷溫度為5.5℃,回水溫度12℃,則總蓄冷量為4524,考慮到冷量損失,我們確定實(shí)際能夠利用的冷量為4060KW,其負(fù)擔(dān)的空調(diào)面積數(shù)為5000,制冷主機(jī)的容量為6844KW,蓄冷量占總冷量的比率為場(chǎng)4060/9854=41%,我們選用696KW立式螺桿機(jī)組一臺(tái),滿(mǎn)足夜間蓄冷池的蓄冷要求。

  因水池供冷為開(kāi)式系統(tǒng),為節(jié)省空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用,應(yīng)最大限度地降低蓄冷池供冷泵的揚(yáng)程,我們?cè)谶M(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),將整幢主樓分成高、低兩個(gè)區(qū),低區(qū)空調(diào)面積5000m2,采用蓄冷池供冷,為開(kāi)式系統(tǒng),高區(qū)空調(diào)面積7000m2,采用制冷機(jī)組供冷,為閉式系統(tǒng)。

  2、冰蓄冷系統(tǒng)

  我們采用部分蓄冷方式,根據(jù)公式qc=Q/(N1+CfN2)得出qc=9854/(8.5+0.7×8)=700kw

  蓄冰槽容量: Qs=N2Cfqc=8×0.7×200=3920KwH

  根據(jù)上式我們選用一臺(tái)700KW雙工況水冷螺桿機(jī)組,蓄冰槽的蓄冷量為3920kwH。

  其冷凍站配置及概算如下:

 

內(nèi)容   規(guī)格  數(shù)量  單位  功率(KW)  價(jià)格 (萬(wàn)元)  合計(jì)  功率(KW)  總價(jià)(萬(wàn)元)  主機(jī)  24AUJ8H7  1  臺(tái)  157   68  157   68  冷卻塔  LBC-M-3-200  1  臺(tái)  7.5  5.0  7.5  5.0  冷凍水泵  KQL125-160A  2  臺(tái)  5  1.03  18.5  2.06  冷卻水泵  KQL150-315  2  臺(tái)  30.0  1.19  30.0  2.38  鹵水泵  KQL125-160A  2  臺(tái)  18.5  1.03  18.5  2.06  供熱泵  KQL100-200A  2  臺(tái)  18.5  1.06  18.5  2.12  板換  270m2  2  -   27.0  -   27.0  -   蓄冰槽   420型  3  臺(tái)  -   17.0  -   51.0  電控   -   -   -   -   25.0   -   25.0   合計(jì)   -   -   -   -   231.5   -   182.0  

 

  注:造價(jià)僅供參考。

  以上分析比較來(lái)看,水蓄冷系統(tǒng)不僅從節(jié)能而且從節(jié)省初投資方面都具有很大的優(yōu)越性,它充分利用了建筑的消防水池,不再占用建筑面積,節(jié)省了機(jī)房面積,但我們不能因此而完全肯定水蓄冷,否定冰蓄冷,他們各用各自的適用范圍,下面我們來(lái)分析一下:

  根據(jù)公式qc=Q/(N1+CfN2) Qs=N2Cfqc

  我們可得出蓄冷比率:

  η=Qs/Q=(N2Cfqc)/Q=(N2Cfqc)/[(N1+CfN2)×(N2Cfqc)/Q]

  =1/[1+(N1/(CfN2))

  對(duì)于一般的辦公建筑來(lái)說(shuō),N1、Cf、N2均為確定值,分別為8.5,8,0.7,則η=1(1+8.5/0.7×8)=39.7%

  在這個(gè)比率下,制冷機(jī)與蓄冷槽容量配置為最佳,對(duì)冰蓄冷而言,因蓄冰槽可根據(jù)蓄冷量的大小來(lái)配置,不受任何限制,我們就可根據(jù)這一比率來(lái)確定蓄冷量,從而配置出相應(yīng)的制冷機(jī)與蓄冰槽,但對(duì)水蓄冷而言,因?yàn)樗玫氖窍浪?,而建筑物消防水池的容積只與建筑物的性質(zhì)及使用功能有關(guān),與建筑面積沒(méi)有關(guān)系,那么在這一條件下限制下,對(duì)于空調(diào)面積只與建筑物的性質(zhì)及使用功能有關(guān),與建筑面積沒(méi)有關(guān)系,那么在這一條件下,對(duì)空調(diào)面積較小的建筑物來(lái)說(shuō),水池所蓄存的冷量占全日總冷量的比率接近于39.7%,則我們建議采用冰蓄冷系統(tǒng),對(duì)空調(diào)面積較小的建筑物來(lái)說(shuō),水池所蓄存的冷量占全日總冷量的比率接于39.7%,甚至高于39.7%,則我們應(yīng)采用水蓄冷系統(tǒng),同時(shí),應(yīng)與水系統(tǒng)的分區(qū)結(jié)合起來(lái)。

發(fā)布:2007-07-28 13:37    編輯:泛普軟件 · xiaona    [打印此頁(yè)]    [關(guān)閉]
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