2018浅谈冰蓄冷空调系统设计和施工管理中的重难点

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　　摘要：作为一种新兴的节能环保制冷技术，冰蓄冷空调系统正在全世界范围内迅速崛起并应用。本文首先简要介绍了冰蓄冷空调系统的基本原理。着重阐述了冰蓄冷空调系统在方案设计、系统运行和控制、施工管理过程中的重点和难点。
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　　关键词：冰蓄冷空调；方案设计；系统控制；施工管理
　　
　　1引言
　　近年来，随着现代工业规模以及人民生活水平的不断提升，空调使用普遍，尤其是在夏季，空调的使用量急剧增加。空调使用的高峰期通常与用电高峰期重叠，在夏季电力本就非常紧张的情况下使供电不足的情况越来越严重。由此，许多城市采取拉闸限电来缓解这一情况。白天用电的高峰期时，电网的电力供应紧张甚至不足；晚上用电的低峰期时，电网的电力又有剩余。冰蓄冷空调技术的出现恰好可以解决这一电力供需矛盾，从而实现“削峰填谷”、均衡用电负荷的目的。
　　2冰蓄冷空调基本原理
　　在结构上，冰蓄冷空调相对于传统的空调系统而言，它只是多了一套蓄冷设备，其他的如制冷系统和空调箱循环风系统等均和传统的空调系统相同。它在夜间用电低谷期，采用制冷主机制冰，将冷量储存起来；而在用电高峰期的白天，把储存的冷量释放出来，满足用能单位的冷负荷的需要，以此达到用电负荷的“削峰填谷”的目的。
　　3冰蓄冷空调系统
　　3.1冰蓄冷空调系统方案设计
　　冰蓄冷空调系统的设计不仅要求从国家可获得的宏观效益出发，而且也要让建筑投资者获得直接的经济效益。设计时以下面5个要素为重点。
　　（1）当地的电价结构以及优惠政策：冰蓄冷空调系统设计时必须考虑到它的经济适用性。合理的峰、谷电价以及电价优惠政策是冰蓄冷空调系统被建筑者采用的重要因素。电网差价越大，采用冰蓄冷空调系统的得益就越大。近年来，为提高电能利用效率，促进电力资源优化配置，政府鼓励低谷蓄能。许多城市相继出台了少收或免收电力增容费、移峰电力补贴、低谷蓄能的优惠补贴等政策，这些政策极大提高了冰蓄冷空调系统的应用积极性。
　　（2）建筑物的空调冷负荷特性：建筑物的冷负荷特性是在设计冰蓄冷空调方案时的关键之一。因为建筑物的冷负荷特性决定了是否采用冰蓄冷空调系统方案。一般来说，只有当建筑物的冷负荷在电力负荷峰、谷之间存在不均衡的情况下采用冰蓄冷空调系统是可行的。例如白天对空调负荷需求大，而夜间对空调负荷需求较少或者不需要的地方，像宾馆、饭店、银行、写字楼、百货商场等。还有对空调冷负荷需求具有周期性，时间短且需求大的地方，如影剧院、大会堂和体育馆等。
　　（3）冰蓄冷空调系统的负荷计算原则：在设计冰蓄冷空调系统方案时，需要对建筑物的特点和用途做全方位的了解和评估，对建筑物空调冷负荷逐时进行计算。通常采用的方法是“冷负荷系数法”，分别计算出围护结构、照明、设备、新风等各项逐时冷负荷。
　　（4）冰蓄冷空调系统的设备选择：在冰蓄冷空调系统的设计中，设备的选择，尤其是制冷主机的选择至关重要。为了节省设备的初投资和实际运行费用，在选择制冷主机时，要重点考虑其蒸发温度能否适应蓄冰温度的要求；其容量以及调节范围能否满足负荷需求的变化。除此之外，还应考虑制冷效率，使用的制冷剂对环境是否友好，在施工管理方面，要求操作简单，自动化程度高，后期维修保养方便，机组及其他配套设备的结构和占地面积要小等。在综合各方面因素后，选择最优的系统设备。
　　（5）冰蓄冷空调系统的蓄冰机组(罐槽)的设计选择：蓄冰机组是整个冰蓄冷空调系统的关键组成部分，它对整个系统的良好运行有决定性的影响。在设计和选用蓄冰设备时，应该重点考虑到以下几个方面：①蓄冰槽容量不宜过大，因为蓄冰槽容量容量过大可能会造成冰槽因过重而变形，不仅增加运输和安装费用，也给后期维护增加困难。②蓄冷温度不宜过低 ，因为太低的蓄冷温度会大量增加能耗。③蓄冰设备的含冰率要高 ，含冰率越高可减小蓄冰设备的容积，降低冷损失。④储冷和释冷的速率要快，且过程温度变化平稳。⑤蓄冰设备运行要稳定安全，操作简单，维修方便，使用寿命长。⑥蓄冰设备的体积要小。
　　3.2冰蓄冷空调系统的运行策略
　　冰蓄冷空调系统是通过制冷主机或蓄冷机组或者两者同时为建筑物供冷的。它必须有一个明确的运行策略，提出设备供冷负荷分配的方案，也就是要确定在某一给定时刻，制冷主机提供冷负荷的量和蓄冷机组提供冷负荷的量。制定出了一个合适的运行策略后才能确定具体的控制策略。运行策略和控制方式与系统运行费用有着密切关系。良好的运行控制方式可降低能耗，节省运行费用，投资资金回笼快。下面介绍几种常用的运行策略。
　　3.2.1 制冷主机优先
　　制冷主机优先运行策略是指空调冷负荷首先由制冷主机直接提供，负荷不足的部分由蓄冰机组融冰释冷提供。当单位蓄冷量所需费用大于单位制冷量所需费用时，可以采取这种运行策略。它的优点是控制方式简单，降低空调尖峰负荷值，节省系统投资；缺点是它没有充分利用低谷期电力和冰槽中的冰量。
　　3.2.2蓄冷机组优先
　　蓄冷机组优先运行策略是指空调冷负荷首先由蓄冷机组直接提供，负荷不足的部分由制冷主机产生冷量提供。当单位蓄冷量所需费用小于单位制冷量所需费用时，可以采取这种运行策略。它的优点是充分利用低谷期电力和冰槽中的冰量，节省了系统的运行费用；缺点是它在控制上比制冷主机优先模式复杂。理论上，应用蓄冷机组优先模式必须要依据当日24小时空调负荷分布图确定出制冷主机的最小供冷量控制分布图，以此保证蓄冷机组随时有足够释冷量配合制冷主机满足空调逐时负荷的要求。而在实际操作中，要时刻将制冷主机的供冷量和蓄冰槽所需的冷量调整到刚好匹配是比较困难的。
　　3.2.3 定比例控制
　　定比例控制运行策略是指让制冷主机和蓄冷机组在空调运行的各个时期都分配一定比例的空调负荷。这种控制方式需要在已确定的空调逐时负荷分布基础上确定每个时刻制冷主机和蓄冷机组所需要提供的冷量。定比例控制可以充分利用储冷量，但是它的控制方式复杂，所以在实际操作中，常采用恒定的逐时释冷率以充分利用夜间的储冷量，不足部分由制冷机组提供。
　　3.2.4 预测控制
　　预测控制是一种以预测技术为基础的系统运行控制方式。它运用预测技术准确预测出下一蓄冷周期的空调逐时负荷分布图，在次基础上决定夜间蓄冰量的多少、控制白天蓄冰槽的融冰量和制冷主机的开启和停止时刻。预测控制模式的优点是在满足空调负荷的基本要求下，充分利用了峰谷电力，减少制冷主机的开启次数，节省了运行费用并延长系统的使用寿命。
　　3.2.5自动控制
　　自动控制系统多采用以计算机技术为基础的直接数字控制器或电子传感器及执行系统相结合的直接数字控制系统。通常情况下，自动系统利用计算机监控蓄冷机组，通过系统中安装的流量计和温度计的读数，准确监控蓄冷机组的内部情况。根据预测出的逐时空调负荷分布图，确定最优的系统运行模式。
　　3.3施工管理过程中应注意的问题
　　3.3.1 载冷剂
　　冰蓄冷空调系统使用的载冷剂为乙二醇水溶液。乙二醇原料比较昂贵，所以在施工过程中，应该首先保证设备具有高度的严密性，以防载冷剂的挥发、泄漏等引起整个系统运转出现故障。在系统运行过程中，管理人员应定期检查载冷剂的浓度，便于及时补充，保证空调系统的稳定可靠运行。
　　3.3.2 蓄冰槽
　　在安装蓄冰槽时，为了减少系统运行过程中的冷损失，蓄冰槽本体要有保温绝热的处理措施，且槽和支架间确保没有冷量传递。为了保证槽中的乙二醇的分配均匀性，在槽的入口和出口处设均流管。
　　3.3.3板换冻结
　　为了防止由于水温过低而造成的板换冷冻水侧的冻结情况的发生，管理人员应经常关注板换冷冻水侧的运行情况。一经发现出口温度过低、水流速度过低等异常情况时要马上进行检查维护。
　　4结论
　　当前我国在冰蓄冷空调技术这一领域发展非常迅速，在某些方面已经达到了国际先进水平，但是这一系统在实际中的市场份额仍然很低。我们应不断优化冰蓄冷空调系统的方案设计和运行控制策略，不断积累施工管理经验，以促进冰蓄冷空调系统在我国的发展。
　　
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