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摘要：伴随着我国城市化的飞速发展，建筑能耗所占比例已由1978的10%上升到35%左右，空调能耗在建筑能耗中所占比例高达40%~60%，采用空调蓄冷系统可以有效地做到合理用电，缓解电力负荷的峰谷差现象。本文重点分析冰蓄冷空调技术应用的经济性。旨在扩大市场销售份额，为节能减排战略实施提供技术支持。
关键词：冰蓄冷空调；应用；经济性
前言：基于我国发电厂仍处于高峰电力严重不足、实际电力控制技术水平不能保证低谷电力的高效率运行的事实，面对日益发展的用电需求，为了合理用电，解决电力负荷的峰谷差现象，国内的部分电网、城市开始采取分时电价的收费制度。商场夏季空调具有冷负荷峰值明显、建筑冷负荷大等特点，空调蓄冷系统用于商场能够显著的节约运行费用，给投资方带来较大的利益。
一、项目概况及冷负荷的特点分析
本项目为临沂地区的某商业综合体，共三层，建筑面积约为22480平方米，一层功能为商铺、超市，二层为商铺，三层为餐饮、儿童娱乐等。山东区域的建筑物，比如办公楼、酒店等，按照其负荷特点采用空调蓄冷系统效果不明显，但商场建筑负荷特征有如下特点：1.夏季空调时间长于其它建筑（办公楼、酒店等），商业建筑夏季的空调时间在6个月以上。2.夏季空调负荷比较集中，负荷峰值出现的时间明显，餐饮在商业综合体中容易形成爆发性负荷。在本工程中，选择流态冰蓄冷空调系统，在夜间电价低谷时段，开启制冰机，将建筑空调所需的冷量全部或部分储存起来。在白天空调使用的高峰时段，将夜间储存的能量释放出来，为空调系统提供冷源。对于用户，利用峰谷电价，能够减少中央空调运行费用约40%；冰蓄冷空调系统可减少主机的装机容量和功率约30%~50%；可减少电厂发电设备装机容量8%~34%，增加电厂使用率约40%，大量节约国家自然资源；减少烟尘和二氧化碳的排放量及CFC用量，具有环保效益。
商场空调系统负荷由于受人流影响较大，因此负荷变化更为明显。根据本项目负荷计算，逐时负荷如图二所示：设计日最大负荷为：2824KW。
二、冰蓄冷空调技术在本项目中的计算分析
按照临沂市商业用电的资料显示，其电价于峰谷时段如表一所示：
表一：逐时电价
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蓄冷量的多少取决于蓄冷的模式和运行策略两个方面。蓄冷模式分为全量蓄冷和部分蓄冷；运行策略分为主机优先、融冰优先、优化控制。本项目采用部分蓄冷，优化控制运行模式。
本工程空调冷源系统采用双工况冷水机组，空调工况制冷量：233.5RT（821.4KW），供回水温度为5°C~10°C，主机功率为145.2KW；制冰工况制冷量：182.2RT（640.9KW），供回水温度为-0.5°C~3.5°C，。基载机组：选择一台制冷量360RT（1266KW），主机功率为232的离心机组。蓄冰槽的体积为135立方米。双工况冷水机组选用1台冷却塔：冷却水量为230m３／h，功率为7.5KW；基载冷水机组选用1台冷却塔：冷却水量为355m３／h，功率为11KW。
冰蓄冷系统由双工况制冷机组、蓄冰盘管、板式换热器、循环泵及相应的冷冻水泵、冷却水泵等组成。蓄冷中央空调系统包含4种运行模式，并能根据需要自动切换，可根据实际情况灵活变化满足供冷需求，4种运行模式分别为主机单独蓄冷、主机单独供冷、融冰单独供冷、主机和冰槽联合供冷。4种模式由控制系统根据电价分段情况、末端负荷需求情况、季节变化情况等不同条件自动切换，同时满足在保证供冷品质的前提下实现运行电费的最低化。图三~图八分析了商场的空调系统不同负荷率对应机组的变化比较。
（1）100%设计日负荷
夜间蓄冰，白天蓄冰机组（空调工况）及基载机组满负荷运行，融冰主要用于补偿峰值负荷，以降低系统装机容量，如图三所示。对应图四运行费用对照，夜间主机制冰蓄冷，白天负荷高峰期融冰供冷、双工况冷水机组配合基载冷水机组供冷，运行费用全天小于常规机组运行费用，但运行费用差别不大。
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（2）75%设计日负荷
蓄冰机组在夜间电价低谷，满负荷运行蓄冰；白天在负荷高峰期，利用融冰供冷、蓄冰机组（空调工况）配合基载机组来满足负荷要求；在电价高峰期，采用融冰供冷，如图五所示。运行费用如图六所示，夜间蓄冰机组蓄冷，白天在负荷高峰期，利用融冰供冷、蓄冰机组（空调工况）配合基载机组供冷，运行费用小于常规机组运行费用，运行费用差值明显，电价高峰期尤为显著。
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（2）50%设计日负荷
蓄冰机组在夜间电价低谷，满负荷运行蓄冰；白天在电价高峰时段，由融冰供冷满足全部冷负荷的要求；电价平谷段，采用融冰供冷，不足部分由双工况主机（空调工况）补充供冷，如图七所示；图八为运行费用对照，运行费用小于常规空调机组运行费用，差值明显；当系统负荷为25%设计日负荷时，在夜间电价低谷时，满负荷运行蓄冰，全天全部由融冰供冷，此时，运行费用将大大降低。商场空调系统处于50%负荷工况以下的比例占70%以上，因此当商场负荷越小时，对比于常规冷水机组的运行费用就越低（图九），当系统为25%设计日负荷时，冰蓄冷空调系统较常规空调系统可节省运行费用约50%。
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三、投资回收期
空调供冷日运行费用=0.022*100%工况运行费用+0.416*75%工况运行费用+0.460*50%工况运行费用+0.0.102*25%工况运行费用，夏季的空调时间按120天计算，冰蓄冷空调系统年运行费用约为46.6万，常规空调系统年运行费用约为57.1万，差值为10.5万。而冰蓄冷空调比采用常规冷水机组初投资增加27.5万，则投资回收期约为2.6年。以上数据均为理论计算数据，在商场实际运营过程中，前期招商入住率较低，冷负荷变化较大且长期处在低负荷运行，因此，实际运行过程中，运行费用差值会更明显。
四、总结
1、节能减排战略方兴未艾，要想进一步提高节能技术利用率，应全面推广冰蓄冷空调系统，以此减少空调运行成本，起到电能均衡配置作用。
2、商场空调系统负荷峰值明显、夏季空调使用时间长，冰蓄冷空调系统较其它场所（办公楼、医院、宾馆等）更适合适用于商场。
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