探究冰蓄冷系统和常规制冷空调系统的运行经济性

发表时间:2021/8/12   来源:《科学与技术》2021年第29卷4月10期   作者:白蕾
[导读] 本文通过广东某项目冰蓄冷系统与常规制冷空调系统的年运行费用(电费)进行了经济性对比,在目前国内能源紧张,而能耗又居高不下的大背景下,显示出冰蓄冷系统良好的经济效益。
        运行经济性
        白蕾
        广州综合能源有限公司   510623
摘要:本文通过广东某项目冰蓄冷系统与常规制冷空调系统的年运行费用(电费)进行了经济性对比,在目前国内能源紧张,而能耗又居高不下的大背景下,显示出冰蓄冷系统良好的经济效益。
        关键词:冰蓄冷 常规空调 经济性 系统设计
        1 前言
随着社会的发展,中央空调在大中城市的普及率日渐增高。据统计,空调高峰时用电量达到城市用电负荷的25%-30%。加大了电网的峰谷用电差。
与常规空调相比,冰蓄冷系统作为一种蓄能设备,凭借其“移峰填谷”、“平衡和稳定电网负荷”等优势受到广泛关注。其利用夜间低谷的富余电力制冷并储存在蓄冰装置中,在白天高峰时段释冷,以减少制冷主机的使用,实现用电量时序转移,对于改善电力建设的投资效益和生态环境都有重大意义。
        2 项目负荷
该项目为广东省某工业厂房新建项目,建筑面积约24450m2,集中空调系统主要负担整个厂房建筑物的空气调节,属于舒适性用冷。本建筑的空调夏季峰值负荷为7735kW(2200TR),空调日总负荷为41034TR。当地电价如表1所示,厂房逐时冷负荷如表2所示,根据设计日逐时冷荷以及全年冷负荷分布情况,全年100%、75%、50%以及25%冷负荷均按35天计算。
表1 峰谷平电价


表2 设计日逐时负荷表




3 冷源方案
    冷源方案根据建筑特规模、用途以及建设地点的自然条件,当地政府节能减排的环保政策以及电价等相关规定而确定。本项目可采用常规空调系统,或冰蓄冷系统。两种方案的主要运行费用—电费分析如下:
3.1 常规空调系统
3.1.1 系统设计
1)选用一台制冷量为1000TR的水冷离心式冷水机组和一台400TR水冷螺杆冷水机组。
2)配置5台冷冻水泵,5台冷却水泵以及3台冷却塔。
3)冷水供回水温度为7℃/12℃,冷却水供回水温度为30℃/35℃。
3.1.2 电费分析
根据当地工业峰谷平电价以及常规空调系统在100%冷负荷、75%冷负荷、50%冷负荷以及25%冷负荷下设备运行功率计算得出冰蓄冷系统年耗电费用为4001816.963元。
表3 电制冷系统年耗电量



日耗电费用合计    24158.53834    18001.9702    12505.932    7632.46712
3.2冰蓄冷系统
3.2.1 冰蓄冷系统设计
采用分量蓄冰模式,制冷机组在设计日工况下以满负荷运行,当制冷机组的供冷量小于冷负荷量时,不足部分由融冰供冷来满足。制冷机组在电力低谷期全负荷运行,补充所需要的全部冷量。
1)选用一台制冷量为900TR,一台制冷量为550TR的双工况机组和一台制冷量为1000TR的基载机组,总制冷量为2450TR,总制冰量为960TR。
2)冷水供回水温度为6℃/11℃,冷却水供回水温度为30℃/35℃。
3)采用盘管蓄冰装置,总蓄冷量为8000RTH。
4)乙二醇泵5台、冷却水泵2台、冷却塔2台、板式换热器2台,与双工况主机配置设置。基载冷冻水泵、基载冷却水泵各4台,与基载冷水机组匹配设置。
3.2.2 运行能耗及费用
根据当地冰蓄冷空调优惠峰谷电价以及冰蓄冷系统在100%冷负荷、75%冷负荷、50%冷负荷以及25%冷负荷下运行总功率计算得出年耗电费用为2522797.425元。
表4 冰蓄冷系统年耗电费用



3.3 运行费用分析
冰蓄冷系统与常规空调系统的年运行电费对比如下表所示,采用蓄冰空调系统一年可节省电费约1479020元。
表5 蓄冰空调与常规空调电费比较表
 

4 总结
通过对冰蓄冷系统以及常规空调系统年运行电费的对比分析,体现冰蓄冷系统良好的经济性。
   在一般大楼中,空调系统用电量占总耗电量的 35%-65%,而制冷主机的电耗在空调系统中又占 65%-75%。在常规空调设计中,冷水机组及辅助设备容量均按峰值负荷来选型及配置,这不仅使空调系统的电力容量增大,而且使得主机等空调设备在绝大部分情况下处于低效率的部分负荷状态下运行,经济性较差。空调负荷的分布在一年之内不均衡,峰值负荷约占总运行时间的 8%-10%,如果设计中能选择与实际冷负荷相匹配的制冷机,而且让其在绝大多数情况下高效满
负荷运行,这对整个系统的节能是十分有利的。
冰蓄冷系统运行经济、控制灵活,利用峰谷电价差,平衡电网负荷,大大减少了空调年运行费。可以为局部区域定量融冰供冷,而不用在电价高峰段开启冷水主机,节约运行费用,延长主机寿命。系统灵活,节能效果明显。在过渡季节(3、4、10、11 月)或部分负荷的时间里,白天高峰电力时段不开制冷主机,主要由融冰供冷,运行费用节省明显;电力平段可以多开制冷主机,电力低谷全力制冰供冷。随着国家对蓄冰空调的支持,政府将对采用蓄冰工程的用户给予一定的补贴,其回收期将更加缩短,蓄冰空调的经济性会越来越明显。

参考文献
[1]周敏等 蓄冰空调系统经济性比较研究[J] 洁净与空调技术 2020.(1)
[2]李娟 宋孝春 区域供冷
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