深圳平安金融中心南塔動態(tài)蓄冰方案

陳峰

摘要與結(jié)論

項目情況

深圳平安金融中心南塔樓是集中了商業(yè)、辦公和高級酒店的綜合性大樓，地上總面積約130，000平方米。其中商業(yè)裙樓約35，000平方米，與北塔樓以商場連廊方式相連；辦公位于塔樓的中部，面積65，000平方米； 酒店及相關(guān)配套則設(shè)置在塔樓的頂部面積達(dá)30，000平方米。設(shè)計日總冷負(fù)荷為47530RT。

冷源系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)冷源設(shè)計采用中科院廣州能源研究所研發(fā)的動態(tài)冰蓄冷系統(tǒng)，在同等場地條件下，蓄冰率由XX設(shè)計公司方案的15%提高到25%，投資回收期由XX設(shè)計公司方案的5.1年減少到3.3年。選用4臺500RT的雙工況冷水機組+1臺800RT離心式冷水機組+1臺200RT螺桿式冷水機組。雙工況主機晚上23：00-7：00蓄冷運行8小時，總蓄冷量為12000RTH。白天電力高峰時段利用蓄冰槽放冷運行，移峰填谷，降低空調(diào)系統(tǒng)運行費用，且通過運行控制策略，使各臺主機處于高效率運行范圍。

1. 項目總體運行經(jīng)濟性概況

第1章 動態(tài)冰蓄冷系統(tǒng)介紹

該技術(shù)是目前國際上最先進(jìn)的冰蓄冷技術(shù)，它采用具有良好流動特性的冰漿取代現(xiàn)有的冰球和蓄冰盤管，克服了傳統(tǒng)冰蓄冷技術(shù)在成本和效率上的劣勢。中科院廣州能源研究所空調(diào)與蓄能實驗室經(jīng)過兩年多的科研攻關(guān)，在熱交換器過冷堵塞、冰漿生成、融冰解冰等關(guān)鍵技術(shù)上取得了突破，成功研制了動態(tài)冰蓄冷系統(tǒng)。該技術(shù)的研究成功，不僅填補了我國在該領(lǐng)域的空白，而且將大大促進(jìn)冰蓄冷技術(shù)在我國的推廣和利用，有效實現(xiàn)電力系統(tǒng)的“移峰填谷”。其優(yōu)點如下：

（1） 制冰速度快

傳統(tǒng)靜態(tài)制冰過程會在蓄冰球或蓄冰盤管管壁表層逐漸形成固態(tài)冰，從而增大了換熱表面的熱阻。動態(tài)制冰過程不會在換熱表面形成固態(tài)冰，因此傳熱效率獲得大幅提高。

（2） 主機的運行效率高

制冷主機的運行效率隨著蒸發(fā)溫度的降低而降低。傳統(tǒng)冰蓄冷系統(tǒng)主機的蒸發(fā)溫度在-11℃以下，而動態(tài)冰蓄冷系統(tǒng)主機的蒸發(fā)溫度可提高至-6℃，故主機效率可提高15%或以上。

（3） 對負(fù)荷的響應(yīng)靈敏

在傳統(tǒng)冰蓄冷系統(tǒng)中，水與冰的接觸面積較小，取冷的速度較慢，難以適應(yīng)大負(fù)荷運行。而動態(tài)冰蓄冷系統(tǒng)流態(tài)冰與水充分接觸，換熱效率大幅提升，可以在較大幅度內(nèi)響應(yīng)負(fù)荷的變化，冷量的利用率提高。

（4） 系統(tǒng)冷量損失少

動態(tài)冰蓄冷系統(tǒng)減少了部分中間傳熱環(huán)節(jié)，系統(tǒng)傳熱冷損失大幅減少，換熱效率有所提高，系統(tǒng)整體的冷量利用率高。

（5） 設(shè)備初投資低

傳統(tǒng)冰蓄冷使用昂貴的蓄冰盤管或冰球系統(tǒng)，造價較高；動態(tài)冰蓄冷利用蓄冰槽，省去了蓄冰槽和減少不凍液用量，節(jié)約設(shè)備的初投資。

（6） 場地適應(yīng)性好

靜態(tài)冰蓄冷系統(tǒng)的蓄冰裝置占用巨大的建筑面積，且對場地空間的規(guī)則性有嚴(yán)格的要求。在動態(tài)冰蓄冷系統(tǒng)中，流態(tài)冰的任意流動特性使蓄冰槽幾乎可適用于所有不規(guī)則的建筑空間，場地適應(yīng)性極好。

（7） 蓄冰槽占用空間少

動態(tài)冰蓄冷系統(tǒng)的蓄冰槽內(nèi)全部充滿流態(tài)冰，無蓄冰盤管和不凍液，蓄冰槽的利用率大幅提高。在相同蓄冷量的情況下，蓄冰槽的體積大幅縮小，所占用的空間少。

（8） 對環(huán)境影響低

傳統(tǒng)的靜態(tài)冰蓄冷系統(tǒng)使用大量乙二醇溶液，開式蓄冰裝置容易造成乙二醇泄漏，從而對環(huán)境造成污染。動態(tài)冰蓄冷系統(tǒng)僅使用極少量乙二醇溶液，且循環(huán)系統(tǒng)密閉，無泄漏危險。

第2章 動態(tài)冰蓄冷方案設(shè)計

（1） 設(shè)計負(fù)荷：夏季設(shè)計日尖峰負(fù)荷為3500RT，設(shè)計日總冷負(fù)荷為47530RTH。

（2） 動態(tài)冰蓄冷冷源系統(tǒng)設(shè)計：

系統(tǒng)冷源設(shè)計采用動態(tài)冰蓄冷系統(tǒng)，即選用4臺500RT雙工況螺桿式冷水機組和1臺800RT基載冷水機組+1臺200RT基載冷水機組；雙工況主機晚上23：00-7：00蓄冷運行8小時，總蓄冷量為12000RTH。白天電力高峰時段利用蓄冰槽放冷運行，移峰填谷，降低空調(diào)系統(tǒng)運行費用，且通過運行控制策略，使各臺主機處于高效率的運行狀態(tài)。

（3） 夜間電價低谷時段23：00-次日7：00蓄冰運行8小時，蓄冷量12000RTH，則需要蓄冰槽有效容積為850 m3，具體根據(jù)現(xiàn)場規(guī)劃。

第3章 項目投資與運行經(jīng)濟性分析

3.1投資經(jīng)濟性分析

（1） 常規(guī)中央空調(diào)系統(tǒng)方案

主機配備：3臺1000RT離心式冷水機組+2臺250RT離心式冷水機組

機房主設(shè)備初投資821萬元

（2） 動態(tài)冰蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)方案： 4臺500RT雙工況螺桿式冷水機組+1臺800RT離心式冷水機組+1臺200RT螺桿式冷水機組

機房主設(shè)備初投資1753萬元

（3）初投資差額932萬元

3.2運行經(jīng)濟性分析

根據(jù)常規(guī)空調(diào)和動態(tài)冰蓄冷空調(diào)兩種不同方案，按照100%、75%、50%、25%各負(fù)荷段進(jìn)行計算分析，按照個負(fù)荷日逐時冷負(fù)荷分布情況，對各負(fù)荷日逐時耗費進(jìn)行計算，即可得出各負(fù)荷段情況下的每天運行費用，按照各負(fù)荷段的全年運行天數(shù)，計算得出動態(tài)蓄冷系統(tǒng)和常規(guī)中央空調(diào)冷水系統(tǒng)的年運行比較如下：

結(jié) 論

通過上述分析計算，可以得出以下結(jié)論：

（1） 每年能節(jié)省大筆空調(diào)運行電費。動態(tài)冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)建成后，每年節(jié)省費用 279萬元， 20年經(jīng)濟效益為 5580萬元；

（2） 回收期短。雖然總初投資費用比常規(guī)中央空調(diào)系統(tǒng)多 932萬元，但年運行節(jié)省費用279萬元，其靜態(tài)回收期 3.3 年即可回收。

（3） 節(jié)省大量的水費。另外，冷水機組夜間運行，因為室外溫度相比白天低，冷卻塔冷卻效果會更好，從而使得制冷效率大大提高，此外也減少了冷卻塔中的水因為周圍環(huán)境溫度較高而蒸發(fā)所帶來的損失，節(jié)約了水量。

（4） 系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性大大提高。采用動態(tài)冰蓄冷系統(tǒng)后，制冷主機可按最高效的狀態(tài)運行，動態(tài)冰蓄冷蓄冰為整個空調(diào)系統(tǒng)提供了后備冷源，系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性得到極大的提高，運行成本和維護(hù)成本也隨之降低。

參考文獻(xiàn)

[1]《蓄冷技術(shù)和蓄熱電鍋爐在空調(diào)中的應(yīng)用》吳喜平編著，同濟大學(xué)

[2]《蓄冷空調(diào)工程實用新技術(shù)》方貴銀教授編著