成都某商業(yè)建筑冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

蒲 堯 錦

(中國(guó)建筑西南設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610041)

成都某商業(yè)建筑冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

蒲 堯 錦

(中國(guó)建筑西南設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610041)

通過(guò)工程實(shí)例介紹了冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，在進(jìn)行冰蓄冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)針對(duì)工程的具體情況及特點(diǎn)選擇冰蓄冷系統(tǒng)的方式：動(dòng)態(tài)冰蓄冷或者是靜態(tài)冰蓄冷；內(nèi)融冰或者是外融冰；串聯(lián)或者并聯(lián)；主機(jī)上游或者主機(jī)下游等。

商業(yè)建筑，冰蓄冷，乙二醇

1 工程概況

本工程為成都某商業(yè)綜合體建筑，工程總建筑面積約為34萬(wàn)m2，包括地下室、裙房及兩棟塔樓。其中地下5層～地下2層為汽車(chē)庫(kù)、設(shè)備用房等；地下1層～裙房7層為超市、商業(yè)、餐飲、電影院等(總面積為15萬(wàn)m2)；兩棟塔樓分別為辦公和酒店。

本工程空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)按業(yè)態(tài)進(jìn)行劃分，大商業(yè)(包括超市)、寫(xiě)字樓、酒店、電影院四個(gè)業(yè)態(tài)分別設(shè)置獨(dú)立的空調(diào)冷熱源系統(tǒng)，其中大商業(yè)采用冰蓄冷系統(tǒng)。

2 冰蓄冷方式的選擇

2.1動(dòng)態(tài)冰蓄冷與靜態(tài)冰蓄冷

靜態(tài)冰蓄冷系統(tǒng)就是乙二醇溶液在管內(nèi)流動(dòng)，管道外側(cè)結(jié)冰的一種系統(tǒng)，冰附著在管壁上，呈靜止?fàn)顟B(tài)。這種系統(tǒng)會(huì)隨著冰層厚度的增加而導(dǎo)致熱阻增加，使制冷劑的性能系數(shù)降低的缺點(diǎn)；動(dòng)態(tài)冰蓄冷相對(duì)于制冰設(shè)備是運(yùn)動(dòng)的，具有冰層厚度小，蒸發(fā)溫度高，融冰迅速等特點(diǎn)，具有很好的節(jié)能潛力[1]。

但由于現(xiàn)階段我國(guó)動(dòng)態(tài)冰蓄冷系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用較少，應(yīng)業(yè)主要求，本工程采用實(shí)際應(yīng)用較多的靜態(tài)冰蓄冷系統(tǒng)。

2.2內(nèi)融冰與外融冰系統(tǒng)

內(nèi)融冰與外融冰系統(tǒng)均屬于靜態(tài)冰蓄冷系統(tǒng)，它們的制冰過(guò)程完全相同，區(qū)別在于融冰方式明顯不同。內(nèi)融冰方式是從用戶(hù)端回來(lái)的載冷劑在盤(pán)管內(nèi)流動(dòng)，使得盤(pán)管外的冰融化，從而降低管內(nèi)載冷劑的溫度，利用載冷劑攜帶的冷量滿(mǎn)足用戶(hù)的需要；外融冰是空調(diào)回水和蓄冰槽內(nèi)的冰直接接觸換熱，控制流量使得水溫達(dá)到用戶(hù)需要的冷凍水的溫度即可。

內(nèi)融冰為間接取冷，外融冰為直接取冷，效率相對(duì)于內(nèi)融冰更高，取冷溫度更低。內(nèi)融冰系統(tǒng)在蓄冰及融冰過(guò)程中載冷劑乙二醇溶液都在乙二醇管道里面流動(dòng)，屬于閉式系統(tǒng)，系統(tǒng)承壓比外融冰系統(tǒng)高，另外，內(nèi)融冰系統(tǒng)管路簡(jiǎn)單，系統(tǒng)控制簡(jiǎn)單，系統(tǒng)可靠性高；而外融冰系統(tǒng)其冰槽里的水直接參與系統(tǒng)循環(huán)，外融冰系統(tǒng)屬于開(kāi)式系統(tǒng)，系統(tǒng)承壓能力低，此外，外融冰系統(tǒng)為保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，需增設(shè)鼓氣泵及布水器等輔助設(shè)備，系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，控制困難，系統(tǒng)可靠性低[2]。

內(nèi)融冰系統(tǒng)應(yīng)用范圍非常廣泛，而外融冰系統(tǒng)更適合要求短時(shí)間放完冷量的工程如觀演建筑等。本工程選擇采用內(nèi)融冰系統(tǒng)。

2.3并聯(lián)系統(tǒng)與串聯(lián)系統(tǒng)

并聯(lián)系統(tǒng)如圖1所示，管路布置簡(jiǎn)單，可充分發(fā)揮制冷機(jī)組和蓄冰裝置的出率，但控制復(fù)雜，存在供液溫度不恒定的問(wèn)題。串聯(lián)系統(tǒng)如圖2所示，系統(tǒng)控制簡(jiǎn)單，供液溫度恒定，另外乙二醇溶液順次經(jīng)過(guò)制冷機(jī)組和蓄冰裝置，可加大供回液溫差，從而降低循環(huán)水泵能耗而節(jié)約能源[3]。本工程采用串聯(lián)系統(tǒng)。

2.4主機(jī)處于上游與主機(jī)處于下游

主機(jī)下游的串聯(lián)系統(tǒng)，進(jìn)入蓄冰裝置的乙二醇溶液溫度高，因此融冰效率高，可節(jié)約融冰裝置的初投資，但同時(shí)進(jìn)入主機(jī)的乙二醇溶液溫度低，而導(dǎo)致主機(jī)的冷量和效率降低。主機(jī)上游的串聯(lián)系統(tǒng)，進(jìn)入主機(jī)的乙二醇溶液溫度高，主機(jī)的冷量和效率提高，只是融冰效率降低導(dǎo)致蓄冰系統(tǒng)的初投資有所增加。本工程采用主機(jī)處于上游的冰蓄冷系統(tǒng)。

3 冰蓄冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算

3.1制冷主機(jī)及冰盤(pán)管選型

經(jīng)逐時(shí)逐項(xiàng)計(jì)算,本工程的冷熱負(fù)荷匯總?cè)缦拢嚎照{(diào)冷負(fù)荷：7 300 RT，設(shè)計(jì)日總冷負(fù)荷：75 000 RTh；空調(diào)熱負(fù)荷：9 450 kW。業(yè)主提供的商業(yè)營(yíng)業(yè)時(shí)間表明在23：00～7：00僅7層商業(yè)營(yíng)業(yè)，通過(guò)計(jì)算得出此區(qū)域冷負(fù)荷為395 RT，應(yīng)業(yè)主要求，考慮部分富裕，選擇一臺(tái)500 RT的離心制冷機(jī)組作為基載。

其中，qc為制冷機(jī)容量，RT；Qs為蓄冰容量，RTh；c1為有換熱設(shè)備的雙工況主機(jī)制冷工況系數(shù)，通常為0.8～0.95。本工程取0.94；n1為制冷機(jī)在制冰工況下運(yùn)行時(shí)間，本工程取8 h；n2為制冷機(jī)在空調(diào)工況下運(yùn)行時(shí)間，本工程取12 h；cf為制冷機(jī)制冰時(shí)制冷能力的變化率,本工程取0.62。

經(jīng)計(jì)算得出，制冷機(jī)容量qc=4 540 RT，蓄冰容量Qs=22 520 RTh。則冷熱源選型方案如下：4臺(tái)1160/745的雙工況制冷機(jī)組及1臺(tái)500的基載。選擇24臺(tái)蓄冰量為592 RT及20臺(tái)蓄冰量為462 RT的冰蓄冷盤(pán)管。

3.2乙二醇溶液及空調(diào)冷凍水供回水溫度的確定

1)進(jìn)出乙二醇板換的冷凍水供回水溫度為12 ℃/6 ℃，乙二醇溶液的溫度為3.5 ℃/11 ℃。2)冰蓄冷系統(tǒng)供冷時(shí)，進(jìn)出主機(jī)的乙二醇溶液的溫度為11 ℃/6 ℃，進(jìn)入冰盤(pán)管的乙二醇溶液的溫度為6 ℃。3)主機(jī)出水溫度設(shè)定值：制冰時(shí)：-5.6 ℃。

4 結(jié)語(yǔ)

在進(jìn)行冰蓄冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)針對(duì)工程的具體情況及特點(diǎn)選擇冰蓄冷系統(tǒng)的方式：動(dòng)態(tài)冰蓄冷或者是靜態(tài)冰蓄冷；內(nèi)融冰或者是外融冰；串聯(lián)或者并聯(lián)；主機(jī)上游或者主機(jī)下游等。在進(jìn)行冰蓄冷主機(jī)計(jì)算選型時(shí)，需首先確定建筑夜間負(fù)荷值。

[1] 馮自平.建筑節(jié)能新技術(shù)——?jiǎng)討B(tài)冰蓄冷[J].建筑,2009(3):38-40.

[2] 楊 光.盤(pán)管式內(nèi)外融冰系統(tǒng)技術(shù)運(yùn)用差別分析[J].暖通空調(diào),2010(6):76-77.

[3] 李先庭.冰蓄冷串聯(lián)系統(tǒng)節(jié)能方法分析[J].制冷技術(shù),2000(1):26-27.

AdesigningoficestorageairconditioningsystemofcommercialbuildinginChengdu

PuYaojin

(ChinaSouthwestArchitecturalDesign&ResearchInstituteLtd,Chengdu610041,China)

This paper introduces the design process of ice storage air conditioning system through engineering examples. In the design of ice storage system, the ice storage system should be selected according to the specific situation and characteristics of the project. Dynamic ice storage or static ice storage, internal melting ice or outer melting ice, series or parallel, upstream of the host or downstream of the host.

commercial building, ice storage, ethylene glycol

1009-6825(2017)30-0121-02

2017-08-14

蒲堯錦(1986- )，女，工程師

TU831.3

A