摘要：空调冰蓄冷有利于国家，可以削峰填谷，平衡电网压力；减少国家电站建设投资。就用户而言，冰蓄冷可以减少设备装机容量；减少一次性电力投资费用；利用分时电价，节省运行电费，更加经济。区域集中供冷放大了冰蓄冷优势，选用大型设备，系统更稳定高效；不同工况，多种运行设置，具有更高的灵活性和可靠性。本文以天津滨海新区中心商务区于家堡金融区起步区集中供冷的北能源中心项目为例，简单分析区域集中供冷的设计及节能。
关键词：区域集中供冷；冰蓄冷；节能
1概念
1.1区域集中供冷
就是在一个建筑群设置集中的制冷站，制备空调冷冻水，再通过循环水管道系统，向各座建筑提供空调冷量。如此各座建筑内不必单独设置空调冷源，从而避免到处设置冷却塔。由于各座建筑的空调负荷不可能同时出现峰值，集中制冷站中制冷机的装机容量会小于分散设置冷机时总的装机容量。
1.2空调蓄冷技术
就是在电力负荷低的夜间用电低谷期，用电动制冷机制冷并将冷量以冰（或其它变相材料）的形式将冷量储存起来，在电力高峰期的白天充分利用夜间储存的冷量进行供冷。蓄冷技术的特点就是转移制冷设备的运行时间，减少白天的峰值电负荷，达到电力移峰填谷的目的，同时由于利用夜间的廉价电，降低了运行费用。
2区域集中供冷的适用范围
?年供冷需求较大的地区；
?新建功能区，确定区域集中供冷策略并得以实施；
?改造区域，出于区域现状限制及避免对现有景观破坏的考量；
?有分时电价的加持的地区；
3冰蓄冷
空调制冷用电量极大，与气候变化息息相关，据统计，在最热的天气时段，空调制冷用电量可接近地区用电负荷的40%，对电网的负荷产生极大影响。面对日益发展的用电需求，为合理用电，解决电力负荷的电力负荷的峰谷差现象，国内部分电网、城市采用分时电价的收费政策。空调蓄冷在实际运行中，采用低电价时段蓄冷，高电价时段释放冷源的运作方式，合理用电，不仅可以缓解地区的电力负荷峰谷差，削峰填谷；同时减少了区域空调系统的总装机容量，节约用户的运行成本。
冰蓄冷是空调蓄冷中最常见的一种。采用冰蓄冷技术制冷设备的装机功率小于常规空调系统；由于增加蓄冰槽，板式换热器和乙二醇泵等设备，空调蓄冷系统的一次投资比常规技术要高。但由于装机容量减小，计入供电增容费等投资，两者投资可能相当；空调蓄冷技术的运行费用由于电力部门实施分时电价，比常规空调运行费用低，分时电价差值越大，用户得益越多；根据2012年10月1日颁布实施的《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012中8.8.2条规定：采用区域供冷方式时，宜采用冰蓄冷系统。
国内自二十世纪八十年代末，已有北京中关村科技园等区域采用冰蓄冷集中供冷，项目至今运行良好并取得了较好的社会经济效益。本文以天津滨海新区中心商务区于家堡金融区起步区集中供冷中心项目为例，简单分析区域集中供冷的设计及节能考量。
4.立项背景
于家堡区域规划伊始，针对区域内已有电厂用电吃紧状况，集中供冷即纳入规划研究的范畴。区域内规划设计能源中心，以冰蓄冷提供区域集中供冷，实现电网“削峰填谷”，缓解高峰电力压力、减少区域新建电厂投资，减少电厂侧空气污染物的排放。
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经技术经济比较，区域供冷中心建设与单体建筑自建分散式的供冷系统相比，由于选用大容量机组，设备效率更高；多台机组系统更容易实现高效率运行；供冷中心配置专业化的管理，预计可以节约15%～25%能源消耗。同时，整个区域的冷却塔、循环泵等设备的集中设置，利于采用更有效的措施降低设备噪音、振动及环境污染。
对于起步区内的商业楼宇而言，由于采用区域供冷，经测算单体建筑可以节省约75%单体能源中心站房面积，省下的面积可以产生经济效益；同时还能实现楼宇零排放及环保效果，有利于建筑物内部空间的有效利用及区域生态环境的保护，为单体建筑申请绿色建筑提供支持。
5项目设计
北能源中心为于家堡起步区的十二座在建及规划中的建筑单体提供供冷服务，设计供冷面积110万平方米，供冷半径550米。北能源中心占地面积约4900平方米，建筑面积约1万平方米。地下一层夹层为参观走廊、控制室、网络机房、UPS室等，地下一层为能源站房及变配电间，地下二层为泵房、蓄冰槽及办公用房等。地下二层的长方形蓄冰槽深达6米。
北能源中心供冷工艺设计工况为主机优先的冰蓄冷系统：串联系统、主机上游、外融冰、分量蓄冰。系统配置两台离心式电制冷冷水机组作为基载机、八台离心式双工况电制冷冷水机组作为制冷主机；能源中心内的设备计划根据起步区建筑冷负荷需求的增加分步安装启动。
设计供冷期为每年5月1日至9月30日（5个月），期间可以根据单体建筑的负荷需求提供24小时供冷。每年的其他时间段初始设计为非供冷时段，运行后也可以根据需求提供供冷，在冷却塔的选型上考虑了适用于冬季运行的防冻措施。
能源中心所需的冷却塔规划安装于附近的三个地块。在地块单体设计时即考虑其裙房上冷却塔的安装及相应的降噪环保设施、周边的景观维护。
区域供冷外网由能源中心统一建设，供冷中心以承诺的价格和能效向区域内商业金融楼宇提供冷源。单体建筑仅需配置末端换冷站，根据实际用冷需求采购冷量。
6系统选择
设计伊始，对能源中心选用开式或闭式系统进行了研讨。
开式供水可实现更低的供水温度，更大的供、回水温差，从而降低管网及末端系统投资与输配能耗。在同样供水温度下，提高冷水机组能效、降低运行成本。
但由于于家堡区域总体规划的城市特征为小街廓、密路网、高用地强度、高容积率设计，能源中心规划建设在地下。由于蓄冰槽位于地下二层，位置较低，与规划中的室外供冷管网及每个建筑单体内的供冷换热站存在竖向高差，若蓄冰槽开式供水，可能产生系统水倒灌现象。如此就需要在系统中设置大量止回阀及电动阀，在水泵或者系统停运时，自动连锁电动阀关闭，以保证管网的水不会倒流至蓄冰槽，对系统设备及自控要求较高。蓄冰槽位于地下二层，低于室外排水管网，不利于自然排水，一旦电动阀或自控系统失灵，管网水倒流会淹及机房，造成无法弥补的损失。
充分考虑系统运行的安全、可靠性后，能源中心采用了闭式供水方式。
7水泵节能
北供冷中心投入使用后可以满足于家堡金融区起步区内所有楼宇的集中供冷需求，成为目前亚洲地区最大规模的供冷中心。由于项目系统大，水泵的运行节能非常重要。根据专家意见，水泵选型时特别对水泵特性曲线的形式提出要求。要求水泵的曲线的高效区尽可能宽些。水泵采购技术规范对效率的描述参照国家标准，对A效率和B效率分别提出要求，A效率越高越好，B效率越低越好。
对于一次侧的水泵，鉴于供冷项目特点，存在大负荷和小负荷相差很大的情况，设计选用了变频水泵。但考量当负荷较低，水泵电机低速运行会形成电流超标，水泵采购时要求供应商在水泵的泵头、水泵联轴器之外，加装散热风扇，使水泵可以在低频率下运行。当水泵运行过程中，电机频率低于35Hz时，启动该风扇，用于电机降温。
8结语
随着社会经济的飞速发展，空调系统在社会生活中的应用越来越广泛，空调系统的能源消耗也逐渐增加。暖通空调系统的能源消耗在建筑能源消耗量中占据最大比重，暖通空调系统的节能设计具有非常重要的意义。从设计角度，对项目的整个生命周期进行节能考量，具有重要意义。
参考文献：
[1]严德隆，张维君主编 空调蓄冷应用技术，北京：中国建筑工业出版社1997
论文作者:哈玲丽
论文发表刊物:《防护工程》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/16
标签：区域论文; 水泵论文; 系统论文; 中心论文; 负荷论文; 能源论文; 空调论文; 《防护工程》2018年第1期论文;