张磊
广州城建开发设计院有限公司
摘要：介绍了广州某制药厂水蓄冷改造工程的系统设计及经济性分析，结果表明，对实行峰谷电价政策的地方，水蓄冷系统对既有空调系统的改造有较大的可实施性，具有较大的节省空调运行费用的潜力，初投资回收期短。
关键词：水蓄冷；节能改造；系统设计；经济性分析
引言
随着工业的发展和人们生活水平的进一步提高，空调用户逐年增长，相应的电力消耗增长也很迅速。由于电力需求的多样性和不确定性，使得按满足客户最大需求设置的发供电能力，在需求低谷时段大量被闲置，不仅增加了发供电成本，而且也增加了客户的电费负担。为了改善这个状况，国家在各地陆续出台相关政策，实行峰谷电价政策，鼓励用户侧“移峰填谷”。
水蓄冷空调是对既有空调项目的节能改造，响应“移峰填谷”政策的较好方式之一。
本文结合笔者设计的广州某制药厂水蓄冷空调节能改造工程，对水蓄冷空调系统设计进行阐述，对方案的经济性进行简要的分析。
1工程概况
广州某制药厂，包括青霉素楼、头孢楼、综合楼等三栋独立的生产大楼，总空调面积约2万㎡。各大楼在首层均设有各自独立的制冷机房。
2改造条件
2.1 峰谷电价
该项目申请到的峰谷电价为：谷段（0：00~8：00）0.32元/kwh，平段（8：00~14：00，17：00~19：00，22：00~00：00）0.61元/kwh，峰段（14：00~17：00，19：00~22：00）0.95元/kwh。
2.2 冷源
原各机房各有3台120-225RT不等的螺杆机或数码涡旋模块机，总共装机容量为1614RT。主机使用年限不长，性能较好。
2.3 水蓄冷罐建造场地
在厂区青霉素生产楼与综合生产楼之间有一绿化带闲置，可建造两个共约4000m³的蓄冷罐。
2.4 末端连接形式
由于早期的空调末端大部分采用三通阀，若采用三通阀，则需要在对冷源进行水蓄冷改造时尚需将每个末端的三通阀改为二通阀。在现场我们发现，原有的末端均是采用二通阀。
3系统设计
3.1 系统的集成方式
根据冷水机组是否间接供冷，可将水蓄冷系统划分为全开放式、半封闭式和全封闭式三种。
全开放式系统：是指冷水机组在电力低谷时段蓄冷时，通过管路上开关阀动作从外部水系统切入与水池连接的板换以内，待蓄冷完毕，再把冷水机组切出与外部系统相连进行直接供冷，或者水池对末端直接供冷，即不通过板换相连。国际上通行的做法是在水池液面与系统最高点的垂直距离不超过58米情况下，可以考虑采用全开放式系统集成方法。在全开放式系统中，由于冷水机组的切入切出，水池液面与系统最高点的垂直距离超过58米（0.6MPa）时，单向受压阀门的密封性、动作灵活性都将受到影响，特别是切断装置关闭不严或误操作情况下，将引发系统内冷冻水急速泄往底部水池，水池溢水可造成地下室电气淹没等安全事故。因此，国外一般以58米为界，超出此高度，严禁采用此系统集成方式。
半封闭式系统：系统相对高度超过58米，蓄冷用冷水机组不宜切出换热器一次侧，供冷时通过板换进行间接供应，而非蓄冷机组为避免间接供冷带来的制冷效率降低，可设置于换热器二次侧，进行直接供冷。这种系统中换热器两侧均有冷水机组供冷，称为半封闭系统。存在峰、平、谷三段电价的地区，有时为了进一步降低第二轮力峰段的运行费用，有必要进行平段循环再蓄冷，则必须采用半封闭系统。
全封闭系统：由于蓄冷时间限制，系统中所有冷水机组均需参与蓄冷方能使水池完全蓄冷，而系统相对高度又超过58米，此时冷水机组供冷时通过板换进行间接供应。存在峰、平、谷三段电价的地区，有时为了进一步降低第二轮电力峰段的运行费用，有必要进行平段循环再蓄冷，则必须采用全封闭系统。
本改造工程蓄冷水罐建造在地面上，水罐内的液面高度与空调末端高度差约10m左右，为提高冷量利用率，因此采用蓄冷水罐直接供冷的全开放式系统。其系统原理图如下：
4.5 投资回收期
D=初投资/年节省费用=200.5/76.7=2.6（年）
该水蓄冷改造工程仅需2.6年就可以收回初投资费用。
5.结语
该改造工程是利用原来的空调冷源系统进行水蓄冷改造，充分利用了现有条件，蓄冷罐提供的冷量占电力高峰时空调冷负荷的85%左右，“移峰填谷”效果明显。
如果蓄冷的冷水机组采用7℃的常规出水温度，则系统的耗电量基本不会增加。
在峰谷电价差较大的情况下，采用水蓄冷系统，对既有空调冷源系统进行节能改造，投资回收期会很短，值得推广应用。
参考文献
[1] 严德隆 张维君 空调蓄冷应用技术[M].北京 中国建筑工业出版社.1997.
[2] JG J158-2008.蓄冷空调工程技术规程.[S]北京 中国建筑工业出版社.2008.
论文作者:张磊
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年1期
论文发表时间:2019/5/6
标签：系统论文; 电价论文; 空调论文; 水池论文; 冷水机组论文; 开放式论文; 水罐论文; 《建筑学研究前沿》2019年1期论文;