淺談冰蓄節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)在智能樓宇節(jié)能中的應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TK018 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-925X(2011)07-0052-01

摘要：在分析了智能樓宇建筑冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)后，結(jié)合一工程實(shí)例，對(duì)冰蓄節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)方案和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了詳細(xì)的分析研究。

關(guān)鍵詞：智能樓宇 冰蓄節(jié)能空調(diào)系統(tǒng) 節(jié)能降耗

國(guó)民經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，其對(duì)電能供應(yīng)總量和供電可靠性也提出了更高的要求，一方面用電負(fù)荷的不斷增加，另一方面電力系統(tǒng)電能供應(yīng)增長(zhǎng)速度卻相對(duì)滯后，加上電力負(fù)荷日晝相差較大，供配電網(wǎng)負(fù)荷率普遍較低。樓宇建筑一般在白天出現(xiàn)用電高峰，供配電網(wǎng)出現(xiàn)明顯供電能力不足現(xiàn)象，為了滿(mǎn)足智能樓宇高峰用電需求，不得不新建電廠(chǎng)、供配電設(shè)施等。而在夜間用電低谷期，電廠(chǎng)所發(fā)的電能又出現(xiàn)送不出去，電力系統(tǒng)處于低負(fù)荷低效運(yùn)行工況，從而造成大量的電能資源浪費(fèi)。從大量文獻(xiàn)資料和實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)可知，智能樓宇中由于空調(diào)系統(tǒng)所占電力負(fù)荷較大，其在運(yùn)行過(guò)程中所消耗的電能資源與樓宇建筑電力負(fù)荷用電高峰間有很強(qiáng)的重合性，因此為了降低智能樓宇建筑用電高峰與低谷間的負(fù)荷差，提高樓宇電能資源綜合利用效率，達(dá)到節(jié)能降耗的目的，建筑空調(diào)研究人員廣泛推薦在智能樓宇中采用冰蓄節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)，即在樓宇建筑用電低谷的夜間采用電動(dòng)制冷機(jī)組進(jìn)行制冷，用水的潛熱性能將電能轉(zhuǎn)換成冰的形式將冷量有效貯存起來(lái)，然后在白天用電高峰期間，將冰蓄空調(diào)系統(tǒng)的冷量釋放出來(lái)，以滿(mǎn)足整個(gè)智能樓宇建筑物空調(diào)系統(tǒng)或其它生產(chǎn)工藝全部或者大部分冷量需求，從而將智能樓宇供配電系統(tǒng)中夜間低谷電能資源向白天高峰電能資源轉(zhuǎn)移，通過(guò)冰蓄節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)對(duì)電能資源的峰谷轉(zhuǎn)移，合理利用電能資源，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

1 冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)

隨著我國(guó)城市建設(shè)步伐的不斷加快，智能樓宇建筑對(duì)電力供應(yīng)需求也日益增多，高峰不足而低谷過(guò)剩是目前我國(guó)智能樓宇建筑供配電系統(tǒng)面臨的主要問(wèn)題。由此，各級(jí)電力部門(mén)為了提高供配電系統(tǒng)電力負(fù)荷率，達(dá)到移峰填谷、降低電能資源浪費(fèi)的目的，紛紛出臺(tái)相應(yīng)電價(jià)激勵(lì)機(jī)制，鼓勵(lì)電力用戶(hù)根據(jù)實(shí)際情況選取科學(xué)合理、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的用電方案，多用夜間低谷電能。冰蓄冷節(jié)能空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)是智能樓宇建筑設(shè)計(jì)中一種常用的潛熱蓄冷節(jié)能技術(shù)措施，其實(shí)質(zhì)就是夜間低谷期利用制冷機(jī)組將空調(diào)系統(tǒng)水媒介由液態(tài)轉(zhuǎn)換成固態(tài)冰的過(guò)程，是整個(gè)制冷空調(diào)系統(tǒng)在溫度為結(jié)冰點(diǎn)0℃環(huán)境條件下，通過(guò)電能資源的轉(zhuǎn)換釋放出相應(yīng)的能量(即從制冷機(jī)組中獲得相應(yīng)的冷量)從而將水媒介轉(zhuǎn)換成固體冰將低谷期電能資源有效轉(zhuǎn)換以冰冷量形式有效儲(chǔ)存起來(lái)。在白天又從外界獲取相應(yīng)的熱量資源，并在制冷空調(diào)系統(tǒng)溫度保持不變的情況下將冰轉(zhuǎn)換成水，同時(shí)釋放冰中的冷量。為了使制冷空調(diào)系統(tǒng)蓄冷槽或某種特定容器中的水媒介能夠形成固體冰，將能量以冰冷量?jī)?chǔ)存起來(lái)，空調(diào)系統(tǒng)中制冷機(jī)必須提供溫度為-3～9℃的熱量資源傳遞媒介，這比樓宇建筑中使用的常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)用冷凍水的溫度要低很多，因此，在進(jìn)行冰蓄空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)給根據(jù)智能樓宇建筑不同冰蓄冷技術(shù)特性要求，合理選用能制冰的制冷機(jī)型號(hào)和容量，并按照相關(guān)規(guī)范要求形成一整套完善冰蓄能節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。在高層樓宇建筑冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)蓄冷槽中，系統(tǒng)蓄冷容量取決于整個(gè)冰蓄空調(diào)系統(tǒng)中冰對(duì)于水最終所占比例大小，從大量文獻(xiàn)資料和實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)可知，智能樓宇冰蓄節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)其蓄冷體積通常設(shè)計(jì)為0. 02-0.03立方米每千瓦時(shí)，此時(shí)整個(gè)冰蓄節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)所能達(dá)到的能源轉(zhuǎn)換利用效率最高。冰蓄冷節(jié)能技術(shù)在智能樓宇空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用，可以制取1～3℃的低溫水供樓宇建筑空氣處理通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)使用，從而使通風(fēng)空調(diào)的送風(fēng)溫度在較小能源消耗前提下滿(mǎn)足樓宇建筑內(nèi)部環(huán)境空氣溫度和濕度要求，降低通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的溫差值，從而有效降低智能樓宇建筑內(nèi)部空調(diào)系統(tǒng)綜合運(yùn)行費(fèi)用，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

2 實(shí)例分析

2.1 冰蓄節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)方案。

某智能樓宇工程為地上16層，地下停車(chē)場(chǎng)一層，建筑物總面積為332000m，建筑物總高度為65.35米，此智能樓宇建筑為綜合性公共建筑，包括：會(huì)務(wù)中心、城市規(guī)劃展廳、以及辦公等功能。通過(guò)系統(tǒng)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì)算知本工程總耗冷量為26000KW，總耗熱量為23500KW。為了滿(mǎn)足工程制冷負(fù)荷需求，樓宇空調(diào)系統(tǒng)夏季設(shè)計(jì)總冷負(fù)荷為26000KW，并考慮到整個(gè)樓宇建筑空調(diào)系統(tǒng)的同時(shí)使用率，按照相關(guān)規(guī)范要求選取同時(shí)使用系數(shù)為0.9，在最終設(shè)計(jì)方案中尖峰冷負(fù)荷考慮為23500KW。從該工程的使用功能可知，該公共智能樓宇建筑其空調(diào)負(fù)荷主要集中在白天上班時(shí)間，晚上由于工作人員的減少其負(fù)荷較低，因此在進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，該智能樓宇空調(diào)系統(tǒng)非常適合選用冰蓄節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)，利用夜間樓宇建筑供配電系統(tǒng)低谷電能資源制冰蓄能，有效避開(kāi)樓宇建筑白天用電高峰，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。該工程為大區(qū)域分時(shí)段供冷模式，其空調(diào)系統(tǒng)末端可以采用5.5℃～12.5℃的大溫差供回水節(jié)能方案，可以有效減少空調(diào)系統(tǒng)循環(huán)水泵流量及管道管徑，從而有效降低該智能樓宇工程空調(diào)系統(tǒng)建設(shè)初期投資和后期運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

2.2 冰蓄節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益分析。

根據(jù)該智能樓宇建筑空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷需求，需用2臺(tái)功率為4576kw的離心式冷水機(jī)組和2臺(tái)功率為4188.4kw的雙工況螺桿冷水機(jī)組作為整個(gè)樓宇建筑空調(diào)系統(tǒng)的主要制冷功能設(shè)備，并配置儲(chǔ)冰設(shè)備、冷卻塔、一次冷凍水泵等其它功能設(shè)備，整個(gè)系統(tǒng)總造價(jià)約為2400萬(wàn)元。為了提高供配電系統(tǒng)的負(fù)荷率，該地區(qū)電力公司采取分時(shí)段電價(jià)激勵(lì)機(jī)制，鼓勵(lì)電力用戶(hù)根據(jù)自我情況，盡量選用低谷經(jīng)濟(jì)電能資源。根據(jù)電力公司提供的數(shù)據(jù)信息可知，該地區(qū)分時(shí)段電價(jià)為：高峰時(shí)段（8:00-11:00；18:00-23:00），其電價(jià)為0.93元/度；平電時(shí)段（7:00-8:00；11:00-8:00），其電價(jià)為0.52元/度；低谷時(shí)段（23:00-7:00），其電價(jià)為0.31元/度。

該智能樓宇建筑采用冰蓄節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)和常規(guī)中央空調(diào)系統(tǒng)，其初始投資分別為2648.23萬(wàn)元和2518.82萬(wàn)元，而在夏季的運(yùn)行費(fèi)用分別為235.52萬(wàn)元和387.37萬(wàn)元。也就是說(shuō)采用冰蓄節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)雖然在初始投資上要比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)高129.41萬(wàn)元，但在實(shí)際運(yùn)行費(fèi)用上卻要少151.85萬(wàn)元，也就是冰蓄節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)在一年運(yùn)行后就能收回初始投資多出的成本。

3 結(jié)束語(yǔ)

冰蓄節(jié)能冷空調(diào)系統(tǒng)雖然初始投資較高，但在后期運(yùn)行過(guò)程中可以節(jié)省空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用，且整個(gè)系統(tǒng)綜合自動(dòng)化水平較高，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班值守運(yùn)行要求，運(yùn)行安全可靠、節(jié)能經(jīng)濟(jì)，是智能樓宇建筑中一種較好的空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能設(shè)計(jì)方案。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉衛(wèi)華.制冷空調(diào)新技術(shù)及發(fā)展[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004

[2] 東一.蓄冷技術(shù)在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用分析[J]．邵陽(yáng)學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，2(1)：63-65