冰蓄冷空调系统的设计与应用汇总.docx
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冰蓄冷空调系统的设计与应用汇总
中央空调市场・2007年6月(上)
栏目主持人
李大为
冰蓄冷空调系统的设计与应用
行业前沿
HangyeQianyan
冰蓄冷技术,即是在电力负荷很低的夜间用电低谷期,采用制冷机制冷,利用蓄冷介质的显热或者潜热特性,用一定方式将冷量存储起来。
在电力负荷较高的白天,也就是用电高峰期,把储存的冷量释放出来,以满足建筑物空调或生产工艺的需要。
冰蓄冷系统的主要优点有:
(1)转移制冷机组用电时间,起到了转移电力高峰期用电负荷的作用;(2)冰蓄冷系统的制冷设备容量和装设供率小于常规空调系统;(3)冰蓄冷系统的运行费用由于电力部门实施峰、谷分时电价政策,比常规空调系统要低,分时电价差值越大,得益越大;(4)冰蓄冷系统中制冷设备满负荷运行的比例增大,状态稳定,提高了设备利用率。
冰蓄冷系统的主要缺点是一次性投资比常规空调系统要高。
如果计入共电增容费及用点集资费等,有可能投资相当或者增加不多。
冰蓄冷技术是利用峰谷电价的差别将用电高峰时的空调负荷转移到电价较为便宜的夜间,从而节约运行费用,缓解目前“电力不足、电量有余”的状况。
但是,传统的冰蓄冷空调系统只能节省运行费用而不节能,从能量利用角度来看,实际上是一种耗能系统。
要想冰蓄冷技术真正得到推广,首先要实行峰谷电价政策,继续拉大峰谷电价差。
其次,解决冰蓄冷系统较常规系统的能量损耗和减少增加的初投资问题。
冰蓄冷在国内的整体应用状况如何?
设计师们如何评价冰蓄冷系统?
当前冰蓄冷系统在项目应用中存在的问题有哪些?
在设计中应该注意哪些事项?
设计师们对于当前冰蓄冷系统厂家如何评价?
对冰蓄冷的发展前景如何认识?
设计师们想给冰蓄冷系统厂家提哪些意见和建议?
本期[设计沙龙栏目]“冰蓄冷空调系统的设计与应用探讨”专题,得到了全国各大设计院的暖通设计师的支持参与,由于版面原因,我们选录12位具有代表性的设计院专家的观点与读者分享。
前
言
栏目是《中央空调市场》杂志2007年为设计院暖通设计师们专门开设的新增主力栏目之一。
本栏目每期选择一个设计话题向全行业的暖通设计师们征集观点,并选择其中具有代表性
的观点刊载出来,与行业读者交流。
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机电信息2007年第16期总第154
期专家观点
行业前沿
HangyeQianyan
我曾经设计过冰蓄冷项目,但是平时接触得不多。
冰蓄冷技术,既在电力负荷很低的夜间电价低谷期,采用电动制冷机制冷,利用蓄冷介质将冷量储存起来,在电力负荷较高的白天,也就是电价高峰期,把储存的冷量释放出来,降低用户运行费用。
冰蓄冷中央空调主要是由冰提供冷源的中央空调系统,相对于常规中央空调增加一个蓄冰装置。
主要功能是能减缓用电高峰紧张,而且比常规空调系统每年节约运行费用40%~50%。
冰蓄冷的主要特点是:
(1)
使用灵活,过渡季节、节假日或下班后可融冰供冷,无需开主机,节能效果明显。
(2)
具有应急功能,提高空调系统的可靠性。
(3)提高室内空气品质,长期使用可避免空调综合症产生。
一般应用于具有分时电价地区的医院、宾馆、商场、办公楼宇、住宅小区、工矿企业以及其他对供冷可靠性要求高的场所。
目前世界发达国家都已经或正在使用冰蓄冷空调,我国目前实施推广的省市有北京、湖北、河南、湖南、江苏、浙江、广东等,尤其是在以广东为中心的华南地区,每年使用中央空调的时间长达9—10个月,使用冰蓄冷空调无论在经济效益上,还是社会效益上,意义都很大。
其发展前景还是很不错的。
同济大学暖燃研究所博士韩星
天津市冰蓄冷项目很少。
据我了解,2000年天津电力医院做了一个冰蓄冷项目,当时天津电力供应比较紧张,做冰蓄冷项目是为了缓解电网峰段电力供求矛盾,也算是一种节能模式的尝试。
但是现在天津的电力供应状况大为好转,天津电力医院的冰蓄冷系统闲置不用,改用为直接使用普通空调了。
从结构上讲,冰蓄冷系统的主要特征是比传统空调多了一套制冷设备。
但制冷系统和传统的系统基本上是一样的,主要是利用水的显热和冰相变过程的潜热迁移等特征,充分利用电网低谷机蓄冷,在电网用电高峰时释放冷量,以缓和电力供求矛盾,达到“移峰填谷”的目的。
冰蓄冷系统的优点在于省电节能,而缺点在于多加了一套系统造成了扩大占地,同时要和普
通空调有很好的匹配、自控要求高、水管和风道的保温要求高等。
因为我国电力消耗大,冰蓄冷有助于缓解电力需求矛盾而且节能量大,冰蓄冷空调的发展前景还是很好的。
国家在一些地区陆续实行分时电价政策,峰谷电价比约在2~5之间,从政策上支持蓄冷技术发展。
当地区峰谷电价比大于1∶3就有必要把冰蓄冷作为工程的参选方案来考虑。
国内杭州地区冰蓄冷技术发展比较早,华电华源工程有限公司的产品技术比较领先。
冰蓄冷的市场前景还是很好的,关键是厂家在推广方面应该转变观念,多和各地区的电力部门沟通,了解当地的供电政策和用电状况,并进一步开发节能技术。
天津市市政工程设计研究院总工李建兴
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中央空调市场・2007年6月(上)
我曾设计过南京东郊宾馆项目,该项目采用的是华电华源的冰蓄冷冰球技术,工程项目3950RT,尖锋负荷达到4600kW。
作为一种平衡电网昼夜峰谷差的优势技术,冰蓄冷空调在浙江运用得还可以,但与冰球技术相比,盘管的运用较多,如浙江的富春江等。
目前,“移峰填谷”成为冰蓄冷空调的一个最大优势,尤其在具有电力优惠政策的区域,这种优势更明显,如浙江、江苏等。
其次,冰蓄冷技术能为客户提供高品质的能源。
虽然普遍认为前期的一次性投资比常规空调大,估计高出10%~20%,
但冰蓄冷系统的回收周期很短,大约2—3年就可以把前期的投资高出部分回收。
最大的缺点是目前冰蓄冷空调的大规模普及率还不够,这需要企业在进行市场推广的过程中,注意与用户之间的交流。
其次就是机组比常规空调占地面积大。
蓄冰技术目前已经是一种比较成熟的技术,在实
际项目应用中要注意的主要是自控系统上自控温度的调节,以及电动调节阀精度的控制。
在设计时要注意的是水泵的扬程、流量等。
在能源紧张的今天其前景应该是很广阔的。
在实行峰谷电价改革的区域运用好,另一方面也需要政府的大力支持。
蓄冰空调系统的核心部件是蓄冰装置,目前我国采用的主要是盘管和冰球这2种成熟的冰蓄冷技术。
冰球技术上,有华源、西亚特等品牌;盘管技术按不同的材质,BAC的钢制盘管和华电华源的塑料盘管都是市场比较认可的。
在不同的技术方面,各有各的优势,只是制作工艺上有些区别而已,冰蓄冷技术在中国已经有了10多年的发展时间,但相比国外20—30年的技术历程,起步还是晚了点。
但在信息化的今天,这种起步上的差距已经不明显了。
行业前沿
HangyeQianyan
河北地区这方面的工程还是有一些的,本设计院也设计过这样的项目,但都是几年前的事情了。
我了解这样一个冰蓄冷项目,是河北省保定商场,建筑面积24000m2,空调面积19000m2,设计冷负荷787RT,蓄冷量1653RTH,选用西冷外结冰管式蓄冷器。
冰蓄冷空调和地热一样,都是近些年由于能源紧张而逐渐受到重视的,国外这方面的技术早就有了,而且比较成熟。
在国内,杭州华电华源和清华同方等技术走在行业前列。
目前河北的峰谷电价比略高于1∶2。
由于比值不是很高,在冰蓄冷技术的市场推广方面还不是很热。
冰蓄冷的优点是众所皆知的,而它存在一次性投资比较高、设计和管理要求高的缺点。
应用冰蓄冷,首先要求峰谷电价比大,有经济必要。
举个例子:
以某地建筑
面积22000m2的办公大楼为例,夏天设计日空调的高峰负荷2616kW,空调使用时间为8:
00—18:
00,年使用时间为135天,冰蓄冷空调比常现电制冷空调系统初投资增加16%,而年运行费用减少38%,初投资增加费用的投资回收周期约为3年,然后是一个具体安装蓄冰设备和普通空调匹配的问题,还有对于管理系统的要求也很高。
冰蓄冷技术的推广既是一个行业性的问题,又是一个国家政策的问题。
它的推广工作在于国家和厂商的共同努力。
从节能的角度上考虑,国家有必要加大政策宣传和呼吁力度;有必要给厂家提供政策性倾向,通过电力系统为厂家提供必要的帮助。
而厂家应该更好的提高节能技术,根据全国不同区域条件,推广产品。
杭州华电华源环境工程有限公司工程师王念赛
河北省建筑设计研究院总工方国昌
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机电信息2007年第16期总第154期据我了解,甘肃省至今还没有冰蓄冷技术项目应用,不过在陕西省有几个项目应用得很成功,我们还去参观过,其中典型的是西安交通大学空调项目,采用西亚特冰蓄冷机组。
冰蓄冷空调就是利用用电低谷时段制冷机组制冰,将冷量蓄存起来。
第二天在用电高峰时段,化冰取冷,以供空调系统的需要。
该技术是20世纪90年代以来在国内外兴起的一门实用综合技术,从社会效应来看,由于对电网的电力起到“移峰填谷”的作用,有利于整个社会的资源优化配置;同时,从经济性角度出发,国内不断加大峰谷电价的差额,使蓄冷空调用户
的运行电费大幅下降。
因此推广使用冰蓄冷中央空调是一项利国、利民、利己的三赢举措。
对于业主来说,选择空调系统的主要原则之一就是经济性,包括初投资和运行维护费用。
制约冰蓄冷技术发展的因素是多方面的,主要是冰蓄冷技术初投资较大,此外,在城市地价节节攀升的今天,其占地面积大。
由于我们西部地区能源相对充裕,不像东部地区能源短缺,冰蓄冷技术发展缓慢。
不过欣喜的是现在甘肃省委、政府鼓励使用冰蓄冷技术,并给予经济扶持,省委大楼就打算采用冰蓄冷技术。
冰蓄冷空调目前在湖北省应用比较广泛。
应用形式各异,包括酒店、宾馆、超市、商场、办公楼、医院和商住小区等。
蓄冰系统包括并联系统、串联系统(主机上游和主机下游)。
相对比较传统空调系统,冰蓄冷空调有以下一些明显优点:
(1)利用电网谷段电力,平衡电网负荷,减缓发电
厂和供配电设施的建设,提高电厂的运行效率。
(2)制冷机装机容量减少,减少电力增容费和供电设备费以及每年运行的基本电费。
(3)利用峰谷段电力差价,降低空调运转费用。
(4)冷冻水供水温度可降到1~4℃,能实现低温送风,节约空调末端用电功率和设备费用。
行业前沿
HangyeQianyan
在浙江区域,冰蓄冷产品比较多,运用情况相对全国来说还可以,如华源、西亚特还有特灵等都有项目。
冰蓄冷技术的运用与否主要取决于甲方,只要甲方对这项技术感兴趣,冰蓄冷技术在项目中的运用就有可能。
我以前设计过杭州的一个软件大厦,起初设想用的是常规的空调,后来考虑华源的冰球技术,最后由于甲方不感兴趣而采用了顿汗布什的冷水机组。
相反的是,如杭州交通银行,其对冰蓄冷技术很感兴趣,在设计的时候还派专门的人员到国外进行考察和学习,所以最后采用的是冰蓄冷冰球技术,其自控系统还是浙江东方建筑设计院直接设计配备的。
冰蓄冷技术有其自身的优势,尤其在具有峰谷电力政策的区域,效果明显。
国家曾经也鼓励该项技术,在现在燃气资源紧缺的情况下,政府还是大力扶持的。
不过在现实中该项技术的运用并不普及,我想最大的可能性是企业对这项技术的推广力度不够,宣传不广。
从长期的运用来看,虽然冰蓄冷技术前期投资高,但后期的回报还是很快的。
从管理上说,冰球技术要比盘管技术方便。
但总体上来看,冰蓄冷技术具有晚上蓄冰的过程,需要配置专门管理人员来管理,所以相比其维护管理费用较高。
目前,自动化控制技术应该能有效缓解这个问题,从而推进冰蓄冷技术发展。
浙江东方建筑设计院总工李佐贤
甘肃省建筑设计研究院院副总徐树声
中南建筑设计院许玲
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中央空调市场・2007年6月(上)
行业前沿
HangyeQianyan
在我之前的工作中,没有设计过冰蓄冷项目,但对冰蓄冷项目有所了解。
冰蓄冷主要的优点是“移平峰谷”缓解电力需求矛盾,即是在电力负荷很低的夜间电价低谷期,采用电动制冷机制冷,利用蓄冷介质将冷量储存起来,在电力负荷较高的白天,也就是电价高峰期,把储存的冷量释放出来,以满足建筑物空调或生产工艺的需要,降低用户运行费用。
另外还有节能省电的作用,但由于冰蓄冷相当于比普通空调多加了设备,在设计方面比较麻烦一些,而且占地大,要求匹配比较高,在当前电力比较充足的情况下,多增加一个冰蓄冷设备是不合算的。
冰蓄冷另外的一个优点主要是节能、平峰谷。
利
用蓄能技术可移峰填谷,平衡电网负荷,提高电厂发电设备的利用率,降低电厂运行成本,节约电厂电网的基础建设投入。
利用峰谷电价差,可减少空调年运行费用40%~50%。
降低冷水机组容量,减少配电容量与配电设施投资。
使用灵活,过渡季节、节假日或下班后可融冰供冷,无需开主机,节能效果明显。
具有应急功能,提高空调系统的可靠性。
北京前几年的电力矛盾比较大,这方面的项目还是有一些的。
冰蓄冷的前景还是很好的,因为我国是个能源需求大国,暂时国家还不会出台和热泵应用补贴政策。
据了解,目前北京市场上的主要冰蓄冷品牌有清华同方、西亚特、高灵能源、广州贝龙等。
我设计过冰蓄冷项目,是南京的一个滑冰室。
据我了解,冰蓄冷项目在南京地区的应用不是很普遍,比较知名的是太阳宫等项目。
冰蓄冷的主要优点是整体的运营成本比较低,经济性比较高,但缺点也比较明显,如一次性的投入很大,占地面积广。
目前,节能规范的出台引起了普遍关注,客观的说,冰蓄冷的COP比较低,相应的综合能效比也比较低。
一般来说,峰谷电价差越大,其节能效果越好。
在实际的项目应用中,经济性的考虑比较重要,另外,也要根据使用功能来设计。
蓄冷的时间一般是晚上9点到早上7点,这也切合了很多场所晚上不营业的实际情况。
除了要考虑经济性和使用功能外,负荷的配比问题也是一方面,如正常使
用的费用为多少、配合使用的运行方式如何等等。
从节能的效果考虑,冰蓄冷适用的项目不是很多,我以前做过的一个项目是6000m2的饭店,一般来说面积要在10000~20000m2比较合适,否则占地面积太大。
我认为,冰蓄冷的发展前景应该是不错的,一个比较好的项目,应该尝试采用新的材料从而使其节能效果更好一些。
市场上主要的冰蓄冷品牌为杭州华源、美国西亚特、五洲中天等。
目前,国内企业的冰蓄冷产品的机器大都是进口的,产品已经比较成熟了,还有发展的余地。
建议厂家在宣传和产品结构上下一番功夫,许多厂家在推广上还是有所欠缺的。
(5)冷却塔、冷却水泵配管等辅助设施减少,节约投资和运行费用。
(6)具有应急冷源,利用建筑物自备电源,可不间断使用,提高其可靠性。
可见采用冰蓄冷空调系统,经济效益非常明显,又很好的解决峰谷差问题,确实是利国利民的一种较为
理想的空调系统。
伴随着冰蓄冷技术的发展,深入研究冰蓄冷空调技术已经成为业界的焦点课题。
湖北地区冰蓄冷技术应用也很广泛,冰蓄冷低温空调已成为我们的设计方向之一,尤其是在全国提倡建筑节能的大环境下,更是一项值得推广的空调系统形式。
中国建筑科技研究院赵宾
南京市民用建筑设计研究院有限责任公司高级工程师
顾锡
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设计沙龙HangyeQianyan行业前沿高灵能源科技北京)有限公司总工程师蒋红桥(在之前的工作中,设计过冰蓄冷项目,典型工程就是杭州文化商城。
杭州文化商城位于杭城西北部,坐落在地理位置优越的杭州高新技术开发区及杭州市高教园区,周边高等学府林立,文化底蕴深厚,人口聚集,商业气氛浓厚。
距离商业中心武林门闹市区交通便利,整体建筑面积50000m2,主要仅3000m,以商业经营为主,首层至四层为大型卖场,五层为办公区。
北京地区的冰蓄冷项目的整体应用状况在全国来讲还是比较好的。
由于北京地区有相对比较好的电价政策,所以用户还是比较容易接受这种空调形式的。
北京比较有名的项目有北京国贸中心(一期、二期)嘉里中心、、中央电视台、国电公司电力调度中心、国家科技部能源示范大楼、海淀科技大厦、中关村西区集中冷站等等。
冰蓄冷的主要优点是减少电厂发电设备装机容量8%~34%,减少国家电力投资;增加电厂使用率大量节约国家自然资源;减少烟尘和CO2的约40%,具有环保效益;对于用户,利用排放量及CFC用量,峰谷电价,减少中央空调运行费用40%以上;减少设备初投资费用,减少制冷主机的装机容量和功率,可减少30%~50%;系统冷量调节灵活,过渡季节不开或少开制冷主机,节能效果明显;减少相应的电力设备投资15%~25%,变压器、如:
配电柜等;具有应急功能,停电时利用自备电力启动水泵融冰供冷,维持空调系统运行可靠性;瞬间达到冷却效果。
缺点是初期投资比较大,增加15%~20%的投资;需占用比较大的机房空间,对城市黄金地段有一定局限性;主机在制冰期间由于出水温度较低,效率衰减比较严重,能耗增加;需相应增加比较多的辅助设备,设计调试运行过程相对常规空调较复杂,对运行维护人员要求相对较高。
由于没有国家统一的施工验收规范,质量很难有统一的保证,同时由于自控系统在运行过程中最初的设计比较复杂,在运行过程中往往会用最简单的方法来设置运行策略,导致不能达到最优的节能效果。
在设计过程中主要是要考虑当地的电价政策和机房条件,如电价峰谷值达不到1∶3的比例,那么回收年限会相应变得较长,机房方面就是需要考虑占用相对多的机房面积,在城市黄金地段,在经济性方面对于节省的电费会不会得不偿失。
商场、宾馆、饭店、办公楼等冷负荷高峰和用电高峰基本相同,持续时间长的场所,制药、食品加工、啤酒工业、奶制品工业等用冷量大,绝大多数空调负荷集中在白天的制造业;体育馆、展览馆、影剧院等冷负荷大,持续时间短的场所;现有空调系统能力已不能满足负荷需要,需要扩大供冷量的场所,这时可以不增加主机,改造成冰蓄冷系统最有利;蓄冰空调的通常运行电费可比常规电制冷空调节省30%~60%,可在1—3年内可以收回蓄冰系统比常规系统多余的投资,随着国家对节能工作的重视和支持,峰谷电价差会拉的越来越大,蓄能空调的经济性会越来越明显。
当前市场上的主要冰蓄冷品牌有华电华源、清华同方、西亚特、高灵能源、广州贝龙、BAC、FAFCO、益美高等。
随着蓄冰空调工程在国内推广和应用的增加,国内蓄冰厂家的产品本身已经和国外进口的产品没有太大的差别,但是由于国内整体工业水平的差距,在部分产品方面,和国外的相比还有一定的距离。
从总体上来讲,国内近些年来做的项目不管从成功率,还是节能效果方面都有很大的成绩。
机电信息2007年第16期总第154期39
行业前沿HangyeQianyan设计沙龙深圳市建筑设计研究总院第三设计院副总工李欣前不久,我参与了合肥医科大学第二附属医院冰蓄冷空调设计方案,由于种种原因,该院最终没有采用冰蓄冷技术,选择了电制冷技术。
冰蓄冷技术优点是该系统能实现移峰填谷,结合不同时段的电价差,能节约不少运行费用,尤其对空调负荷出现在白天,且晚上不需要供冷。
电价差大的地区,其优势更明显。
就拿深圳来说,白天电价0.9元多,晚上0.2元多,差价近0.7元,应该说选择冰蓄冷技术还是比较理想的方案。
在广东最为典型的工程是广州大学城空调项目,在火力发电的地区,电力部门更应该提倡采用冰蓄冷技术。
冰蓄冷技术缺点是:
初投资较大,占用机房面积大,控制复杂等。
冰蓄冷技术不仅仅是应对当前电力供应紧张形势的有效手段,而且即便在今后电力供求平衡时期,电冰蓄冷技术仍然是DSM重要的移峰填谷技术措施。
美国BAC、法国CRISTOPIA-STL、杭州华电华源、清华同方等品牌在冰蓄冷技术研究方面走在了前面,树立了不少样板工程。
通过几年的发展,外资和国内品牌在技术上没有太大的差异了。
我建议冰蓄冷生产厂家采取多种途径降低初投资,努力发展系统的冰蓄冷空调产品以改善设计、安装、运行、维护的复杂程度,开发自适应控制系统以进一步降低运行费用,提高操作简便性,建立标准设计型软件,提供标准的冰蓄冷产品参数和技术资料,这样将会有力地改变冰蓄冷空调在我国发展缓慢的现状。
东南大学建筑设计研究院总工徐明立冰蓄冷产品在南京地区应用的不是太普遍,我曾经设计过一个项目,是位于中山东路的全民健身中心大楼,当时采取了招、投标的方式,主机全部采用了西亚特的产品。
据我所知,南京地区比较知名的冰蓄冷应用项目有太阳宫和金陵饭店等。
这种产品的优势在于它符合峰谷电价的政策,从用户的角度来讲,其运行的费用比较低,从电力系统来看,削峰填谷”“适合国家目前提倡的政策。
但从节能的角度来看,冰蓄冷并不节能,夜间的蓄冷量在白天转换时会有所损耗。
在实际项目应用中,冰蓄冷存在哪些问题不是很好评价,以全民健身中心大楼为例,因为大楼的规模很大,因此待出租的、装修的比较多,就已经投入正常使用的运行效果来看还是不错的。
在设计时,我认为最重要的是负荷计算一定要精确,采用怎样的蓄冰方式,是全部蓄冰还是部分蓄冰都要提前研究清楚。
至于冰蓄冷的发展前景,个人感觉还是有市场前景的,其适用场所比较宽泛,白天、晚上都可以使用,虽然初期投资费用高一些,但几年就可以回收。
当然,蓄冰需要占用面积,所以冰蓄冷项目的占地面积相对大一些,现在也可以直接埋于室外的地下。
总的来说,浙江省的冰蓄冷项目要多一些。
目前,市场上的冰蓄冷品牌也就那么几家,有的生产主机,有的生产蓄冰装置,也有的两者都生产。
杭州华源、南京五洲中天以及美国西亚特等厂家在这方面做的比较好,建议冰蓄冷生产厂家要配合设计人员的工作,同时也要多做推广宣传,这样才能在市场上拓展更广的空间。
40中央空调市场・2007年6月上)(
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