［摘要］介绍了冰蓄冷设计过程中需要注意的一些问题，比如电价政策、双工况主机和蓄冰槽体选择原则、冷却塔选型注意事项、冷源群控及阀门选型要点等。
［关键词］冰蓄冷;电价;双工况主机;蓄冰装置;冷却塔;冷源群控;阀门
引言
近年，随着我国经济保持较快增长，电力需求旺盛，电力装机容量不断扩大，造成了电力峰谷需求的不平衡，特别是核能开发，更加剧了电力需求与电力“峰谷差扩大”的矛盾。对于电力需求旺盛的地区，冰蓄冷作为“削峰填谷”提高能源利用率，不失为一种很好的解决措施。冰蓄冷空调最早出现在二十世纪二、三十年代，但发展一直很缓慢。到了二十世纪七十年代中期，随着世界能源危机出现，冰蓄能技术得到了新的发展机遇。尽管冰蓄冷空调已经发展近半个世纪了，但在冰蓄冷空调的一些设计要点仍易被忽略，本文就依据一案例分析目前冰蓄冷空调设计中需注意的一些要点。
1工程概况介绍
本文的案例位于福建省厦门市，这是一个建筑面积为23.4万平方米的三级甲等综合医院项目，中央空调面积约12万平方米，采用冰蓄冷中央空调，空调负荷为5975ＲT。
2设计要点介绍
(1)电价政策上的认识尽管各省市、地区出台了一些有关冰蓄冷空调或蓄能技术的合理电价政策，但一些项目投资人对于电价政策的理解上仍有很大的误区。比如本文所涉及的案例，福建省的电价政策是:如果项目采用冰蓄冷空调，峰时电价按平时电价执行不上调，约为0.8元;而谷时电价仍维持不变，约为0.4元。如果不采用冰蓄冷空调，峰时电价在平时电价基础上调50%，约为1.2元;谷时电价仍维持不变，约为0.4元。但有些人在电价优惠政策执行对象上出现了误解，认为这个优惠的电价仅是针对冰蓄冷空调的双工况主机，其它冰蓄冷系统设备(如水泵、风机、冷却塔等)的用电设备不执行此电价;如果仅双工况主机给电价政策，多投入的资金是无法回收回来的，投资人也失去了做冰蓄冷空调的动力。为此，本项目会同电业局相关人士召开了一个专题会议，会议上电业局相关人士直接表态，这个电价政策不仅在冰蓄冷系统的双工况主机上执行，在冰蓄冷系统的其它用电设备(如配套水泵、风机、冷却塔等)上也会执行这一电价政策。因此，理解电价政策才能提出合理的蓄冰方案。(2)双工况主机的选择在冰蓄冷项目上需选用双工况主机，其它项目只需选用常规电制冷主机即可，而这两种主机是有一定区别的，尤其是离心式主机。离心式双工况主机不论在常规制冷时工况(供回水温度6/11℃)还是蓄冰工况(供回水温度－5.6/－2.1℃)，能效比均低于离心式常规电制冷主机(供回水温度7/12℃)的能效比，而蓄冰工况下能效比更低。离心式常规电制冷主机制冷工况下(供回水温度7/12℃)最高能效比一般可达5.6～6.0，甚至有的厂家可达6.3以上，而离心式双工况主机制冷时工况(供回水温度6/11℃)最高能效比一般≤4.8，有的厂家声称可达5.2，但只是个别厂家;而在蓄冰工况下(供回水温度－5.6/－2.1℃)，离心式双工况主机的能效比一般不超过4.0。也就是说，在制冷时提供同样冷量的情况下，双工况主机相比常规电制冷主机需消耗更多的电能，而制冰时双工况主机需提供更低的温度用来制冰，所需消耗的电能就更多了。这就是为什么说的蓄冰空调并不省电，蓄冰空调只是利用了电价政策，在谷电价时蓄冰，以低电价来弥补多消耗的电能所产生的费用，以达到节省运行费用的目的。所以一定要综合考虑这个因素，确保选型方案充分利用谷电价的优惠政策，不仅弥补多消耗的电能，还需比常规电制冷空调有更低的综合运行费用，能在合理的年限内收回多投入的成本，之后低成本运行。如果选型不当，选了过低能效比的双工况主机，不仅不能节省运行费用，反而有可能需要更多的运行费用，这显然与选择冰蓄冷方案的初衷是背道而驰的。本项目设计思路是，在夜间电力低谷时由两台制冷量为4220kw(1200ＲT)双工况主机制冰蓄冷;夜间供冷采用两台制冷量为2100kw(600ＲT)的基载制冷主机配合运行。日间由基载主机+融冰供冷优先，在高温时间段梯次开启双工况主机补充供冷，在过渡季节逐渐过渡到全融冰供冷;在高温季节的夜间，由基载主机给大楼提供冷源，在过渡季节基载主机停机，由乙二醇泵融冰给末端提供少量的冷量。以上运行策略可满足大楼夏春秋季负荷要求。在设计中考虑运营管理方式，才能把节能做到最大化，这些因素应在设计时给予足够的重视。(3)蓄冰装置的设计要点蓄冰装置包括蓄冰本体及槽体。蓄冰本体用在民用建筑领域的主要有冰球及盘管。蓄冰本体以前用冰球系统的很多，但目前很少使用冰球，基本上都是选用盘管系统，因为盘管蓄冰和融冰更稳定，而冰球系统容易出现过度制冰或无法融冰或冰球破裂污染水体的情况。盘管又分金属盘管与塑料盘管，金属盘管一般有不锈钢盘管和外表镀锌碳钢盘管。那这几种盘管选择哪种好呢?这可以根据项目的实际情况，主要是由造价和蓄冰装置所在的环境来定。目前市场上能见到的知名品牌的这几种盘管均可满足目前的冰蓄冷中央空调的各项要求。对于蓄冰槽体，很多项目在选择时首选是碳钢槽体，因制作成本低，易加工。但所带来的问题是易生锈，如下面两幅图对比情况:图1的项目还未完全投入使用，冰蓄冷空调也仅调试完成不到两个月的时间，从图1中可以看到，蓄冰槽内已经锈迹斑斑了，蓄冰槽体内的水也很浑浊。我们对比另一个项目的蓄冰装置，用不锈钢材质的蓄冰槽体(见图2)不仅不会生锈，而且水质清澈，这个项目已经运行近三年，槽体及水质都非常好。如果做蓄冰空调，蓄冰槽体建议选用不锈钢材质或不易生锈的材质制作，对于整个项目的投资不会增加很多，但带来的运行维护管理却是极大的利好，提升整个项目的品质也是大有裨益的。不锈钢槽体一般选用SUS304材质(相当于中国的0Cr18Ni9.)，槽体与碳钢槽体一样也是焊接成型，焊条选用SUS316材质的，即比槽体本体高一级的焊条，确保焊接质量。如果一定要用碳钢材料制作槽体，那槽体焊接成型后，内外不仅要除锈彻底，还要刷两遍环氧树脂漆。不论用什么槽体，槽体保温一定要制作好。有的项目采用橡塑保温材料，这种保温材料如果按厂家或相关规定来制作是满足要求的，但有些施工单位管理不严，经常发生局部遗漏，导致槽体外壁结露。建议保温材料选用聚氨酯现场喷涂发泡保温。保温厚度至少达到100mm，顶部因几乎不与冰水接触，保温厚度可以减半。在保温层外再敷上一层金属板作保护，建议选用镀锌钢板、不锈钢板或锌铝合金板。本项目选用现场制作的槽体，本体材料为不锈钢，因槽体较大，骨架加密板材加厚。外壁保温选用聚氨酯现场喷涂发泡保温，并用锌铝合金板作保护。除现场制作的槽体外，也有直接让冰盘管厂家配套槽体的，但费用会较高一些，带来的好处是可大量减少现场制作所带来的非工厂化的隐患。厂家提供的一体化蓄冰装置包括槽体及盘管，还有一些相关配件。因运输问题，槽体制作一般不会太大，几乎每个厂家都在1000ＲTH或以内，这可能是能长短途运输最大尺寸的槽体了，又因现场吊装等问题，也建议槽体不宜过大。如果选择离心机做双工况主机，建议把槽体总量加大20%，因在制冰后期，随着负荷的减少，双工况主机的所需输出的冷量也在逐渐减少，当少到一定程度时，离心式双工况主机就有可能出现喘振现象;而加大蓄冰槽体的目的，就是让主机认为在蓄冰即将结束时，还需输出大量的冷量，从而可以防止或减少制冰后期离心式双工况主机喘振现象的发生。(4)冷却塔的选择蓄冰工况时的冷却塔与常规电制冷空调时的工况是不一样的，在选型时应根据两种工况进行校核，既要满足常规电制冷时的工况要求，也要满足蓄冰工况时的工况要求。因环境的湿球温度28度是基本不变的，冷却塔在蓄冰工况时冷却水进水温度为33.3度、出水温度为30度，而常规电制冷时冷却水进水温度为37度、出水温度为32度;在蓄冰工况时，冷却塔的出水温度更逼近湿球温度，尽管进出水温差变小了，但在选型时发现，蓄冰工况时要求的冷却塔出力比常规工况需求更高。(5)冷源群控的重要性及控制方法根据1997年国家电力总公司委托清华大学进行的工程运行情况调研，在1996年以后的冰蓄冷项目已全部实现自动控制，基本可无人值守自动运行。冰蓄冷中央空调系统是比较复杂的，根据末端负荷的不同需要，各个时间段的运行方式也不同，常规空调的手动运行模式无法满足冰蓄冷空调系统运行的需要，必须根据系统传感公司战略管理论文检测元器件采企业生产管理用自动控制，优化系统运行策略。
作者：赵辉 单位：建发房地产集团有限公司
