常州宾馆冰蓄冷空调专业系统设计.doc

常州宾馆冰蓄冷空调系统设计王 琳 陈志承 徐齐越 戴彬彬 清华同方人工环境工程企业1 工程概述常州宾馆在江苏省常州市中心地域，现属三星级旅游涉外饭店，为适应该地经济高速发展，需要扩大规模，完善功效配套，故需要对常州宾馆进行扩建工程，扩建后集客房、餐饮、娱乐为一体，满足常州市举行关键活动和旅游客房需要。所以，其扩建后将在当地含相关键社会价值和经济效益。宾馆建筑概况以下：保留原有建筑面积为7000m2，扩建部分主体建筑高22.3m，地上6层，地下1 层，建筑面积为29450m2（地上面积23800m2，地下部分5650m2）。改建后总建筑面积为36450m2，除2400m2 商场需要单独供冷外，均由集中冷热源系统提供。总空调面积为29380m2。原有冷热源情况：蒸汽吸收式溴化锂机组一台，制冷量为100 万kcal/小时，已运行4年，近几年实际供冷能力约为90 万kcal/小时（298RT）左右。原有4t/h 蒸汽锅炉2 台，夏季为溴化锂机组提供蒸汽，冬季为采暖系统提供热源。空调负荷情况：夏季空调设计日峰值冷负荷为1174RT（4129kW），宾馆客房夜间需要供冷，最小冷负荷为206RT（725kW）；冬季总热负荷为3139 kW。2 工程设计简述常州宾馆改扩建工程空调系统末端设备依据房间使用功效、特征差异采取不一样形式：客房、餐饮、桑拿、办公室等小隔间场所采取是风机盘管加新风形式；宾馆大堂、大餐厅、舞厅、游泳等层高较高、开间较大场所采取全空气系统，由变风量组合式空调机组对空气进行热湿处理，经过低速风管送到各处。夏季冷冻水供回水温度7/12；冬季空调热水温度60/50。因江苏省经济比较发达，经济生活活跃，造成了电力供需不平衡，电网运行波动性大，对电力系统安全稳定运行极为不利。为了很好缓解电网供需矛盾，江苏省推出了拉大峰谷电价差距政策。就电力系统而言，这项政策充足利用现有电力设施缓解国民经济发展中日益严重电力供求矛盾；对于用户而言，峰谷电价政策将给用户带来极其可观经济回报，表1 给出了常州市分时电价政策：表1 常州市分时电价表电价类别 高峰段 平峰段 低谷段时间段7:00-11.0017:00-21:0012:00-16:0022:0023:00-7:00蓄能空调电价(元/KWh) 0.974 0.649 0.325常规空调电价(元/KWh) 0.8843 夏季供冷方案论证通常情况下宾馆类商业建筑因为客房所占百分比高，夜间供冷负荷较大，所以采取冰蓄冷空调系统是否含有经济效益要仔细做技术经济分析。具体到常州宾馆而言，需要24 小时确保提供空调客房和大堂，其面积占总空调面积近50%，其夏季夜间供冷负荷占设计日峰值冷量17%；办公用房、会议、餐饮、健身休闲、桑拿等间歇使用商业用房面积约为50%，其空调使用有显著间歇性；而且原有一台溴化锂制冷机能够作为基载冷机，提供客房等夜间负荷需要，所以完全有必需采取冰蓄冷空调系统。另外常州市夏季潮热，需要空调供冷期长，每十二个月从5 月初连续到9 月底；伴随室外气象参数改变，在非经典设计日过渡季节，更可利用冰蓄冷节省空调运行费用。下面结合常州宾馆夏季空调冷负荷情况，对采取冰蓄冷系统经济效益进行了具体分析。常州宾馆经典设计日逐时冷负荷分布见图1：从图1 中可知，经典设计日峰值负荷出现在14：0015：00，数值为1174RT，累计设计日全天总冷负荷为16352RTh。3.1 冰蓄冷空调系统方案依据本工程特点，为了节省初投资及降低机房占用面积，冰蓄冷空调系统采取了负荷均衡部分负荷冰蓄冷方法，采取了主机上游内融冰串联络统，详见冰蓄冷系统原理图（图2）。经过具体计算比较，选择以下设备：1）双工况制冷机：采取烟台顿汉布什生产WCFX-36 型立式全封螺杆式制冷机2 台，单台空调工况制冷量为307RT。2）内融冰盘管：选择清华同方生产RH 系列产品，因为蓄冰槽部署在冷站内，冷站层高有限，仅为4.2 米，故依据本工程条件，设计非标盘管RH-ICU106F 型32 台，总蓄冷量为3 392RTh。利用主机上游内融冰串联式系统能够提供连续稳定大温差一次侧冷冻水（清华同方内融冰盘管取液温度为3.54），同时考虑到利用峰谷电价差以降低空调系统运行费用，在空调设计日内电力高峰时段，尽可能在满足取冰率情况下，充足利用蓄冰槽进行供冷，其它不足部分由双工况冷机+溴化锂制冷机进行补充；在电力平峰时段，蓄冰槽连续均衡释冷，不足冷量由双工况冷机+溴化锂制冷机负担；在夜间电力低谷时段，双工况冷机满负荷开启进行蓄冰，而且在蓄冰开始前3 个小时，经过夜间循环泵旁通一部分冷量和溴化锂制冷机一起负担宾馆夜间负荷。设计日负荷分配情况详见图3：3.2 常规电制冷空调系统方案设计常规电制冷设备选型比较简单，只需要依据设计日最大冷负荷进行设计就能够满足空调系统供冷需要。在常规系统方案中仍然使用现有溴化锂机组，只需要增加冷量为876RT制冷机即可满足要求，经过比较，选择烟台顿汉布什生产WCFX-51B 型立式全封螺杆式制冷机2 台，单台空调工况制冷量为453RT。3.3 经济效益分析采取冰蓄冷空调系统重大意义在于（在分时段电价政策下）空调系统运行过程中大量地节省运行费用，在下面经济效益分析中将根据夏季空调负荷出现规律和时间来作定性分析。因为空调负荷大小和当地室外气象参数亲密相关，依据常州市气象参数特点，所以在经济分析中制冷站设备运行费用以100%负荷出现时间占总空调日15%，75%负荷出现时间占45%，50%负荷出现时间为25%，25%负荷出现时间为15%来计算，常州市空调供冷期按5 个月考虑，运行费用比较见表2：表2 运行费用比较表（单价：万元）冰蓄冷系统 常规电制冷系统负荷百分比 天/年天运行费用 年运行费用 天运行费用 年运行费用100% 负荷 23 1.21 27.20 1.58 35.6175% 负荷 68 0.90 60.66 1.011 68.2250% 负荷 36 0.56 20.98 0.71 26.5425% 负荷 23 0.30 6.92 0.44 9.81汇总 150 115.75 140.19从表2 可见，冰蓄冷系统比常规电制冷系统每十二个月节省24.44 万元运行费用。依据常州宾馆空调冷负荷情况设计两种冷站系统方案，标准上全部能够很好满足该工程夏季空调负荷需求，不过因为此两种系统设计思绪不一样，造成包含空调冷源系统空调设备、变压器等变配电设备在内设备初投资和运行费用差异，表3 是结合设备投资对冰蓄冷系统进行经济效益分析：项目 冰蓄冷系统(A) 常规电制冷系统(B) A-B设备初投资 363.35 295.77 67.58设备安装 80.00 74.00 6.00年运行费用 115.75 140.19 -24.44电力设备投资 A比B 电力设备装机容量小115KVA,折合电力投资11 万元投资回收年限 A对于B 回收年限为2.5 年说明：投资回收年限=（冰蓄冷早期总投资-其它系统形式早期总投资）/（冰蓄冷年运行费-其它系统形式年运行费）结合设备投资、工程安装、年运行费等综合考虑，冰蓄冷系统只需2.5 年即可收回投资，考虑到长久可连续性发展原因，可见本工程采取冰蓄冷方案是合理，从而能够实现经济效益最大化。4 冬季供热系统常州宾馆改扩建后冬季总热负荷为3139 kW，宾馆现在有2 台4t 蒸汽锅炉，原来在夏天为吸收式溴化锂制冷机提供汽源，冬天为采暖系统提供热源。考虑到现在冷站所在地下一层为人防结构，机房空间有限，故本工程冬季空调采暖系统采取板式换热器，向空调末端系统提供60供50回空调热水，一次蒸汽源侧采取斯派莎克企业提供专业蒸汽换热系统及设备，来确保进入板换蒸汽流量、压力稳定，系统安全平稳运行。5 施工图设计中发觉问题5.1 基载冷机溴化锂制冷机系统因为溴化锂制冷机是常州宾馆原有设备，原有一套相匹配冷冻和冷却水泵，现在根据改扩建工程计划，空调系统冷热站集中设在新楼地下一层机房，经过对原有冷冻和冷却水泵参数进行较核发觉，旧有水泵和冰蓄冷系统水泵设计参数（水泵扬程）不匹配，如依旧应用在冰蓄冷系统中会影响到水泵出力，不能满足末端系统要求。所以设计过程中对溴化锂制冷机对应冷冻和冷却水泵重新进行了选型。5.2 乙二醇泵选择因为浓度为25%乙二醇水溶液物理特征，密度、粘度大于水，而比热小于水，所以在选择以水溶液为设计参数设备时，如水泵等，其流量及扬程均应选择比相同冷量及温差条件下空调冷水要大，查阅相关资料后可知，系统中乙二醇循环量应附加10%，而乙二醇水泵扬程应附加2030%。因为本工程中空调冷热站面积早已划定，且其所在地下室是人防建筑，所以面积变更十分困难，所以冷站内设备部署空间稍显狭窄，勉强满足安装和日常检修维护空间要求。参考文件1 严德隆，张维君. 空调蓄冷应用技术. 中国建筑工业出版社2 彦启森，赵庆珠. 冰蓄冷系统设计. 全国蓄冷空调整能技术中心、清华同方股份有限企业人工环境工程企业3 潘云钢. 高层民用建筑空调设计. 中国建筑工业出版社_