1、某工程冰蓄冷變風(fēng)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)作者：李向東、于曉明、張永海某現(xiàn)代企業(yè)信息研究綜合樓空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用了冰蓄冷、變風(fēng)量等新系統(tǒng)。根據(jù)項(xiàng)目的具體情況，對(duì)冰蓄冷系統(tǒng)和常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了全面客觀的經(jīng)濟(jì)分析，并對(duì)多風(fēng)機(jī)變風(fēng)量系統(tǒng)的新風(fēng)供給和空氣交叉污染問(wèn)題進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞：冰蓄冷變風(fēng)量1項(xiàng)目概述本項(xiàng)目為現(xiàn)代企業(yè)信息研究綜合樓，建筑面積17900平方米，建筑高度53.3米，屬于一類(lèi)高層建筑。地下一層是家庭消防水池、泵房、制冷和換熱室、變壓器和配電室。地上16層用于會(huì)議、展覽、現(xiàn)代辦公室和員工活動(dòng)室。2冰蓄冷設(shè)計(jì)2.1概述本項(xiàng)目為科研性質(zhì)的現(xiàn)代化辦公樓，內(nèi)部設(shè)備、照明及人體熱值大，窗墻比大，空調(diào)高峰負(fù)荷高。

2、此外，這個(gè)項(xiàng)目是一個(gè)純粹的辦公樓，晚上沒(méi)有負(fù)荷?？照{(diào)負(fù)荷的峰谷差與供電的峰谷差一致，非常適合采用蓄冷空調(diào)系統(tǒng)。根據(jù)計(jì)算，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)日瞬時(shí)最大冷負(fù)荷為2252千瓦，日總制冷量為21000千瓦小時(shí)。設(shè)計(jì)日小時(shí)負(fù)荷分布如圖(1)所示。冰蓄冷系統(tǒng)的潛熱蓄冷能力為6967.6千瓦時(shí)，占日總制冷量的33%，雙工況下兩臺(tái)制冷主機(jī)的額定制冷量為689.2千瓦時(shí)，移峰38.8%。2.2冰蓄冷方案演示根據(jù)本項(xiàng)目的情況，比較了幾種可能的制冷方案的初投資和運(yùn)行費(fèi)用。方案一：常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)置兩個(gè)總制冷量為2252KW的螺桿壓縮制冷機(jī)組，一次泵系統(tǒng)，機(jī)組數(shù)量調(diào)整。方案二：冰蓄冷系統(tǒng)。方案三：地?zé)崴礋岜孟到y(tǒng)，需要6口20

3、0米深的井，2個(gè)抽水和4個(gè)灌溉。(1)初始投資對(duì)比，對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表1。各方案初始投資清單(單位：萬(wàn)元)表1序列號(hào)項(xiàng)目一個(gè)方案選項(xiàng)2選項(xiàng)31主機(jī)購(gòu)買(mǎi)費(fèi)193.7118.72702冰儲(chǔ)存設(shè)備-98.23水泵91316.84冷卻塔20125板式換熱器34156供水恒壓裝置5757乙二醇溶液78打鉆費(fèi)729分銷(xiāo)成本10.87.210.810耗電量統(tǒng)計(jì)59545576911電力增容費(fèi)14.518.812初始投資總額253295.1408.4描述：表中的設(shè)備價(jià)格由制造商報(bào)價(jià)。冰儲(chǔ)存設(shè)備的價(jià)格包括一個(gè)隱含的冷卻控制系統(tǒng)。(三)表中水泵：方案一包括循環(huán)泵和冷卻泵；方案二包括循環(huán)泵、冷卻泵、鹽水蓄冰泵和融冰泵；方

4、案3包括循環(huán)泵、井水循環(huán)泵和深井潛水泵。(四)電力增容費(fèi)按220元/KVA計(jì)算。根據(jù)有關(guān)規(guī)定，采用儲(chǔ)能系統(tǒng)免收電力增容費(fèi)。(2)運(yùn)營(yíng)成本的計(jì)算夏天，空調(diào)每天運(yùn)行90天10小時(shí)(7: 00 17: 00)。負(fù)荷率達(dá)到85% 100%需要10天，負(fù)荷率達(dá)到50% 85%需要30天，負(fù)荷率小于50%需要50天。當(dāng)?shù)仄骄娰M(fèi)為0.505元/千瓦時(shí)，蓄冷空調(diào)實(shí)行峰谷分時(shí)電價(jià)。詳見(jiàn)表2。表二期間電價(jià)高峰期8:0011:0018:0023:000.7575和平時(shí)期11:0018:007:008:000.505低谷期23:00 73:000.2525)方案1運(yùn)行電費(fèi)運(yùn)行控制應(yīng)根據(jù)機(jī)組數(shù)量進(jìn)行調(diào)整，一臺(tái)制冷機(jī)及

5、相應(yīng)的水泵和冷卻塔在50%以上的負(fù)荷下啟動(dòng)，一臺(tái)制冷機(jī)及相應(yīng)的水泵和冷卻塔在50%以下的負(fù)荷下啟動(dòng)。夏季運(yùn)行電費(fèi)：595 (10 30 500.5) 100.505=195，300元b)方案2運(yùn)行的電費(fèi)冰存儲(chǔ)系統(tǒng)應(yīng)該2330.32310 1313.75830 844.3650=104，900元與方案1相比，可節(jié)約運(yùn)營(yíng)成本9.04萬(wàn)元，投資回收期4.7年。根據(jù)杭州交通銀行的經(jīng)營(yíng)記錄，1998年夏季每平方米日經(jīng)營(yíng)成本為0.1元，1999年為0.086元，2000年為0.067元，2001年為0.079元。這與這個(gè)計(jì)算基本一致。c)方案3比方案1耗電多，夏季運(yùn)行費(fèi)用必然比方案1高。它的優(yōu)點(diǎn)是解決了冬

6、季的空調(diào)和供暖問(wèn)題，是沒(méi)有其他熱源時(shí)的理想方案之一。然而，應(yīng)注意水源能否及時(shí)補(bǔ)充，以免破壞地下水資源。結(jié)論：冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)可靠，運(yùn)行成本低，投資回收期理想，適合本項(xiàng)目。2.3冷藏系統(tǒng)設(shè)備本設(shè)計(jì)采用全冷凍冰蓄冷設(shè)備，冰蓄冷設(shè)備為冰球，具有以下特點(diǎn)：(1)鋼方槽能充分利用機(jī)房的有效空間，減少占地面積。(2)靜態(tài)制冰故障率低，使用壽命長(zhǎng)。(3)初始投資低。(4)國(guó)內(nèi)有許多類(lèi)似的工程，具有豐富的施工和安裝經(jīng)驗(yàn)。(5)對(duì)制冷設(shè)備無(wú)特殊要求，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于與空調(diào)系統(tǒng)結(jié)合。制冰設(shè)備采用環(huán)保型制冷劑R134a雙螺桿制冷機(jī)組，制冷劑為25%乙二醇溶液。空調(diào)工況的制冷劑溫度為5/10，制冰工況的制冷劑溫度為-

7、1.5。冷卻水溫度為30/35，以充分利用夜間室外空氣的低濕球溫度。2.4冷庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)冰蓄冷空調(diào)方案采用冰蓄冷罐和雙工況制冷機(jī)組并聯(lián)系統(tǒng)。與串聯(lián)系統(tǒng)相比，并聯(lián)系統(tǒng)應(yīng)用于本項(xiàng)目時(shí)具有以下特點(diǎn)：(1)并聯(lián)系統(tǒng)、冰蓄冷設(shè)備和雙工況制冷機(jī)組在制冷時(shí)分為兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)。在白天制冷模式下，雙工況制冷機(jī)組和融冰輸出在其各自的回路中進(jìn)行，以分擔(dān)空調(diào)負(fù)荷。(2)在本設(shè)計(jì)中，負(fù)荷側(cè)的冷凍水溫度為7/12，一次側(cè)的設(shè)定溫度為5/10，因此制冷機(jī)組在雙工況下的效率基本不受影響。(3)冰蓄冷設(shè)備融冰溫度為5/10，溫度高，融冰產(chǎn)量大，融冰效率高。(4)本項(xiàng)目正常運(yùn)行期間，夜間無(wú)空調(diào)負(fù)荷。制冰時(shí)，僅開(kāi)啟一次乙二醇泵，停止

8、二次泵和循環(huán)泵。當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)在過(guò)渡季節(jié)處于部分負(fù)荷時(shí)，可以通過(guò)冰箱或單獨(dú)融冰來(lái)冷卻。此時(shí)，只能打開(kāi)主泵或輔助泵。因此，泵的年功耗較低。(5)當(dāng)雙工況主制冷機(jī)依次維持時(shí)，不影響融冰和另一臺(tái)制冷機(jī)的冷卻，提高了系統(tǒng)的可靠性。(6)本系統(tǒng)的運(yùn)行策略采用融冰優(yōu)先的原則，即首先儲(chǔ)冰罐融冰并輸出冷量進(jìn)行冷卻，不足部分由雙工作制冷主機(jī)補(bǔ)充。在整個(gè)制冷季節(jié)，大部分時(shí)間空調(diào)負(fù)荷小于設(shè)計(jì)日的60%。采用融冰優(yōu)先策略后，不僅可以將高峰負(fù)荷轉(zhuǎn)移到低谷，還可以節(jié)省大量運(yùn)行費(fèi)用。2.5電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)(1)制冷：5/10乙二醇溶液由冰蓄冷設(shè)備和制冷機(jī)組在雙工況下供應(yīng)，經(jīng)板式換熱器轉(zhuǎn)換為7/12空調(diào)冷凍水。(2)供熱：板式換熱器

9、用于將85/70集中供熱的熱媒水轉(zhuǎn)化為60/50空調(diào)的熱媒水。板式換熱器分別在冬季和夏季設(shè)置。(3)空調(diào)循環(huán)水系統(tǒng)：采用恒流系統(tǒng)，冬夏共用一套循環(huán)水泵，兩用一備，一用一備。(4)冷卻水系統(tǒng)：兩個(gè)冷卻塔安裝在主樓屋頂多風(fēng)機(jī)變風(fēng)量系統(tǒng)是一種用風(fēng)機(jī)代替風(fēng)閥的變風(fēng)量控制系統(tǒng)，采用總風(fēng)量控制方式。它采用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和多變量控制理論來(lái)控制中央空調(diào)。通過(guò)每個(gè)房間的數(shù)字溫度控制器，采用模糊邏輯控制技術(shù)，無(wú)限調(diào)節(jié)相應(yīng)變風(fēng)量箱中風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)房間的送風(fēng)量，達(dá)到控制室內(nèi)溫度的目的。系統(tǒng)的中央控制器實(shí)現(xiàn)兩個(gè)控制功能：一方面，采集各房間的溫度和風(fēng)量參數(shù)，通過(guò)變頻控制空調(diào)機(jī)組的送風(fēng)量和水系統(tǒng)電動(dòng)雙通閥的開(kāi)度；

10、另一方面，與樓宇的樓宇自控系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中管理。該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：(1)舒適性可實(shí)現(xiàn)各空調(diào)區(qū)域的靈活控制，并可根據(jù)負(fù)荷變化或個(gè)人需求設(shè)定環(huán)境溫度(溫度控制精度可達(dá)0.75)。(2)節(jié)能由于空調(diào)系統(tǒng)大部分時(shí)間在部分負(fù)荷下運(yùn)行，變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)通過(guò)變頻調(diào)速改變送風(fēng)量來(lái)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，可以降低空調(diào)機(jī)組的風(fēng)機(jī)能耗，明顯降低運(yùn)行電費(fèi)，降低空調(diào)機(jī)組的總裝機(jī)容量。(3)不會(huì)出現(xiàn)過(guò)冷或過(guò)熱。由于溫度控制靈活有效，可以避免常規(guī)空調(diào)常見(jiàn)的局部過(guò)冷或過(guò)熱現(xiàn)象，不僅提高了舒適度，而且節(jié)約了能源。(4)系統(tǒng)噪聲低。因?yàn)橥ㄟ^(guò)降低風(fēng)扇速度來(lái)減少空氣量，所以可以大大降低系統(tǒng)噪音。(5)無(wú)凝水故障的變風(fēng)量系統(tǒng)為全空氣系統(tǒng)，

11、冷水管道不穿過(guò)頂棚空間，可避免冷凍水和冷凝水滴的泄漏污染頂棚。(6)系統(tǒng)的靈活性好。軟管用于空氣供應(yīng)管和空氣出口之間。送風(fēng)出口的位置可以根據(jù)房間分隔的變化任意改變，也可以根據(jù)需要適當(dāng)增加或減少出風(fēng)口，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變得非常靈活。(7)與風(fēng)機(jī)盤(pán)管加新風(fēng)系統(tǒng)相比，全空氣變風(fēng)量系統(tǒng)可以在過(guò)渡季節(jié)利用新風(fēng)運(yùn)行，充分利用室外空氣進(jìn)行“自由冷卻”。3.2系統(tǒng)組成它由以下四個(gè)主要部分組成。(1)空調(diào)機(jī)組組合空調(diào)或柜式空調(diào)機(jī)組、天花板空調(diào)機(jī)組等。(2)終端數(shù)字控制器采用微處理器和人工智能的模糊邏輯控制技術(shù)，瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間快?？刂破骷闪藴囟瓤刂破骱蛨?zhí)行器。通過(guò)放置在溫控器中的溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)室內(nèi)溫度，并與用戶(hù)預(yù)設(shè)

12、的室內(nèi)溫度進(jìn)行比較，實(shí)時(shí)自動(dòng)平滑調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)送風(fēng)量的自動(dòng)控制和無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，控制精度可達(dá)0.75，風(fēng)量可精確調(diào)節(jié)并隨負(fù)荷變化動(dòng)態(tài)平衡。(3)變風(fēng)量接線(xiàn)盒變風(fēng)量箱是一種帶動(dòng)力的風(fēng)機(jī)箱，風(fēng)壓為60Pa(標(biāo)準(zhǔn)型)90Pa(高靜壓型)，由低噪音離心風(fēng)機(jī)、電容電機(jī)、吸音箱體、隔熱吸聲板等組成。風(fēng)機(jī)為離心風(fēng)機(jī)，葉輪直徑大，風(fēng)量大，轉(zhuǎn)速低，能耗低，噪音低，電機(jī)為單相電容電機(jī)，效率高，噪音低。箱體內(nèi)附有隔音吸音板，既能保證箱體表面不外露，又能降低箱體噪音。(4)中央控制器用于實(shí)時(shí)采集所有末端控制器的控制信號(hào)，判斷溫度變化趨勢(shì)，經(jīng)全解耦計(jì)算后控制室內(nèi)風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量，控制空調(diào)水系統(tǒng)電動(dòng)雙通閥的開(kāi)啟或關(guān)閉。中央

13、控制器設(shè)有通訊接口，可由計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)樓宇自動(dòng)化控制。4.問(wèn)題討論(1)冰蓄冷和變風(fēng)量相結(jié)合(2)變風(fēng)量系統(tǒng)的新風(fēng)供給難以處理，因此應(yīng)確保風(fēng)量減少后新風(fēng)量保持不變。本工程采用固定式新風(fēng)風(fēng)機(jī)方式。新風(fēng)風(fēng)機(jī)法是國(guó)際上最可靠的變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)控制方法之一。該方法簡(jiǎn)單實(shí)用，只需安裝一臺(tái)新風(fēng)風(fēng)機(jī)，其風(fēng)量等于所需新風(fēng)量，總壓等于新風(fēng)管道阻力。過(guò)渡季節(jié)需要用新鮮空氣送風(fēng)時(shí)，可設(shè)置獨(dú)立的新鮮空氣管道和閥門(mén)。在設(shè)計(jì)條件下，閥門(mén)關(guān)閉；進(jìn)入過(guò)渡季節(jié)后，關(guān)閉新風(fēng)風(fēng)機(jī)，調(diào)整新風(fēng)閥、回風(fēng)閥和排風(fēng)閥，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)循環(huán)。(3)對(duì)于變風(fēng)量系統(tǒng)的送風(fēng)系統(tǒng)，管道尺寸應(yīng)采用靜壓恢復(fù)法確定，以保證初始調(diào)節(jié)的順利實(shí)現(xiàn)。(4)

14、對(duì)于全空氣變風(fēng)量系統(tǒng)，回風(fēng)難以處理，所以首先要保證回風(fēng)管道的暢通。即使有條件設(shè)置回風(fēng)管，一般情況下回風(fēng)管也不能做得很大，回風(fēng)管內(nèi)的靜壓不均勻，影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。目前，變風(fēng)量系統(tǒng)常用的回風(fēng)方式是吊頂回風(fēng)(本工程采用)或走廊回風(fēng)。前者存在天花板污染的問(wèn)題，而后者會(huì)導(dǎo)致關(guān)閉或打開(kāi)門(mén)的困難以及獨(dú)立封閉辦公室的回風(fēng)不暢。(5)當(dāng)室內(nèi)空氣供應(yīng)量下降到最小空氣量并且室內(nèi)溫度繼續(xù)下降(夏季)或上升(冬季)時(shí)，通過(guò)改變空調(diào)單元的冷熱水盤(pán)管的水閥的開(kāi)度來(lái)改變空調(diào)單元的空氣供應(yīng)溫度，以保持室內(nèi)溫度不變。此時(shí)，空調(diào)水系統(tǒng)形成變流量系統(tǒng)，循環(huán)泵應(yīng)有變流量措施。由于投資因素，本項(xiàng)目水系統(tǒng)采用恒流系統(tǒng)。(6)辦公建筑使用全空氣系統(tǒng)時(shí)存在交叉污染問(wèn)題，尤其是今年史無(wú)前例的非典爆發(fā)后，變風(fēng)量系統(tǒng)的采用受到質(zhì)疑。作者認(rèn)為，空氣交叉混合問(wèn)題確實(shí)存在于整個(gè)空氣系統(tǒng)中，但設(shè)計(jì)良好的變風(fēng)量系統(tǒng)的節(jié)能、舒適等優(yōu)點(diǎn)是其他形式的空調(diào)系統(tǒng)無(wú)法替代的。因此，如何改善變風(fēng)量系統(tǒng)的某些功能，而不是完全否定它們，是暖通空調(diào)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該具備的科學(xué)態(tài)度。在暖通空調(diào)SARS特集中，一些專(zhuān)家指出，空調(diào)系統(tǒng)的任務(wù)不是承擔(dān)防疫的責(zé)任，而是始終保持健康的狀態(tài)。在這方面，由于水系統(tǒng)不進(jìn)入房間，特別是冷凝水集中在大型空調(diào)箱內(nèi)，整個(gè)空氣系統(tǒng)很容易對(duì)冷凝水盤(pán)進(jìn)行清洗和消毒，但非典期間各地引進(jìn)的風(fēng)機(jī)盤(pán)管冷凝水盤(pán)和表面冷卻器的清洗和消毒措施實(shí)際