1、某工程冰蓄冷及變風量系統設計李向東干曉明張永海摘要：本文在某現代化企業信息科研綜合樓工程空調系統設訃中，采用了冰蓄冷及變風量 等較新的系統型式，針對該工程的具體情況對冰蓄冷系統與常規空調系統作了全而客觀的經 濟分析，對多處變風量系統中的新風供應、空氣交叉污染等方而的問題進行了探討。關鍵詞：冰蓄冷變風量 常規空調交叉污染1工程概況該工程為某現代化企業信息科研綜合樓，建筑而積17900m2,建筑髙度53.3m,屬一類高 層建筑。地下一層為生活消防合用水池、泵房、制冷換熱機房、變配電室。地上十六層，分 別為會議、展覽、現代化辦公、職工活動室等用房。2冰蓄冷設計2.1槪況本工程為科研性質現代化辦公樓，

2、內部設備、燈光、人體發熱量大，且建筑造型窗墻比大， 空調峰值負荷高。另外，本工程為純辦公建筑，夜間無負荷。空調負荷郵谷差異與電力供應 峰谷差異一致，因此，非常適于采用蓄冷空調系統。經計算，本工程設計日瞬時最大冷負荷2252KW,全日總冷M21000KWH,設訃日逐時負 荷分布如圖(1)所示。冰蓄冷系統潛熱蓄冷量6967.6KWH,占全日總冷M 33%,雙工況制 冷主機額定制冷M 689.2KW Z1臺，移峰38.8%。2.2冰蓄冷方案論證根據本工程情況，將幾種可能的制冷方案進行初投資及運行費用的比較。方案一：常規空調系統，設二臺螺桿壓縮式制冷機組，總制冷M2252KW. 一次泵系統， 臺數調節

3、。方案二：冰蓄冷系統。方案三：地溫水源熱泵系統，需打六口 200米深井，二抽四灌。(1) 初投資比較，比較結果見表一。各方案初投資一覽表(矗位：萬元)序號項目方案一方案二方案三1主機購宜費193.7118.72702冰蓄冷設備98.23水泵91316.84冷卻塔20125板式換熱器34156補水定壓裝置5757乙二醇溶液78打井費用729配電費用10. 87.210.810用電雖統訃KW59545576911電力増容費14.518.812初投資合計253295. 1408.4說明:(a) 表中設備價格按廠家報價。(b) 冰蓄冷設備價格已包含蓄冷控制系統。(c) 表中水泵:方案一包括循環泵、冷卻

4、泵；方案二包括循環泵、冷卻泵、鹵水蓄冰泵、融冰泵：方案三包括循環泵、井水循環泵、深井潛水泵。(d) 電力增容費按220元/KVA。根據有關規立，采用蓄能系統免收電力增容費。(2) 運行費用計算夏季空調運行時間按90天，每天運行10h(7： 00-17： 00),負荷率達到85%100%為10 天，負荷率達到50%85%為30天,負荷率小于50%按50天。當地平均電費0.505元/KWh, 蓄冷空調執行蜂谷分時電價，詳表二。表二時間段電價高峰時段8:0011:0018:0023:000. 7575平時段11:0018:007:008:000. 505低谷時段23:007:000. 2525a）方

5、案一運行電費運行控制按臺數調節，50%以上負荷開啟一臺制冷機及相應水泵、冷卻塔，50%以下負荷開 啟一臺制冷機及相應水泵、冷卻塔。夏季運行電費：595x（10+30+50x0.5）x 10x0.505=19.53 萬元b）方案二運行電費蓄冰系統應分別考慮蓄冷、釋冷工況不同耗電量，當部分負荷時，通過調整運行策略，按融 冰優先模式運行，以充分肖約運行費用。夜間制冰蓄冷運行時間23:00-7:00,運行設備： 制冷主機、鹵水制冰泵、冷卻泵、冷卻塔：日間融冰釋冷運行時間7:00-17:00,運行設備: 制冷主機、融冰泵、循環泵、冷卻塔、冷卻泵，根據不同工況開停。限于篇幅，不同負荷率 下運行電費汁算過程

6、略。整個夏季冰蓄冷空調運行電費：2330.323x10+1313.758x30+844.36x50=10.49 萬元比方案一每年可節約運行費用9.04萬元，投資回收年限4.7年。另據杭州交通銀行運行記錄顯示,夏季每天每平方米運行費用98年為0.1元,99年為0.086 元，2000年為0.067元，2001年為0.079元。與本計算基本吻合。C）方案三耗電量髙于方案一，夏季運行費用必然高于方案一，其優點是解決了冬季空調供 曖問題，在沒有其它熱源可利用的情況下，是較為理想的方案之一，但應注意水源能否及時 回灌問題，不致破壞地下水資源。結論：冰蓄冷空調系統技術可靠，運行費用較低，具有較為理想的投資

7、回收期，適合本工程 使用。2.3蓄冷系統設備本設訃采用完全凍結式冰蓄冷設備，蓄冰設備為冰球，該設備具有如下特點:(1) 采用鋼制方形槽體，可充分利用機房有效空間，減少占地而積。(2) 靜態制冰，故障率低，使用壽命長。(3) 初投資較低。(4) 國內同類工程較多，施工安裝經驗豐富。(5) 對制冷設備無特殊要求，設計簡單，與空調系統容易結合。制冰設備采用環保冷媒R1343雙工況雙螺桿制冷機組，冷媒采用25%乙烯乙二醇溶液，空 調工況冷媒溫度5/10C,制冰工況冷媒溫度-1.5C。冷卻水溫度30/35C,以充分利用夜間 室外空氣較低的濕球溫度。2.4蓄冷系統設計蓄冰空調方案采用蓄冰槽和雙工況制冷機組

8、并聯系統，相對于串聯系統，并聯系統應用于本 工程具有如下特點：(1) 并聯系統及蓄冰設備與雙工況制冷機組在供冷時分成兩個獨立的系統，白天供冷模式時, 雙工況制冷機組與融冰輸出在各自環路內進行，共同負擔空調負荷。(2) 本設計中，負荷側冷凍水溫度為7/12C, 次側設左溫度為5/10,雙工況制冷機組效 率基本不受影響。(3) 蓄冰設備融冰溫度為5/10C,溫度高，融冰輸出量大，融冰效率髙。(4) 本工程正常運行時夜間無空調負荷，制冰時僅開乙二醇一次泵，二次泵、循環泵均停開: 當過渡季節空調系統為部分負荷時，可采用制冷機單獨供冷或融冰單獨供冷，此時，僅開一 次泵或二次泵即可。因此，水泵年耗電量低。

9、(5) 當雙工況制冷主機輪流維修保養時，融冰供冷及另一臺制冷機供冷均不受影響，提高了 系統的可靠性。(6) 本系統運行策略采用融冰優先原則，即首先由蓄冰槽融冰輸出冷量供冷，不足部分由雙 工況制冷主機補充。由于在整個供冷季節，大部分時間的空調負荷不足設計日的60%,采 用融冰優先策略后，不僅可以轉移髙峰用電負荷至低谷，同時可以節約大雖運行費用。2.5動力系統設計(1) 制冷：由蓄冰設備及雙工況制冷機組供應5/1 or乙烯乙二醇溶液，經板式換熱器轉換為 刀12空調冷媒水。制熱：采用板式換熱器將該地區85/70r集中供熱熱媒水轉換為60/50r空調熱媒水。板 式換熱器冬、夏季節分別設置。(3) 空調

10、循環水系統：采用泄流雖系統，冬、夏季共用一套循環水泵，夏季二用一備，冬季 一用二備。(4) 冷卻水系統：冷卻塔兩臺設于主樓屋而，冷卻塔進水管上分別設電動蝶閥，冷卻塔電機、 電動蝶閥與主機一一對應。(5) 補水(液)左壓：采用密閉式膨脹水箱補水定壓，乙二醇系統采用開式補液系統，蓄冰槽液 位控制。(6) 水質處理：空調循環水補水采用軟化水，冷卻水采用電子水處理。冰蓄冷及動力系統流 程圖見圖(2)。3變風量空調系統設計3.1設計概述本工程主樓辦公部分采用全空氣多辿變風量系統。多業變風量系統是采用風機取代風閥、總風量控制法下的變風量控制系統，它運用現代計 算機控制技術，多變量控制理論對中央空調進行集散

11、控制。通過各房間的數字式溫控器，采 用模糊邏借控制技術無級調節相應的變風量箱風機的轉速，從而調盯房間的送風量，以達到 控制室內溫度的目的。通過系統中央控制器實現兩個控制功能：一方面采集各房間溫度和風 量參數，通過變頻控制空調機組的送風量以及水系統電動二通閥的開度：另一方而，與大樓 BA控制系統連接，實現遠程集中管理。該系統具有如下特點：(1) 舒適性能實現務個空調區域的靈活控制，可以根據負荷變化或個人的要求自行設左環境 溫度(溫度控制精度可達0.75C)o(2) 肖能由于空調系統絕大部分時間是在部分負荷下運行，而變風量空調系統是通過變頻調 速改變送風量來調節室溫的，因此能夠減少空凋機組的風機能

12、耗，可明顯降低運行電費，并 可降低空調機組的總裝機容量。(3) 不會發生過冷或過熱由于溫度控制的靈活、有效，可以避免常規空調常見的局部區域過 冷或過熱，既提髙了舒適感，又節約了能量。(4) 系統噪聲低由于風量減小是通過風機轉速降低實現的，可使系統噪聲大幅降低。(5) 無冷凝水煩惱變風量系統是全空氣系統，冷水管路不經過吊頂空間，可以避免冷凍水、 冷凝水滴漏污染吊頂。(6) 系統靈活性好其送風管與風口之間采用軟管，送風口的位置可以根據房間分隔的變化而 任意改變，也可根據需要適當增減風口，使系統結構變得十分靈活。(7) 相對于風機盤管加新風系統，全空氣變風量系統過渡季節可全新風運行，充分利用室外 空

13、氣“免費供冷。3.2系統組成由以下四個主要部分組成。(1) 空調機組組合式空調器或柜式空調機組、吊頂式空調機組等。(2) 末端數字控制器采用微處理器及人工智能的模糊邏輯控制技術，瞬態響應時間快。該控制器集溫控器與執行 器于一體，由置于溫控器內的溫度傳感器實時檢測室內溫度，與用戶預先設泄的室內溫度進 行比較，實時自動平滑地調肖風機轉速，從而實現風機送風量的自動控制和無級調泯控制 精度可達0.75C，能夠準確地調整風量，并使其隨負荷變化保持動態平衡。(3) 變風量終端箱變風量箱是帶有動力的風機箱，風壓60Pa(標準型)90Pa(髙靜壓型)，由低噪聲離心風機、 電容式電機、吸音箱體、保溫吸聲板等組成

14、。風機為大輪徑、大風量、低轉速、低能耗、低 噪聲離心風機，電機為高效、低噪聲單相電容電機，箱體內貼保溫吸聲板，不但可以確保箱 體表面不會暴露，同時可以降低箱體噪聲。中央控制器用于實時采集所有末端控制器的控制信號，判斷溫度變化趨勢，在加以總解耦汁算后控制室 內風機的送風量，同時對空調水系統電動二通閥進行開度控制或啟閉控制。中央控制器上帶有通信接口，可以通過網絡進行計算機遠程監控，實現樓宇自動化控制。4問題探討(1) 冰蓄冷與變風量結合，如能采用低溫送風技術，則巧能性更為顯著。采用低溫送風，應 采用鋼制盤管蓄冰設備，不宜采用冰球系統，限于投資因素，并考慮到目前國內大溫差低溫 送風空調機組產品較少，

15、本工程未予采用。(2) 變風量系統的新風供應較難處理，應保證風量降低以后而新風疑保持不變。本工程采用 固龍新風風機法。新風風機法是目前國際上公認的最可靠的變風量空調系統新風控制法之 一。該法簡單實用，只需在新風風道中，安裝一臺風量等于所需新風量，全壓等于新風風道 阻力的新風風機即可。當過渡季節需要利用全新風送風時，可以設置獨立的新風風道和新風 風閥，在設計工況時，該風閥關閉，進入過渡季節后，新風風機關閉，調丹新風風閥、回風 風閥和排風風閥，實現經濟循環。(3) 變風量系統的送風系統，宜采用靜壓復得法確左管路尺寸，以確保初調節的順利實現。(4) 對于全空氣型的變風量系統，回風較難處理，應首先保證

16、回風管路的通暢，即使有條件 設置回風風道，一般情況下回風管道不可能做得很大，回風管道內靜壓不均勻，影響系統正 常運行。目前變風屋系統常用的回風方式均為吊頂回風(本工程即采用此方式)或走廊回風，前者存在的問題是吊頂污染，后者對于獨立封閉辦公房間造成門關閉或開啟困難、回風不暢。(5) 當室內送風量降至最小風量，室內溫度仍然繼續下降(夏季)或升高(冬季)，則通過改變空 調機組冷熱水盤管的水閥開度，即改變空調機組的送風溫度，維持室內溫度不變，此時，空 調水系統形成了變流量系統，循環水泵應有變流量措施。由于投資因素，本工程水系統采用 了定流量系統。(6) 辦公類建筑采用全空氣系統存在交叉污染問題，特別是當今年出現了史無前例的SARS 疫病的邸發流行后，變風量系統的采用受到了較多的質疑。筆者認為，全空氣系統確實存在 空氣的交叉混合問題，但設訃良好的變風量系統所具有的肖能、舒適等優點又是其他形式的 空調系統所無法取代的，因此，如何對變風量系統的某些功能加以改進而不是全盤否左，才 是腹通設計工作者應有的科學的態度。在曖通空調一SARS特集中，一些專家即提出， 空調系統的任務不是要負擔起防疫的責任，而應在無論何時都要保持健康的狀態。從這個方 而來講，全空氣系統由于水系統不進房間，特別是凝水集中在大型空調箱內，易于實現凝水 盤的淸洗與消毒，而SARS期間各地