冰蓄冷中央空调系统设计

1、空调冷负荷的确定

根据北京地区的夏季室外气象条件，夏季空调室外计算干球温度为33.5°C，计算湿球温度为26.4°C，计算日平均温度为29.6°C。办公楼的室内计算温度为26°C，相对湿度为55％，新风量为每小时30米3／人，噪声标准为45ｄＢ（Ａ）。根据本建筑各房间的使用性质（办公楼），结合逐时负荷计算，空调最大冷负荷为300ｋＷ，发生在15：00—16：00之间，计算的日总冷量为31547ｋＷ·ｈ。根据甲方要求，办公楼空调使用时间按照7：00—22：00考虑，18：00—22：00为加班时间，合计15个小时使用时间，均处于电力峰价或平价之间。

2、制冷机容量的确定

冷水机组的装机为两台双工况的水冷式冷水机组，选用螺杆式制冷机组，制冰时间8小时，制冰工况能效比为3.68。白天制冷时间15小时，加班时间尽量不开冷冻机。按部分蓄冰推荐计算方法，计算制冷机组总容量为2200ｋＷ，单台空调工况制冷量1100ｋＷ（312Ｒｔ），空调冷水进出水温度12／7℃，白天冷却水温度32／37℃。制冰工况制冷量712ｋＷ（202Ｒｔ），冷冻机进出水温度－5.61／－2.0℃，夜间冷却水温度32/35℃。

3、蓄冰容量的确定

本设计采用冰蓄冷系统的方式，选用负荷均衡的部分负荷蓄冰，采用制冷机组与冰蓄冷设备为串联方式，主机位于蓄冰设备上游的内融冰系统，设计工况的供冷运行方式为主机优先模式，部分负荷时按融冰优先模式，考虑到蓄冰槽的位置及蓄冰槽尺寸等因素，计算的日总冷量为31547ｋＷ·ｈ（8972Ｒｔ·ｈ），经核算，蓄冰量约10688ｋＷ·ｈ（3040Ｒｔ·ｈ），占日总冷量的33.6％，根据平面条件，蓄冰装置设在地下二层制冷机房内，蓄冰槽内布置了8组盘管，每组盘管蓄冰量为1336ｋＷ·ｈ（380Ｒｔ·ｈ）。

4、制冷系统的确定

参考北京峰谷电时间段，谷电时间为23：00—07：00，平电时间为07：00—10：00，15：00—18：00，21：00—23：00，峰电时间为10：00—15：00，18：00—21：00，尖峰时间为11：00—13：00，16：00—17：00，经计算两台双工况的水冷螺杆式冷水机组，夜间均可制冰，白天时间段开主机制冷，主机载冷剂采用质量浓度为25％的乙烯乙二醇水溶液。根据建筑使用性质，运行时间，空调形式等因素，本系统不设基载主机，两台制冷机组均可实现供冷与制冰功能。

5、蓄冰装置选用蓄冰槽，冰蓄冷系统４种运行策略

１）主机制冰

主机制冰，夜间蓄冰（23：00—07：00）时段为北京的电力低谷期，在该时段内制冷机满负荷运行，通过低温的乙二醇溶液将蓄冰槽内的水制成冰。乙二醇溶液在制冷机和蓄冰槽之间循环，随着蓄冰量的增加和时间的推移，制冷机的出口温度逐步降低。按设计要求，标准设计日制冷机夜间８小时蓄冰量应达到10688ｋＷ·ｈ（3040Ｒｔ·ｈ），当蓄冰槽的蓄冰量达到要求时，制冷机自动停止蓄冰工况运行。主机蓄冰时Ｖ２和Ｖ３关闭，Ｖ１和Ｖ４开启。

２）主机供冷与融冰联合供冷

主机供冷与融冰供冷、该时段为电力峰价与平价段，同时在该时段内空调冷负荷较大，为了尽量减少系统的电力峰价运行，冷负荷由制冷机联合蓄冰槽供冷。在该时段内制冷机主机处于空调工况，制冷机组出口的乙二醇和蓄冰槽融冰后的乙二醇溶液混合进入板换。在非标准设计日内，空调冷负荷有相当程度上的减少，通过优化控制实现蓄冰槽的有效融冰并保证满足系统内的冷负荷需求。

主机与融冰供冷融冰优先时，恒定双工况机组出口温度，控制主机能量调节，恒定进入板换的进口温度，Ｖ１和Ｖ２调节，Ｖ３开，Ｖ４关。改变进入蓄冰装置的乙二醇流量。主机与融冰供冷主机优先时，恒定乙二醇进入板换的温度，控制主机能量调节，Ｖ１和Ｖ２调节，Ｖ３开启，Ｖ４关闭，改变进入蓄冰装置的乙二醇流量。

３）融冰单独供冷

融冰单独供冷，平时晚上18：00—22：00考虑有加班负荷，以及在过渡季节的使用工况，为了避免在电力高峰期内开启冷机以及冷机的低效运行，该时段内蓄冰槽的总融冰供冷量为空调系统负荷的全部。根据优化控制原则，同时为了减少运行电费，该时期的冷负荷由蓄冰槽单独提供板换的乙二醇流量。融冰时，Ｖ１和Ｖ２调节，Ｖ３开启，Ｖ４关闭。恒定进入板换的乙二醇温度设定值，改变进入板换的另一侧为空调系统提供7℃的冷冻水流量。

４）主机单独供冷

主机单独供冷，空调冷负荷结构改变时，为了将蓄冰槽的冷量尽量用于电力高峰时段，在平价时段内的冷负荷可以适当由制冷机单独提供。这时蓄冰装置与系统隔离开，蓄冰主机在空调工况运行，通过板式换热器向空调系统提供冷冻水。主机单独供冷时Ｖ１关，Ｖ２和Ｖ３开启，Ｖ４关闭。恒定乙二醇进入板换的温度，控制主机能量调节。（此工况使用情况不多，保留此功能）。通过上述设置，既可以合理控制融冰量，满足午后最高尖峰负载要求，又可以在满足设计温度的情况下，最大限度的降低运行费用。