科研教育类建筑通常涵盖教室、会议厅、展厅、办公室、实验室等多种用途形式。由于其使用功能和条件的特殊性，科研教育类建筑和单一的办公建筑相比，其能耗特征往往存在较大差异。由于寒暑假的存在导致教育建筑年运行时间相对较短，同时建筑内部用能设备单一，使大型教育建筑总能耗相对较低。和其他类型的公共建筑相比，大型教育建筑的单位面积空调能耗适中。其中，空调能耗约占大型教育建筑总能耗的50%。

冰蓄冷空调系统具有移峰填谷、均衡电网负荷、提高电力建设投资效益及为用户节省空调运行费用等优点，在每年空调用电量以20%～30%速度猛增长的情况下，这对均衡城市电网负荷，改善日益尖锐的电量供需矛盾是一项有利的措施。但冰蓄冷空调与常规空调系统相比，存在初投资大、系统较为复杂的缺点。

该科研教学楼是一座集办公、教学、科研、会议为一体的综合性大楼。总建筑面积70032m2，总空调面积47400m2。建筑高度99.1m，地下3层，地上26层。负三层为设备用房、负二层为地下车库、负一层至地上五层为教室、会议厅、展厅等，六至二十六层为塔楼部分，主要用途为办公室、实验室等。

负荷计算

该科研教学楼夏季空调季节为每年5-9月。采用DeST能耗模拟软件对该楼全年逐时冷负荷进行模拟。人员密度和空调开启时间均根据教学和办公区域，按照工作日和周末、正常教学时间和寒暑假分开设置，其供冷时间为8:00～22:00；周末与寒暑假供冷时间为8:00～21:00。

冰蓄冷系统设计

夏季空调设计日最大冷负荷为8178.5kW，夏季空调设计日总冷负荷约为78766.4kWh。本工程按冰蓄冷空调分量蓄冰模式设计，经计算及综合比较，最后确定配备空调工况制冷量为1980kW、制冰工况制冷量为1456kW的双工况双蒸发器螺杆式板冰/冷水机组2台，同时配备制冷量为1400kW的螺杆冷水机组1台作为基载机。双工况主机可分别在空调和制冰两种工况下运行。蓄冰槽蓄冷量为23000kWh，蓄冰率为29.2%。选用换热量为2900kW的板式换热器2台，板式换热器将蓄冰系统的冰水混合物与空调系统冷冻水回路隔离，板式换热器冷冻水侧进/出口温度为12℃/7℃，冰水混合物侧进/出口温度为1.5℃/8.5℃。

冰蓄冷系统采用动态片冰滑落式制冰系统，片冰滑落式采用直接蒸发，蒸发板内通制冷剂，蒸发板外淋冷水，结冰后冰块贮于蓄冰槽内。在23:00-07:00共8h的电力低谷时段内双工况主机在制冰工况下运行，制取的冷量储存在蓄冰槽中。2台双工况双蒸发器主机与蓄冰槽、冰水循环泵、板式换热器等设备组成冰蓄冷及供冷系统，1台螺杆冷水机组作为基载机组对供冷系统作灵活调节。

本工程的冰蓄冷空调在大部分使用时间内按融冰优先或全融冰供冷模式运行。当日负荷较小，小于等于最大融冰供冷量时，该科研教学楼的全天空调负荷由融冰供冷基本可以满足。当日负荷大于最大融冰供冷量时，在白天使用空调时段，系统将依据实际的冷负荷需求，通过控制系统调节运行模式，自动调整每一时段内蓄冰装置供冷及基载冷水机组供冷或主机供冷的比例，采用分时融冰释冷方式，把蓄冰冷量用在08:00-12:00及19:00-22:00电力高峰时段和尖峰负荷时段，以实现分量蓄冰模式逐步向全量蓄冰模式的运行转化，按照蓄冰装置优先供冷的原则，最大限度地控制主机在电力高峰期间的运行，根据日冷负荷超出融冰供冷负荷值的大小，依次按启动基载冷水机组1台，或启动双工况机组1台，或启动双工况机组1台+基载冷水机组，或启动双工况机2台，或启动双工况机组2台+基载冷水机组的模式运行。

经济分析

冰蓄冷空调系统在投资回收期以后，其每年节省的运行费用即为用户实得的经济效益。

初投资

该科研教学楼现采用的是常规电制冷空调系统，其主要设备为：电制冷主机（制冷量2637kW，3台；制冷量1144kW，1台），冷却塔（流量700m3/h，3台；流量350m3/h，1台），冷却水泵（流量700m3/h，扬程32m，4台，三用一备；流量350m3/h，扬程32m，2台，一用一备），冷冻水泵（流量324m3/h，扬程37m，4台，三用一备；流量为128m3/h，扬程37m，2台，一用一备），自控装置与系统1套。这些设备的总功率为2260kW。经计算可知，冰蓄冷空调系统比常规电制冷空调系统多投资约97万（其中已包括自控装置及输变电设备的投资等）。

运行费与投资回收期

重庆科研教育建筑按照居民用电收费。一年中夏季空调运行时间从5月1号至9月31日，共153d。按照该科研教学楼近几年的实际运行情况来看，在空调运行期间，由于气温适宜，约有15d空调系统停止运行，即空调系统实际运行时间约为140d。总冷负荷达到设计日负荷的时间为17d，总冷负荷达到设计日总负荷2/3的时间为32d，总冷负荷达到设计日负荷1/3的时间为73d。总冷负荷小于融冰供冷量的有18d。

在设计的冰蓄冷空调系统下该科研教学楼的年运行费用比该楼现在实际运行的常规空调系统的年运行费用节省约16.1万元/a，投资回收期为6a左右。

若该科研教学楼采用商业用电收费，在设计的冰蓄冷空调系统下该科研教学楼的年运行费用比该楼实际运行的常规空调系统的年运行费用节省约18.9万元/a，投资回收期为5a左右。

居民用电和商业用电的峰谷电价比均为3:1，但峰谷电差价值分别为0.54元/kWh，0.82元/kWh，该科研教育楼采用商业用电政策时比采用居民用电政策时节约更多的运行费用，并使投资回收期减少一年。