建筑職稱論文發(fā)表淺析冰蓄冷系統(tǒng)的設(shè)計

　　本篇文章是由《建筑工程技術(shù)與設(shè)計》國家級建筑期刊發(fā)表，是由國家新聞出版廣電總局正式批準(zhǔn)的連續(xù)型電子出版物，由中南出版?zhèn)髅郊瘓F股份有限公司主管，湖南科學(xué)技術(shù)出版社有限責(zé)任公司主辦，國內(nèi)統(tǒng)一刊號：CN 43-9000/TU國際刊號：本刊將采用圖文聲像多種形式，介紹建筑工程領(lǐng)域新技術(shù)、新工藝，反映建筑工程領(lǐng)域新成果、新進展，促進建筑工程行業(yè)交流，為推動我國建筑科學(xué)技術(shù)發(fā)展服務(wù)。

　　摘 要 對串聯(lián)式主機上游部分負(fù)荷冰蓄冷系統(tǒng)的設(shè)計進行分析，對傳統(tǒng)的設(shè)計計算公式中參數(shù)的選取及定義做了更為具體的解釋及說明，并從負(fù)荷計算、運行策略、系統(tǒng)設(shè)計、蓄冰設(shè)備特性、投資回收等各方面分析了目前設(shè)計中存在的一些問題及誤區(qū)，提出了在系統(tǒng)設(shè)計中需要注意的問題以及影響系統(tǒng)正常運行的因素。

　　關(guān)鍵詞 冰蓄冷;運行策略; 自動控制;投資回收

　　1 引言

　　隨著峰谷電價的不斷推廣，蓄冷系統(tǒng)在空調(diào)冷熱源設(shè)計中逐漸普及。冰蓄冷系統(tǒng)在國外已有多年的歷史，技術(shù)已發(fā)展相對成熟，在中國也有多年的時間，但就目前建成的項目運行情況而言，實際節(jié)電費效果并不理想，很多工程在實際運行過程中偏離設(shè)計意圖，達不到預(yù)期目標(biāo)，原因大致可分為三類：1、設(shè)計不合理;2、缺乏良好的系統(tǒng)控制及運行管理;3、設(shè)備質(zhì)量問題。這三類問題基本涵蓋了目前蓄冷系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)的情況，其中任何一個因素都會導(dǎo)致運行效果不理想，初投資無法回收，且無法滿足空調(diào)實際需求等問題，這也是為何冰蓄冷系統(tǒng)在歐美、日本運行良好，而在中國卻頻出問題、應(yīng)用發(fā)展相對緩慢的原因。以下就上述幾個方面，結(jié)合典型辦公建筑，進行詳細(xì)的分析。

　　2 負(fù)荷計算

　　假定典型辦公樓的空調(diào)面積為20萬平米，峰值負(fù)荷為9000RT，設(shè)計日逐時冷負(fù)荷計算結(jié)果如圖1所示。

　　圖1 逐時冷負(fù)荷分布圖

　　目前全國大中城市中，中高檔辦公建筑里的加班情況相當(dāng)普遍，尤其對于一些高新科技孵化企業(yè)則更為嚴(yán)重，有些還要考慮金融機構(gòu)的24小時運行負(fù)荷。根據(jù)經(jīng)驗，假定夜間負(fù)荷峰值為全天峰值負(fù)荷的10%。對于圖1所示的冷負(fù)荷分布圖中，夜間負(fù)荷設(shè)定為10%滿負(fù)荷運行，并未考慮負(fù)荷逐時變化系數(shù)，且其全部由基載主機承擔(dān)，其取值的大小及波動與蓄冷系統(tǒng)無關(guān)，在此不詳細(xì)斟酌。

　　對于典型時間段負(fù)荷的計算結(jié)果，如中午12時、13時的負(fù)荷，并未出現(xiàn)相對波谷的曲線，原因在于此時段辦公室內(nèi)的人員系數(shù)并不會降低，工作人員的午飯及午休基本都在本棟建筑范圍之內(nèi)，所以中午時段的負(fù)荷并不會出現(xiàn)明顯降低，這也與實際檢測的結(jié)果相符。另外，對于18時至22時的負(fù)荷，與下班后負(fù)荷迅速降低的傳統(tǒng)預(yù)期是不相符的，計算結(jié)果明顯偏高，這也是與當(dāng)前的實際情況相符的。上述也提到，目前城市白領(lǐng)的加班是相當(dāng)嚴(yán)重的，不能按時正常下班的比率超過半數(shù)，部分行業(yè)的加班比率甚至超過90%，由于加班情況的不穩(wěn)定性，空調(diào)系統(tǒng)的啟停通常會相對延遲，所以造成了負(fù)荷曲線緩慢下降的現(xiàn)象。

　　傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計一般只關(guān)注峰值負(fù)荷，不會關(guān)注負(fù)荷的變化曲率，但對蓄冷系統(tǒng)而言，負(fù)荷曲線尤為重要，其涉及到整個系統(tǒng)的設(shè)備選型及運行策略的制定。若曲線平緩，則蓄冰主機的容量相對要大，整個系統(tǒng)的出力較為安全;若曲線陡峭，則蓄冰主機容量相對要小，有可能造成設(shè)計日出力不足。一般情況下，蓄冰主機的設(shè)計容量不低于系統(tǒng)設(shè)計日峰值負(fù)荷的60%，相對較為安全。

　　準(zhǔn)確的負(fù)荷計算及全年各工況下的負(fù)荷預(yù)測是蓄冷系統(tǒng)得以良好運行的基本前提，也是實現(xiàn)系統(tǒng)經(jīng)濟性最大化的基礎(chǔ)。

　　3 系統(tǒng)設(shè)計及主機選型

　　3.1 蓄冰主機的容量

　　根據(jù)《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》(GB50736-2012)中的式J.0.2-3，并對其進行修正，得到部分負(fù)荷冰蓄冷制冷主機的裝機容量:

　　(1)

　　式中 --逐時間冷負(fù)荷; --主機夜間運行小時數(shù); --主機蓄冰工況出力系數(shù);

　　--主機白天運行小時數(shù); --主機白天綜合小時平均出力系數(shù);

　　設(shè)計日小時負(fù)荷累計值，需扣除夜間蓄冰時的負(fù)荷，因為此時段的負(fù)荷有基載主機承擔(dān)。基載主機的運行情況，涉及到蓄冰主機容量的大小及蓄冰量的大小。若白天基載運行，則蓄冰主機計算容量相對較小，蓄冰量也相對較小;若基載白天不運行，則蓄冰主機計算容量較大，蓄冰量也較大。基載白天是否運行并沒有嚴(yán)格意義上的好壞之分，這涉及到部分負(fù)荷蓄冰比率的大小與初投資的關(guān)系，取決于建設(shè)方對回收期的控制。

　　有部分學(xué)者認(rèn)為，白天應(yīng)盡量開啟基載主機，因為基載主機的效率相對要高，這種說法是不全面的，因為基載的效率是相對雙工況主機單獨供冷或蓄冰裝置出力相對比例較少的情況下而言的，此時主機出水溫度較低，相率較低，如果通過合理的運行策略，避免雙工況主機白天單獨運行，則雙工況主機的設(shè)計出水溫度不需降低，甚至?xí)哌^基載主機的出水溫度，效率也不會下降，具體論述見3.5節(jié)。

　　對于式(1)中 ，按照項目所在地區(qū)的波谷電價時段確定，一般為夜間23:00至第二天07:00，共8個小時; 的值根據(jù)所選則的主機形式及品牌而不同，要根據(jù)廠家提供的數(shù)據(jù)確定，一般為0.6～0.7，取值可參考文獻【1】。 并不是一個定值，要綜合考慮主機的性能及蓄冰裝置的配比。隨著蓄冰時間的推移，冰層厚度不斷加大，制冰出水溫度會不斷降低，主機的制冷能力和蓄冰裝置的蓄冰能力也在不斷下降，故 值會不斷的減小。經(jīng)驗認(rèn)為，在蓄冰后期，單位時間的蓄冷量甚至不及初始階段的60%，甚至更低，很多實際工程中，蓄冰裝置在設(shè)計日很難在8小時內(nèi)完成全部蓄冰。

　　式(1)在原來基礎(chǔ)上增加了對 的修正，即 ，此系數(shù)為考慮到主機在白天運行的時間段內(nèi)，并非按全負(fù)荷出力而設(shè)置的修正系數(shù)。主機在聯(lián)合供冷工況下的出力可能會不同于主機的標(biāo)準(zhǔn)工況，但最重要的原因在于在最佳運行策略的模式下，考慮到實際的運行配比及負(fù)荷曲線，很難實現(xiàn)主機白天全時段100%出力，一般可達到80%左右，這是設(shè)計中必須注意的。如果不考慮 ，則計算得到的主機容量會偏小，很難實現(xiàn)設(shè)計日運行策略的配比，但也并非越小越好，這從根本上涉及到部分負(fù)荷的蓄冰大小與投資回收的關(guān)系，見下述。

　　根據(jù)式(1)及逐時負(fù)荷變化曲線，得到 為6300kW。式中各項參數(shù)的取值見表1。

　　表1 主機容量計算表

　　白天運行時間n1 夜間制冰時間n2 c1 cf qc( RT )

　　14 8 0.7 0.65 6300

　　3.2 蓄冰主機型式

　　在已建成的項目中，離心機和螺桿機作為蓄冰主機都有應(yīng)用，兩種機型各有優(yōu)劣。對于大型項目，一般首先會想到選用大容量高效率的離心機，這在傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中是無可厚非的，但是作為蓄冰主機，離心機會存在喘振現(xiàn)象，影響系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。喘振發(fā)生的最主要原因包括流量減小及壓縮比增大，后者在蓄冰系統(tǒng)里更為普遍。離心機的極限蒸發(fā)溫度比螺桿機要高，一般當(dāng)出水溫度達到-6.5℃時就會停機保護，而在蓄冰中后期，隨著冰層厚度的增加，必須要求主機出水溫度降低才能達到預(yù)定的蓄冰量，此時要求出水溫度在-6～-8℃，主機的蒸發(fā)溫度會達到-11℃以下，這是離心機很難實現(xiàn)的。對于部分負(fù)荷日工況下，運行策略不要求蓄冰裝置全部蓄冷，蓄冷過程不需經(jīng)歷后期的低溫期，則喘振現(xiàn)象相對較少，對于100%負(fù)荷設(shè)計日工況的蓄冰后期，喘振現(xiàn)象則不可避免，這也得到了很多實際工程案例的驗證。

　　解決離心機喘振的方法有多種，主要為1)加大制冷主機裝機容量;2)加大冷卻塔型號;3)加大蓄冰裝置容量，此三種方法的出發(fā)點都是通過加大設(shè)備型號從而避免系統(tǒng)在最不利工況下運行，屬于被動解決方式，會增加系統(tǒng)的初投資。蓄冰工況下，離心機要求冷卻水供水溫度為30℃，對于一些夜晚濕球溫度較大的地區(qū)則很難實現(xiàn)。例如，使深圳地區(qū)夜間工況的冷卻水出水溫度達到31℃，大部分品牌冷卻塔需將型號放大1.5倍，嚴(yán)重增加了初投資。

　　螺桿機用于蓄冰會相對安全穩(wěn)定，但是螺桿機在標(biāo)準(zhǔn)工況下的效率相對較低，且目前市場上沒有大容量的機型，一些雙拼機也只能做到1000RT，這勢必會造成機組臺數(shù)過多、機房占用面積過大以及機組總體效率不高、延長投資回收期等后果。

　　針對以上列出的兩種機型的優(yōu)缺點，有學(xué)者認(rèn)為可將蓄冰主機與供冷主機獨立設(shè)置，即白天采用離心機供冷，夜晚單獨設(shè)置螺桿機蓄冰，這樣就可以避免兩者的缺點，充分發(fā)揮兩者的有點，但同時也會增加系統(tǒng)的總造價，其可行性需要詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟分析，在此不作贅述。

　　本案例設(shè)計采用900RT的水冷螺桿式雙工況主機7臺，總制冷量6300RT。蓄冰工況下主機最大出力按4300RT，平均出力為4100RT。

　　3.3 蓄冰設(shè)備

　　目前市場上最為流行的集中蓄冰方式為：冰槽、冰桶、動態(tài)冰。其中，冰槽又分為鋼盤管、塑料盤管，動態(tài)冰又分為冰漿、片冰機等。各種蓄冰型式的存在都具有一定的合理性，針對各自的技術(shù)特征、項目特點等各具優(yōu)劣，表2就以上幾種最常見的蓄冰型式大致列出各自特點。

　　表2 常見蓄冰型式對比列表

　　類別 塑料盤管 鋼盤管 冰桶(塑料盤管) 冰漿

　　初投資 低 高 低 低

　　壽命 長 短 長 短

　　運輸 不利運輸，易損壞 不利運輸，易損壞 整裝，便于運輸 --

　　擺放 需現(xiàn)場施工，安裝周期長 需現(xiàn)場施工，安裝周期長 靈活，快速 需現(xiàn)場施工，安裝周期長

　　泄露 不易泄露 焊點多，易泄露 不易泄露 --

　　檢修 困難 困難 方便 方便

　　冰量顯示 間接 間接 直接 直接

　　釋冷速率 小 較大 較小 大

　　占地面積 較大 小 大 較大

　　主機COP 低 低 低 高

　　系統(tǒng)成熟度 成熟 成熟 成熟 不成熟

　　制冰冷媒 25%乙二醇溶液 25%乙二醇溶液 25%乙二醇溶液 20%乙二醇

　　融冰介質(zhì) 25%乙二醇溶液 25%乙二醇溶液 25%乙二醇溶液 水

　　結(jié)冰率 低 高 低 高

　　故障率 高 高 低 高

　　設(shè)備管理

　　與維護 簡單 簡單 簡單 復(fù)雜

　　市場應(yīng)用 多 多 較多 少

　　在選擇蓄冰方式時，要充分考慮到蓄冰速率、融冰速率隨時間變化的影響。一般情況下，蓄、融冰速率都會隨著時間的推移而不斷地減小，主要原因在于冰層厚度對傳熱系數(shù)的影響。衰減量在設(shè)計時是必須考慮的，并且不同類型、不同品牌的設(shè)備都所對應(yīng)的參數(shù)各不相同，最終的蓄冰設(shè)備容量也就不盡相同。在實際工程中，經(jīng)常會出現(xiàn)夜間不能蓄滿以及白天不能融完的情況，就是因為蓄冰設(shè)備的設(shè)計富裕度偏小，與主機制冷量配比不足，但也不能無限制加大蓄冰容量，以免增加初投資。

　　3.4 乙二醇側(cè)系統(tǒng)設(shè)計

　　串聯(lián)式蓄冷系統(tǒng)，一般可實現(xiàn)四種工況：雙工況主機蓄冷、聯(lián)合供冷、蓄冰設(shè)備單獨供冷、主機單獨供冷。本項目按乙二醇供水溫度3.5℃，回水溫度10.5℃設(shè)計，7℃的溫差是在綜合考慮輸送能耗、管道保溫、末端放大系數(shù)及系統(tǒng)安全性等各因素下的綜合取值，不具備唯一性，實際工程可根據(jù)具體情況確定，但建議在6～8℃范圍內(nèi)。各工況下的參數(shù)見表3。

　　表3 乙二醇側(cè)系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)表

　　1、設(shè)計工況聯(lián)合供冷

　　乙二醇側(cè)供水溫度℃ 乙二醇側(cè)回水溫度℃ 乙二醇側(cè)溫差△t℃ 板換處最大小時負(fù)荷值(kW) 乙二醇流量修正系數(shù) 乙二醇側(cè)流量Q(m3/h) 乙二醇泵修正系數(shù) 乙二醇泵臺數(shù) 乙二醇側(cè)水泵流量Q(m3/h)

　　3.5 10.5 7.0 31644 1.08 4198 1.1 6 770

　　2、設(shè)計雙工況主機單獨供冷

　　乙二醇側(cè)供水溫度℃ 乙二醇側(cè)回水溫度℃ 乙二醇側(cè)溫差△t℃ 最大小時負(fù)荷值(kW) 乙二醇流量修正系數(shù) 乙二醇側(cè)流量Q(m3/h) 乙二醇泵修正系數(shù) 乙二醇泵臺數(shù) 乙二醇側(cè)水泵流量Q(m3/h)

　　5.60 10.5 4.90 22150.8 1.08 4198 1.1 6 770

　　3、設(shè)計雙工況主機蓄冷(最大蓄冷)

　　乙二醇側(cè)供水溫度℃ 乙二醇側(cè)回水溫度℃ 乙二醇側(cè)溫差△t℃ 最大小時負(fù)荷值(kW) 乙二醇流量修正系數(shù) 乙二醇側(cè)流量Q(m3/h) 乙二醇泵修正系數(shù) 乙二醇泵臺數(shù) 乙二醇側(cè)水泵流量Q(m3/h)

　　-5.60 -2.6 3 13009 1.08 4000 1.1 6 733蓄冰設(shè)備單獨供冷工況類似于用蓄冰設(shè)備取代主機的常規(guī)系統(tǒng)，流程較為簡單，對應(yīng)各參數(shù)表中并未列出。

　　對于雙工況主機單獨供冷的情況，在實際運行中應(yīng)盡量避免，原因在于如果按表中所列設(shè)計溫度6.3～10.5℃運行，會形成“小溫差、大流量”的不節(jié)能模式，末端也需要相應(yīng)的放大才能滿足供冷需求。如果按系統(tǒng)設(shè)計供回水溫度3.5～10.5℃運行，主機的出水溫度很低，嚴(yán)重降低主機的能效，且水泵的流量會比設(shè)計工況下小很多，控制上較難實現(xiàn)，所以，在實際運行中，應(yīng)通過良好的運行策略避免出現(xiàn)主機單獨供冷的情況，否則系統(tǒng)將很難實現(xiàn)原本設(shè)計目的，這在目前很多工程案例中得到驗證。

　　乙二醇泵按與主機一對一的原則，共選擇6臺，每臺泵的最大設(shè)計流量為770 m3/h。關(guān)于乙二醇泵的型式，可選擇定頻或變頻，目前深圳地區(qū)絕大部分的項目都是按變頻泵來設(shè)計。變頻可以節(jié)省運行電費，但需要良好的自動控制來保證運行效果。對于常規(guī)水系統(tǒng)，通過檢測末端的供回水壓差來調(diào)節(jié)水泵的頻率，這種只檢測單一非耦合的參數(shù)對PID系統(tǒng)的控制是很簡單的，但對于冰蓄冷的乙二醇循環(huán)而言，無壓力點需要控制，水泵變頻的控制參數(shù)為保證系統(tǒng)供水溫度不變情況下系統(tǒng)輸出的冷量，而冷量、溫度、流量是相互耦合的，冷量與流量非線性關(guān)系，在保證乙二醇供水3.5℃的情況下，必須不斷的調(diào)整通過蓄冰裝置支路及其旁通上的調(diào)節(jié)閥，來控制蓄冰裝置的冷量，這在實際工程中是很難做到的。目前國內(nèi)相關(guān)蓄冷系統(tǒng)集成控制的商家不少，但真正意義上能較好實現(xiàn)系統(tǒng)模糊控制的并不多。另外，流量的變化對于雙工況主機出力以及板換的影響也是不確定的因素，目前沒有任何廠家或機構(gòu)能夠給出不同流量下，主機及板換在各工況下的參數(shù)變化，此問題有待進一步的解決。

　　蓄冰側(cè)的四種工況可劃分為兩大工況，即蓄冷和放冷，從表2可以看出，兩種工況下的乙二醇泵的設(shè)計流量相差不大，阻力上的差別為乙二醇-水板換的阻力，一般為6m～8m水柱的阻力。如果將乙二醇泵設(shè)為定頻或針對蓄冷、放冷工況下的二級變頻泵，在綜合能效及穩(wěn)定性應(yīng)該會比變頻泵要好，關(guān)于此方面的論述詳文獻【2】。

　　3.5 運行策略

　　運行策略的好壞直接關(guān)系到整個冰蓄冷系統(tǒng)的合理性與經(jīng)濟性，是影響系統(tǒng)成敗與否的最重要的技術(shù)環(huán)節(jié)。同時，運行策略也是在實際運行中最容易被忽略的環(huán)節(jié)，不合理的運行策略及實際操作的隨意性是造成目前冰蓄冷系統(tǒng)運行失敗的最直接、最普遍的因素。同樣條件的項目，不同的運行策略會形成完全不同的結(jié)果。

　　在運行策略的制定過程中，要注意以下幾點：

　　1、要明確主機在設(shè)計工況下的最大蓄冰出力以及蓄冰設(shè)備的最大蓄冰能力，同時考慮到蓄冰能力隨蓄冰時間的推移不斷的衰減，計算出夜間蓄冰時間段內(nèi)的總蓄冰量;

　　2、要考慮在蓄冰及融冰的過程中，蓄冰量會不停的因自身保溫的原因而不停的消耗，消耗的速度與具體的蓄冰型式及保溫型式有關(guān)，但總量一般較小;

　　3、要明確蓄冰裝置的蓄冰率及融冰率。由于蓄冰裝置很難在預(yù)訂時間內(nèi)完成全部蓄冰及融冰，所以設(shè)計時要考慮一定的富裕系數(shù)。一般鋼盤管可取1.1左右，塑料盤管可取1.2左右。

　　4、相鄰時間段的小時輸出冷量不能變化太大，無論對于蓄冰裝置還是主機，在短時間內(nèi)大幅度的調(diào)整制冷出力都是不利于系統(tǒng)穩(wěn)定的，要使主機及蓄冰裝置的出力曲線盡量平滑。另外，全天的總設(shè)計融冰量要小于總蓄冰量，同時考慮富裕度。

　　5、各時段的蓄冰出力要保證一定的負(fù)荷輸出比例，這樣可使出水溫度達到設(shè)計溫度的同時，保證主機的出水溫度不會降低，提高系統(tǒng)整體運行效率。根據(jù)經(jīng)驗，蓄冰出力比例 一般為40%～50%， 過小則會導(dǎo)致主機出水溫度降低，過高則有可能導(dǎo)致其他時段的融冰比例下降。

　　根據(jù)上述5點以及逐時負(fù)荷分布圖，制定出本案例的設(shè)計日100%負(fù)荷運行策略，如圖2及表4。

　　圖2 設(shè)計日100%負(fù)荷平衡圖

　　表4 設(shè)計日100%負(fù)荷運行策略表

　　時間 總冷負(fù)荷 基載制冷 制冷機制冷量(RT) 蓄冰槽 (RT) 取冷率 融冰出力比率

　　(RT) (RT) 主機制冰 主機制冷 儲冰量 融冰量 % —

　　0:00 900 900 4200 8515 —

　　1:00 900 900 4150 12660 —

　　2:00 900 900 4100 16755 —

　　3:00 900 900 4050 20800 —

　　4:00 900 900 4000 24795 —

　　5:00 900 900 3950 28740 —

　　6:00 900 900 3900 32635 —

　　7:00 900 900 -135 0 32500 —

　　8:00 900 900 0 32495 —

　　9:00 5400 0 3600 30690 1800 5.54 0.50

　　10:00 7200 0 4500 27985 2700 8.31 0.60

　　11:00 8100 0 5400 25280 2700 8.31 0.50

　　12:00 8100 0 5400 22575 2700 8.31 0.50

　　13:00 8100 0 5400 19870 2700 8.31 0.50

　　14:00 8550 0 6000 17315 2550 7.85 0.43

　　15:00 9000 0 6300 14610 2700 8.31 0.43

　　16:00 9000 0 5400 11005 3600 11.08 0.67

　　17:00 8100 0 5400 8300 2700 8.31 0.50

　　18:00 6300 0 4000 5995 2300 7.08 0.58

　　19:00 5400 0 3600 4190 1800 5.54 0.50

　　20:00 4500 0 2700 2385 1800 5.54 0.67

　　21:00 3600 0 2200 980 1400 4.31 0.64

　　22:00 2700 0 1800 75 900 2.77 0.50

　　23:00 900 900 4250 4320

　　合計 103050 9000 32465 61700 32350 99.54

　　在乙二醇側(cè)系統(tǒng)設(shè)計中(見表2)，對于100%負(fù)荷設(shè)計日最大負(fù)荷時刻的聯(lián)合供冷工況下，系統(tǒng)的供回水溫差為7℃，乙二醇經(jīng)過主機及蓄冰裝置的溫降分別為4.9℃及2.1℃，蓄冰槽相對主機的出力比例約為0.43，即上述提到的 。在任何負(fù)荷工況下，只要保證 不小于0.43，就可以在保證主機出水5.6℃的情況下，滿足乙二醇供水溫度為3.5℃，這樣就可以保證主機在供冷工況下始終保持高效運行，這對提高主機COP、節(jié)省電費、減少投資回收期有重大意義。

　　在實際工程中，經(jīng)常會看到將電力高峰時段的負(fù)荷全部或絕大部分采用蓄冷出力，而其他時段則采用主機，其出發(fā)點在于最大可能的避免電力高峰時段的主機運行，減少高價電力輸出，但這必然會導(dǎo)致其他大部分時間段內(nèi)主機需下調(diào)出水溫度才能滿足乙二醇設(shè)計出水溫度，導(dǎo)致主機的COP降低，很可能會造成整體經(jīng)濟性下降。另外，一般的蓄冰裝置也不可能在短時間內(nèi)輸出大部分的冷量(外融冰及冰漿機除外)，常規(guī)的冰盤管設(shè)計小時出力一般不大于總蓄冷量的15%，所以將冷量集中釋放的設(shè)計在經(jīng)濟、技術(shù)上的可行性都不大，也違背了蓄冰系統(tǒng)運行策略的基本出發(fā)點，這也是目前物業(yè)管理在不能掌握設(shè)計策略的情況下，經(jīng)常采用的主觀性手段，嚴(yán)重降低了系統(tǒng)的經(jīng)濟性，減小了節(jié)電空間，制約了蓄冷的發(fā)展應(yīng)用。

　　3.6 自動控制

　　如本文第一節(jié)所述，正確的系統(tǒng)設(shè)計、良好的控制系統(tǒng)以及符合標(biāo)準(zhǔn)的空調(diào)設(shè)備是保證冰蓄冷系統(tǒng)成功運行的必要條件。就目前情況而言，造成許多項目運行失敗的原因更多在于缺乏優(yōu)良的自動控制，取而代之的是物業(yè)管理公司盲目無序的隨意操作。

　　本人就此問題對深圳地區(qū)較為典型的幾個蓄冰項目進行了走訪，發(fā)現(xiàn)絕大部分的物管對冰蓄冷系統(tǒng)的專業(yè)認(rèn)知程度較低，系統(tǒng)操控人員專業(yè)素養(yǎng)匱乏，對系統(tǒng)的操作帶有很大的隨意性和盲目性，完全脫離了預(yù)先設(shè)計的運行策略，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的運行效果，蓄冷系統(tǒng)的優(yōu)越性也很難體現(xiàn)。

　　拋開物業(yè)管理因素，自控系統(tǒng)本身目前也是制約蓄冷系統(tǒng)發(fā)展的一個瓶頸，在本文3.4節(jié)中已提到，蓄冷系統(tǒng)的冷量輸入與乙二醇的流量是非線性的關(guān)系，要保證系統(tǒng)在流量變化的情況下實現(xiàn)預(yù)定冷量的輸出，必須將系統(tǒng)的各參數(shù)綜合后進行最優(yōu)化模糊計算，才能實現(xiàn)這一目的。另外，要求控制系統(tǒng)的算法必須快速、穩(wěn)定，相應(yīng)的控制器也必須滿足一定的控制精度及速度;同時，系統(tǒng)必須具備自我學(xué)習(xí)能力，能將以往的負(fù)荷數(shù)據(jù)存儲，作為以后負(fù)荷預(yù)測的依據(jù)。目前很少有設(shè)備廠商能夠提供一套相對完善的解決方案，尤其是針對偶然性負(fù)荷變化的工況下，系統(tǒng)的負(fù)荷配比的控制。目前市場的控制系統(tǒng)基本都是在普通控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上做了簡單的修改，離真正意義上的智能控制還有很大距離。

　　4 經(jīng)濟技術(shù)分析

　　關(guān)于固定蓄冰比率下的靜態(tài)投資及運行費用分析已有大量的研究，文獻【3】則分析了不同蓄冰比率下的冰蓄冷系統(tǒng)的經(jīng)濟性，并通過建立數(shù)學(xué)模型計算出最佳的蓄冰比率，對冰蓄冷系統(tǒng)的設(shè)計具有很好的理論指導(dǎo)作用，但其沒有考慮“綜合考查年限”這一因素。所謂“綜合考查年限”，即在特定的時間段內(nèi)的綜合最優(yōu)方案。在實際工程中，組成系統(tǒng)的各設(shè)備因品牌或型號不同，設(shè)計壽命會相差很大，相應(yīng)的最優(yōu)投資回收年限參考標(biāo)準(zhǔn)也就不一樣。比如，系統(tǒng)的設(shè)計壽命為20年，則投資回收期控制在5～8年之間是可以接受的;若系統(tǒng)設(shè)計壽命為10年，則投資回收期超過5年就可認(rèn)為系統(tǒng)設(shè)計不合理，蓄能節(jié)電的優(yōu)勢也無法體現(xiàn)。另外，即便設(shè)備的設(shè)計壽命相同，而業(yè)主的管理周期不同的話，也會對特定時間段內(nèi)的最優(yōu)方案提出不同要求。比如，物業(yè)管理只負(fù)責(zé)前期5年的管理，則5年時間段的投資回收期就最好為2~3年。若項目的承建方與后期物業(yè)管理不是一家單位，由承建方所承擔(dān)的蓄冷設(shè)備增加的初投資在后期運行過程中節(jié)省的電費卻由物業(yè)管理所獲得時，承建方則認(rèn)為投資回收期越短越好，即0年最優(yōu)，最終導(dǎo)致取消蓄冰系統(tǒng)，采用最小成本的常規(guī)系統(tǒng)，這也是目前許多冰蓄冷項目最終擱置的主要原因。

　　實際工程中，建設(shè)單位會對比不同蓄冷率的投資回收期的長短，來判斷哪種系統(tǒng)更優(yōu)，通過上述分析可知，這種簡單的對比是沒有任何意義的，投資回收期只是一個參考指標(biāo)，不以其長短來判斷系統(tǒng)的優(yōu)劣。圖3定性的表達了同一個項目不同蓄冷率情況下各方案的總支出與年限的相對關(guān)系。其中，方案Ⅰ為不采用蓄冰的常規(guī)系統(tǒng);方案Ⅱ為部分負(fù)荷蓄冰，與Ⅰ的交點對應(yīng)的時間坐標(biāo)a即為方案Ⅱ增加投資的回收年限;方案Ⅲ亦為部分負(fù)荷蓄冰，但蓄冰比率大于方案Ⅱ，初投資也大于方案Ⅱ，同理增加投資的回收年限為b也大于方案Ⅱ?qū)?yīng)的年限a，與Ⅰ的交點為c。從圖中可以看出，就經(jīng)濟性而言，在a點以前年限，三種方案的優(yōu)勢順序為：Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ;a點與b點之間為：Ⅱ>Ⅰ>Ⅲ;b點與c點之間為：Ⅱ>Ⅲ>Ⅰ; c點以后為：Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ。

　　圖3 三種系統(tǒng)的經(jīng)濟性對比

　　對于目前絕大多數(shù)的蓄冰空調(diào)系統(tǒng)而言，將投資回收期控制在5年左右是相對合理的。投資回收年限過短則蓄冰節(jié)省電費的優(yōu)勢不明顯，年限過長則可能導(dǎo)致承建方的投資阻力過大，或由于后期維護、不可測因素導(dǎo)致投資無法回收。另外，項目越大，蓄冷系統(tǒng)的優(yōu)勢越大，增加的投資相對越小。據(jù)工程經(jīng)驗，一般部分負(fù)荷冰蓄冷系統(tǒng)增加的投資大概占到制冷機房總投資的20%～30%，約占整個項目總投資15%左右。

　　5 總結(jié)

　　建筑節(jié)能是目前我國一個重大的能源戰(zhàn)略方向，所有新建、改建的項目都在節(jié)能減排、綠色環(huán)保的原則下試圖探索各種型式的空調(diào)節(jié)能方式，而蓄冷系統(tǒng)則是其中一項重要的技術(shù)措施。隨著峰谷電價在全國的逐漸推廣，蓄冷系統(tǒng)的應(yīng)用范圍在不斷地擴大，但在各種新技術(shù)推廣應(yīng)用的過程當(dāng)中，都或多或少的遇到了各種各樣的阻力，與其在西方發(fā)達國家的成熟應(yīng)用還有很大差距。一方面，我國各方面的基礎(chǔ)科技實力要相對落后，但更重要的原因在于我國盲目無序的房地產(chǎn)市場催生了浮躁的行業(yè)風(fēng)氣，致使經(jīng)濟利益成為了項目開發(fā)過程中至上的、唯一的追求目標(biāo)，而能夠提高工程質(zhì)量、改善社會環(huán)境的新產(chǎn)品、新技術(shù)由于投資成本的增加，很難得到建設(shè)單位的關(guān)注，也就無法大規(guī)模的推廣應(yīng)用，所以，希望建設(shè)管理部門能夠盡快完善行業(yè)制度，加強規(guī)范化管理，提高監(jiān)管力度，加大節(jié)能宣傳力度，促進空調(diào)行業(yè)的技術(shù)水平能有實質(zhì)性的發(fā)展與提高。

　　[1] GB 50736-2012.民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范[Z].2012-10-01:259.

　　[2] 葉小霞等.串聯(lián)式主機上游冰蓄冷系統(tǒng)中乙二醇泵變頻分析[J].制冷, 2006,25(3):71～74.

　　[3] 張力君,張萍蓄.蓄冷率對冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)濟性的影響及最佳蓄冷率的確定方法[J].暖通空調(diào), 1997,27(5):2～5.