蓄能空調技術(shù)特別是冰蓄冷技術(shù),是我國電力需求側管理(DSM)行之有效的重要技術(shù)手段之一,各級政府和電力系統高度重視并不斷 推出優(yōu)惠政策,引導社會(huì )企、事業(yè)單位廣泛采用,指導用戶(hù)科學(xué)用電、合理用能,其最主要功能是實(shí)現電力移峰填谷,是一項利國利民的環(huán)保節能新技術(shù),具有良好的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。
原理及特點(diǎn)
冰蓄冷空調技術(shù),是利用夜間電網(wǎng)低谷電力運轉制冷機制冷,并以冰的形式蓄存,在白天用電高峰時(shí)將冰融化提供空調用冷,從而達到轉移高峰電力負荷、提高電廠(chǎng)一次能源利用效率、降低空調運行費用和提高空調品質(zhì)的一項調荷節能技術(shù)。
冰蓄冷空調與常規空調相比,具有如下優(yōu)點(diǎn):
●平衡電網(wǎng)峰谷荷,減緩電廠(chǎng)和輸配電設施的建設和投資
●減少制冷主機容量30~50%,降低空調系統相關(guān)配電設施費
●合理利用電網(wǎng)峰谷電力差價(jià),降低空調運行費用
●具有應急冷源功能,空調可靠性提高
●冷量對全年負荷的適應性好,能量利用率高
●可提供1~4 ℃冷凍水,實(shí)現大溫差供液、低溫送風(fēng)空調,節省水、風(fēng)輸送系統的投資和能耗。
●能實(shí)現較低室內空氣相對濕度,空調品質(zhì)提高
應用條件
●在執行峰谷電價(jià)且峰谷電價(jià)差較大的地區,具有下列條件之一,經(jīng)經(jīng)濟技術(shù)比較合理時(shí),宜采用蓄冷空調系統:
●建筑物的冷負荷具有顯著(zhù)的不均衡性,低谷電期間有條件利用閑置設備進(jìn)行制冷時(shí);
●逐時(shí)負荷的峰谷差懸殊,使用常規空調系統會(huì )導致裝機容量過(guò)大,且經(jīng)常處于部分負荷下運行時(shí);
●空調負荷高峰與電網(wǎng)高峰時(shí)段重合,且在電網(wǎng)低谷時(shí)段空調負荷較??;
●有避峰限電要求或必須設置應急冷源的場(chǎng)所;
●采用大溫差低溫供水或低溫送風(fēng)的空調工程;
●采用區域集中供冷的空調工程。
蓄冰模式
除一些特殊的工業(yè)空調系統以外,一般建筑用空調通常每天只需運行10小時(shí)左右,且空調負荷逐日、逐時(shí)不均勻。若采用常規空調系統,制冷機組的制冷量須根據設計日尖峰負荷需求來(lái)確定。而采用冰蓄冷系統,則有兩種蓄冰模式,即全量蓄冰與分量蓄冰。
全量蓄冰系統在設計日非低谷電時(shí)段不需開(kāi)啟主機制冷,全日負荷由蓄冰裝置提供,如圖1。其優(yōu)點(diǎn)是能最大限度的轉移了電力高峰期的用電量,白天系統的用電容量 大大減少,全天融冰供冷運行成本低。其缺點(diǎn)是蓄冰容量、制冷主機及相應設備容量較大,設備占地面積較大,初期投資較高;在絕大部分供冷期內,制冷主機與蓄 冰裝置都有富裕而閑置。
分量蓄冰系統在設計日非低谷電時(shí)段,負荷由制冷主機和蓄冰裝置共同提供,如圖2。與全量蓄冰相比, 該模式減少了蓄冰裝置及制冷主機的容量,初期投資減少,回收周期縮短,占地面積減少。其缺點(diǎn)是在全日負荷較大時(shí),在非低谷電期間需開(kāi)啟制冷主機制冷,與全 量蓄冰系統相比,運行費用相對較高。但隨著(zhù)建筑物負荷的降低,分量蓄冰系統可以及時(shí)調整運行策略,盡量少開(kāi)主機,并逐步轉化到全量融冰模式運行,達到運行費用節省。
源牌蓄冰系統流程System schematic
冰蓄冷空調系統主要由制冷主機、蓄冰裝置、板式換熱器、乙二醇泵、冷凍水泵、冷卻水泵、定壓裝置、管路、閥門(mén)及自控系統組成。
選用源牌復合盤(pán)管蓄冰裝置,根據不同建筑空調負荷需求,可采用多樣的系統設計方法:串聯(lián)單循環(huán)主機上游內融冰系統、串聯(lián)雙循環(huán)主機上游內融冰系統、串聯(lián)主機上游外融冰系統。
串聯(lián)單循環(huán)主機上游內融冰系統
串聯(lián)單循環(huán)主機上游內融冰系統示意圖
適用場(chǎng)所:
第1類(lèi) 夜間低谷電時(shí)段無(wú)供冷要求
第2類(lèi) 夜間低谷電時(shí)段有一定負荷,其供冷由基載主機滿(mǎn)足。
串聯(lián)雙循環(huán)主機上游內融冰系統
適用場(chǎng)所:
夜間低谷電時(shí)段有小部分供冷需求
串聯(lián)主機上游外融冰系統
適用場(chǎng)所:
大溫差、低溫供液系統和區域供冷系統
冰蓄冷系統運行策略
常用的冰蓄冷運行策略有三種:制冷機優(yōu)先、蓄冷裝置優(yōu)先、優(yōu)化控制。
制冷機優(yōu)先:設定制冷主機出口溫度,使其滿(mǎn)負荷運行,或限定制冷量運行,當空調負荷超出制冷機制冷量時(shí),調節蓄冷裝置的流量,以實(shí)現供水溫度的恒定。
蓄冷裝置優(yōu)先:設定蓄冷裝置的進(jìn)、出液流量 ,使其滿(mǎn)負荷運行或限定釋冷量運行;當空調系統的負荷超出釋冷量時(shí),按設定的出口溫度開(kāi)啟并運行制冷機,以實(shí)現供水溫度的恒定。
優(yōu)化控制:根據預測的建筑物負荷、蓄冰裝置容量及特性、當地電價(jià)結構等參數,運用優(yōu)化方法,得出各時(shí)刻制冷主機及蓄冰裝置應分擔的負荷,指導系統穩定運行。
源牌自控系統Control System
RUNPAQ冰蓄冷自控系統由硬件設備和控制軟件組成。
硬件設備包括PLC控制器、執行器(電動(dòng)閥門(mén)、變頻器、軟啟動(dòng)器等)、傳感器(溫度、濕度、壓力、流量等)及上位機監控操作站。
控制軟件包含PLC編程控制軟件、上位機組態(tài)運行軟件、遠程監控軟件,以及源牌自主知識產(chǎn)權的SMART-ICE 優(yōu)化控制軟件。
源牌優(yōu)化控制 SMART-ICE
SMART-ICE 冰蓄冷系統優(yōu)化控制方法是RUNPAQ公司針對冰蓄冷系統及其各子系統的核心控制方法的通稱(chēng),涵蓋了冰蓄冷系統中乙二醇子系統、冷凍水子系統以及冷卻水子 系統等相關(guān)的關(guān)鍵控制對象以及控制方法,是RUNPAQ多年蓄冰空調系統集成經(jīng)驗的結晶,體現了RUNPAQ靈活、精準、和諧的環(huán)境控制理念。 SMART-ICE 系統的自動(dòng)化水平高,管理效率高,能有效地降低冰蓄冷系統管理勞動(dòng)強度。