上海某能源中心空調(diào)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行效果分析

蔣友娣，朱偉峰，周　聰（上海市建筑科學(xué)研究院）

上海某能源中心空調(diào)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行效果分析

蔣友娣，朱偉峰，周聰（上海市建筑科學(xué)研究院）

論文以上海某能源中心冰蓄冷系統(tǒng)為案例，對其實(shí)際運(yùn)行工況性能進(jìn)行了實(shí)測，對該系統(tǒng)運(yùn)行效率進(jìn)行了分析，并對冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，該能源中心空調(diào)主機(jī)和各級水泵的實(shí)際運(yùn)行效率均較好。相比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)，該冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)年節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用約為45%，高峰用電量轉(zhuǎn)移率約為60%，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用和移峰填谷效果均明顯，這可為區(qū)域供冷技術(shù)與冰蓄冷系統(tǒng)聯(lián)合應(yīng)用提供參考依據(jù)。

冰蓄冷技術(shù)；區(qū)域供冷；能源中心；運(yùn)行費(fèi)用

1　引言

隨著經(jīng)濟(jì)、社會和建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，建筑能耗在總能耗中的比例越來越高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國，建筑能耗占國家總商品能耗20%以上，而空調(diào)能耗則占公共建筑總能耗的40%以上[1]。近年來，隨著城市化進(jìn)程的不斷加速，電力供需矛盾日益突出，發(fā)展既節(jié)能、環(huán)保又經(jīng)濟(jì)可行的空調(diào)技術(shù)將顯得尤為重要。由此，將區(qū)域供冷技術(shù)與冰蓄冷空調(diào)技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，對于人口密集、空間緊張的城市來說，無疑是推進(jìn)建筑節(jié)能、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)環(huán)保的一項(xiàng)重要措施。研究表明，與常規(guī)空調(diào)相比，冰蓄冷空調(diào)可降低制冷機(jī)的裝機(jī)容量、減少運(yùn)行費(fèi)用并有效進(jìn)行電力的削峰作用[2]。將區(qū)域供冷技術(shù)與冰蓄冷空調(diào)技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，在平衡城市電力供應(yīng)方面有著重大的經(jīng)濟(jì)和社會效益[3]，可促進(jìn)整個(gè)社會的能源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。

本文將以上海某能源中心冰蓄冷系統(tǒng)為例，對其實(shí)際運(yùn)行工況性能進(jìn)行實(shí)測，從而分析該系統(tǒng)運(yùn)行效率，同時(shí)將該系統(tǒng)冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用等進(jìn)行比對分析，這可為區(qū)域供冷技術(shù)與冰蓄冷空調(diào)技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用提供參考依據(jù)。

2　項(xiàng)目概況

上海某開發(fā)區(qū)地塊總占地面積194118 m2，分為5個(gè)區(qū)，一區(qū)為賓館及辦公區(qū)，二區(qū)為總部園區(qū)，三區(qū)為SOHO辦公區(qū)，四區(qū)為商貿(mào)區(qū)，五區(qū)科研區(qū)。該地塊規(guī)劃設(shè)置能源中心供給一區(qū)、二區(qū)、三區(qū)和四區(qū)。目前二區(qū)總部園區(qū)建設(shè)已完成，能源中心也已投入運(yùn)行，能源中心總建筑面積為6650 m2。已建成使用的二區(qū)總部園區(qū)由7棟建筑組成，總建筑面積約為11萬 m2。

能源中心空調(diào)系統(tǒng)配有：2臺雙工況(乙二醇)離心式冷水機(jī)組，單臺機(jī)組額定制冷量5627kW，額定功率1134kW； 1臺基載主機(jī)離心式冷水機(jī)組，單臺機(jī)組額定制冷量2813kW，額定功率484kW。

能源中心冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)日常運(yùn)行充分利用峰谷電差價(jià)，盡量降低能源消耗成本。通常夜間22：00至次日06:00，開啟1～2臺雙工況乙二醇主機(jī)進(jìn)行制冰，白天由冰池往末端換熱站提供冷量。

3　冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)測試

3.1雙工況主機(jī)運(yùn)行性能測試

在開啟2臺雙工況主機(jī)進(jìn)行夜間制冰，對應(yīng)開啟2臺乙二醇冷凍水泵情況下，對1#、2#雙工況主機(jī)的冷凍水流量、冷凍進(jìn)出水溫度以及主機(jī)運(yùn)行電流進(jìn)行了測試。從測試結(jié)果可以看出，1#雙工況主機(jī)的制冰工況平均運(yùn)行效率為4.36；2#雙工況主機(jī)的制冰工況平均運(yùn)行效率為4.41。制冷效率測試結(jié)果如圖1所示。

圖1　1#、2#雙工況主機(jī)制冷COP測試結(jié)果

3.2雙工況乙二醇泵運(yùn)行性能測試

在開啟2臺雙工況主機(jī)進(jìn)行夜間制冰，對應(yīng)開啟2臺雙工況乙二醇泵情況下，對1#、2#乙二醇冷凍泵流量、1#、2#乙二醇冷凍泵進(jìn)出口壓力、1#、2#乙二醇冷凍泵運(yùn)行功率等進(jìn)行了測試。測試結(jié)果為：1#乙二醇泵平均效率74.2%，2#乙二醇泵平均效率74.0%。測試結(jié)果如圖2 所示。

圖2　2#冷凍泵運(yùn)行效率測試結(jié)果

3.3雙工況主機(jī)冷卻泵性能測試

在開啟2臺雙工況主機(jī)進(jìn)行夜間制冰，對應(yīng)開啟2臺雙工況主機(jī)冷卻泵情況下，對1#、2#雙工況主機(jī)冷卻泵水流量、1#、2#雙工況主機(jī)冷卻泵進(jìn)出口壓力及運(yùn)行功率進(jìn)行了測試。測試結(jié)果為：1#雙工況主機(jī)冷卻泵平均運(yùn)行效率61.5%；2#雙工況主機(jī)冷卻泵運(yùn)行效率55.9%。運(yùn)行效率測試結(jié)果如圖3所示。

圖3　1#、2#雙工況主機(jī)冷卻泵運(yùn)行效率測試結(jié)果

4　冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)與常規(guī)冷水機(jī)組空調(diào)系統(tǒng)的比較

4.1冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)與常規(guī)冷水機(jī)組運(yùn)行能耗及費(fèi)用比較

經(jīng)計(jì)算分析可知，在全年同樣提供615.3萬kW?h冷量的情況下，冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)相對于常規(guī)冷水機(jī)組空調(diào)系統(tǒng)而言，全年需要多消耗電量約43～72萬kW?h，但可以節(jié)省全年空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用約86～115萬元。相比常規(guī)冷水機(jī)組空調(diào)系統(tǒng)而言，該冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)年節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用約45%。

從比對結(jié)果可以看到，冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)利用峰谷電差價(jià)的優(yōu)勢明顯，與常規(guī)冷水機(jī)組空調(diào)系統(tǒng)相比，可以較大幅度地降低空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用。

4.2冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)平衡電網(wǎng)峰谷差分析

冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)一個(gè)明顯優(yōu)點(diǎn)就是能移峰填谷、平衡電網(wǎng)負(fù)荷。其移峰填谷產(chǎn)生的社會效益可通過高峰用電量轉(zhuǎn)移率來考查：

對能源中心冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)按照峰、平、谷3個(gè)時(shí)段分別進(jìn)行各用能設(shè)備逐月能耗統(tǒng)計(jì)，得到2010年11月～2011年10月期間，能源中心冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)峰時(shí)段用電量為64 676kW?h。

假設(shè)以常規(guī)的冷水機(jī)組空調(diào)系統(tǒng)替代目前能源中心冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)，常規(guī)冷水機(jī)組空調(diào)系統(tǒng)（包括空調(diào)主機(jī)及輸配系統(tǒng)）的能效比范圍取3～3.5，則常規(guī)冷水機(jī)組空調(diào)系統(tǒng)提供相同的冷量需消耗的用電量約為173015kW?h～201 851kW?h。

從以上計(jì)算結(jié)果可以看到，相比常規(guī)冷水機(jī)組系統(tǒng)，冰蓄冷系統(tǒng)高峰用電量轉(zhuǎn)移率約為60%，移峰填谷效果較明顯。電量轉(zhuǎn)移率計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1　冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)高峰用電量轉(zhuǎn)移率計(jì)算結(jié)果

（注：峰平谷時(shí)段電價(jià)按照上海市電網(wǎng)銷售電價(jià)計(jì)算；常規(guī)冷水機(jī)組空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用按1元/（kW?h）計(jì)算。）

5　結(jié)束語

通過該地塊能源中心冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的現(xiàn)場測試和該系統(tǒng)冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用等進(jìn)行比對分析，得出以下結(jié)論：

1）該能源中心雙工況主機(jī)和各級水泵的實(shí)際運(yùn)行效率均較好。

2）相比常規(guī)冷水機(jī)組空調(diào)系統(tǒng)而言，該冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)年節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用約45%，可以較大幅度地降低空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用。

3）相比常規(guī)冷水機(jī)組系統(tǒng)，冰蓄冷系統(tǒng)高峰用電量轉(zhuǎn)移率約為60%以上，移峰填谷效果較明顯。

4）冰蓄冷空調(diào)技術(shù)在區(qū)域供冷系統(tǒng)中應(yīng)用效果良好，可降低系統(tǒng)投資及運(yùn)行成本，節(jié)省設(shè)備的空間占用，取得社會、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保方面的積極效果，并為未來城市園區(qū)或商務(wù)中心建設(shè)區(qū)域供冷技術(shù)與冰蓄冷系統(tǒng)聯(lián)合應(yīng)用與推廣提供參考依據(jù)。

（資助項(xiàng)目：上海市科委課題《地源熱泵技術(shù)應(yīng)用效果分析及評價(jià)指標(biāo)研究》，項(xiàng)目編號：14DZ1202002。）

【1】王寶龍，石文星，李先庭.空調(diào)蓄冷技術(shù)在我國的研究進(jìn)展[J].暖通空調(diào)，2010，6（40）：6-10.

【2】柳昊.某大型商業(yè)建筑冰蓄冷空調(diào)方案可行性研究[J].暖通空調(diào)，2010，2（38）：23-25.

【3】馬福多.區(qū)域供冷技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展分析[J].建筑節(jié)能，2009，8（37）：26-28.

Analysis of the Practical Operation Effect for Air-conditioning System of a Energy Center in Shanghai

JIANG You-di，ZHU Wei-feng，ZHOU Cong
（Shanghai Research Institute of Building Sciences）

a case is provided about ice storage system of a energy center in Shanghai in this paper. The performances of the operational condition are measured and the operational efficiency of the system is analyzed and the running cost of ice storage air conditioning system and conventional air conditioning system is compared. Results indicate that the operation efficiency is good on the refrigeration unit and pumps of energy center. Meanwhile，it also shows good result because the ice storage air conditioning system can save the running cost is about 45% and the transfer rate of power consumption is about 60% in peak stage，which is providing references for application technology of district cooling and ice storage.

ice storage; district cooling; energy center; running cost