蓄冰空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)試與研究

宋琦

【摘要】吳中路61#工程冷源采用蓄冰空調(diào)系統(tǒng)。系統(tǒng)使用至今，運(yùn)行穩(wěn)定，效果良好，達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)，滿足用戶的使用要求。本文就系統(tǒng)調(diào)試時(shí)一些關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)及發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了分析與研究，希望可以給施工方帶來(lái)一點(diǎn)小小的幫助。

【關(guān)鍵詞】蓄冰空調(diào)系統(tǒng);系統(tǒng)調(diào)試

蓄冰系統(tǒng)是利用電機(jī)壓縮制冷劑，使之成冰，并利用蓄冰的熱力性能，將冷量?jī)?chǔ)存起來(lái)。由于電力系統(tǒng)在夜間處于低估期，利用該時(shí)段的電力特性，可以達(dá)到錯(cuò)峰用電，節(jié)省用電費(fèi)用。通常，因?yàn)橐归g的用電量較小，所以電力負(fù)荷也比較低，此時(shí)適宜啟用電動(dòng)制冷機(jī)進(jìn)行制冷，從而使蓄冷介質(zhì)迅速結(jié)冰。然后，發(fā)揮蓄冷介質(zhì)的潛熱功能。蓄冷系統(tǒng)的工作原則是在低谷用電時(shí)期啟動(dòng)主機(jī)來(lái)制冰，在高峰用電時(shí)通常不啟用或者很少啟用雙工況制冷主機(jī)，同時(shí)，會(huì)盡量減少主機(jī)的啟動(dòng)與關(guān)閉次數(shù)，這樣方能確保系統(tǒng)內(nèi)前一天的冰能全部融化。因此，系統(tǒng)調(diào)試的好壞直接影響到該系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)及使用效果。

1、工程概況

吳中路61#項(xiàng)目1#樓大樓空調(diào)系統(tǒng)主要采用蓄冰制冷循環(huán)系統(tǒng)，制冷壓縮機(jī)組采用并聯(lián)運(yùn)行方式，壓縮機(jī)形式是雙工況螺桿壓縮機(jī)，單臺(tái)制冷量約為550KW，總制冰量約310KW，考慮用電成本及壓縮機(jī)運(yùn)行工況，設(shè)置制冷時(shí)段在電力的低谷期（22：00-6：00）.最主要的冷源是蓄冰系統(tǒng)，結(jié)合經(jīng)濟(jì)學(xué)和蓄冰率的角度，將蓄冷時(shí)間控制為8個(gè)小時(shí)，即晚上十點(diǎn)到次日早上六點(diǎn)。同時(shí)，啟用并聯(lián)系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)兩臺(tái)雙工況螺栓冷水機(jī)組，每一臺(tái)的制冷量是550kw，平均制冰量是310Kw。

通過(guò)壓縮機(jī)的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥DF3設(shè)置溫度調(diào)節(jié)，設(shè)置溫度范圍在-6～-2.6°C，每天蓄冰裝置獲得的制冷量大約在5400KWH，用于日常冷量的供熱需求。

2、冷凍機(jī)放布局

冷凍機(jī)房（含控制室）面積290平方米。機(jī)房?jī)?nèi)主要設(shè)備如下：

該系統(tǒng)所采用的低溫冷媒是體積濃度為27%的乙二醇，在供冷期間，冷媒的溫度是3.5到8.5攝氏度。通常要運(yùn)用一臺(tái)板式換熱器實(shí)施換熱，然后，給空調(diào)提供冷凍水，供水溫度是5攝氏度，回水溫度是12攝氏度。其次，每一臺(tái)冷水機(jī)組會(huì)配套一臺(tái)冷卻水循環(huán)泵、乙二醇初級(jí)循環(huán)泵、板式換熱器。再次，會(huì)將板式換熱器。蓄冰裝備、水泵與冷水機(jī)組安置在地下的制冷機(jī)房里，同時(shí)，為每一臺(tái)冷水機(jī)組設(shè)置一臺(tái)冷水塔。

該系統(tǒng)組成有冷水機(jī)組，冷卻水泵，蓄冰裝置，板冷換熱器，主要設(shè)備布置在地下壓縮機(jī)房?jī)?nèi)。單臺(tái)冷水機(jī)組配置一個(gè)冷卻塔，冷卻塔布置在5層裙房屋上。冷水機(jī)組采用27%的乙二醇作為冷媒介質(zhì)，冷媒溫度設(shè)定在3.5°C～8.5°C，冷媒水通過(guò)循環(huán)水泵至壓縮機(jī)，熱量控制通過(guò)板式冷卻器換熱。蓄冰系統(tǒng)冷源運(yùn)行時(shí)，主要有四種工況：主機(jī)制冰、主機(jī)單供冷、盤(pán)管單融冰、主機(jī)融冰聯(lián)合供冷，這是整個(gè)調(diào)試的關(guān)鍵。

3、系統(tǒng)調(diào)試要點(diǎn)與研究

3.1 主機(jī)制冰模式的調(diào)試

通常，在制冰過(guò)程中，因?yàn)橐叶嫉臏囟茸兓浅４螅詴?huì)設(shè)置兩個(gè)乙二醇泵的頻率，在制冰初期，會(huì)通過(guò)控制程序?qū)⒁叶急玫念l率設(shè)置在合理范圍內(nèi)，與此同時(shí)，會(huì)將雙工況主機(jī)的出口溫度設(shè)計(jì)成-5.6℃，溫度設(shè)置可調(diào)，然后，再開(kāi)始制冰。

需要注意的是，如果雙工況主機(jī)的乙二醇出口溫度在-6.5℃以下，或者蓄冰裝置的出口溫度低于5.0℃（可調(diào)）時(shí)需設(shè)定制冰模式停止。

3.2 主機(jī)單供冷工況調(diào)試模式

目前，主機(jī)單制冷通?；诜菢?biāo)準(zhǔn)工作模式，如果只是在夜間沒(méi)有蓄存冰量或者蓄冰裝置出現(xiàn)故障以及蓄存冰量已經(jīng)用完，此時(shí)，就需要采用人工模式進(jìn)行干預(yù)和完成（如果干預(yù)是指僅進(jìn)行工況切換操作）。其次，對(duì)于雙工況主機(jī)來(lái)講，為控制程序設(shè)置乙二醇泵以便于為主機(jī)單獨(dú)供冷工況的頻率。

如果系統(tǒng)的冷負(fù)荷較大需要常規(guī)主機(jī)+雙工況主機(jī)運(yùn)行供冷，常規(guī)主機(jī)按常規(guī)方式運(yùn)行供冷（主機(jī)冷凍水出口溫度設(shè)定為5℃）。

3.3 調(diào)試融冰供冷模式

如果系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)出融冰供冷指示，就會(huì)立刻關(guān)閉制冷主機(jī)系統(tǒng)，由融冰來(lái)提供所有冷量。

融冰模式時(shí)，系統(tǒng)給出停機(jī)信號(hào)，融冰系統(tǒng)對(duì)主空調(diào)系統(tǒng)提供能量。系統(tǒng)的運(yùn)行順序?yàn)椋洪_(kāi)啟、關(guān)閉相應(yīng)電動(dòng)閥→乙二醇泵。其中乙二醇泵控制空調(diào)系統(tǒng)5℃（可調(diào)）的供水溫度。

系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，主要把控閥門(mén)的正確切換。

3.4 主機(jī)與蓄冰裝置聯(lián)合供冷工況模式的調(diào)試

此工況的調(diào)試分主機(jī)優(yōu)先和融冰優(yōu)先兩種情況。

主機(jī)優(yōu)先時(shí)，主機(jī)按常規(guī)方式運(yùn)行供冷（常規(guī)主機(jī)冷凍水出口溫度設(shè)定為5℃）。冰蓄冷系統(tǒng)：開(kāi)啟相應(yīng)電動(dòng)閥，保證3.5℃乙二醇供液溫度，根據(jù)冷負(fù)荷的變化狀況來(lái)調(diào)節(jié)閥門(mén)，將冷凍水的供水溫度控制為5℃，同時(shí)，將雙工況的主機(jī)出口溫度設(shè)置為3.5℃，充分保證主機(jī)不卸載運(yùn)行，從而保證供水溫度。

融冰優(yōu)先模式是在部分負(fù)荷下（實(shí)際上也是空調(diào)運(yùn)行的大部分時(shí)間）同時(shí)主機(jī)也需運(yùn)行供冷的情況下將所蓄的冰量全部用完。

常規(guī)主機(jī)按常規(guī)方式運(yùn)行供冷（常規(guī)主機(jī)冷凍水出口溫度設(shè)定為5℃）。

當(dāng)系統(tǒng)冷負(fù)荷較大，需要運(yùn)行2臺(tái)主機(jī)時(shí)，雙工況主機(jī)乙二醇出口溫度設(shè)置為約5.0℃（根據(jù)負(fù)荷及所需融冰量可調(diào)），將乙二醇供液溫度設(shè)置為3.5℃，在雙工況主機(jī)卸載運(yùn)行的同時(shí)也提高進(jìn)入蓄冰裝置的乙二醇溫度，提高蓄冰速度，從而在保證乙二醇供液溫度的同時(shí)將所蓄的冰量全部用完。

當(dāng)系統(tǒng)冷負(fù)荷減小時(shí)，停止雙工況主機(jī)的運(yùn)行，常規(guī)主機(jī)冷凍水出口溫度仍設(shè)置為5℃，將乙二醇供液體溫度設(shè)置為3.5℃（可調(diào)，可設(shè)置為4.0℃）。

當(dāng)系統(tǒng)需要雙工況主機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，程序設(shè)定會(huì)自動(dòng)設(shè)置乙二醇在該工況運(yùn)行過(guò)程中的頻率，并將出口溫度控制為6.0℃。由控制程序設(shè)置乙二醇泵后，在結(jié)合供冷工況頻率，將雙工況的主機(jī)出口溫度設(shè)置成6.0℃。

4、系統(tǒng)調(diào)試常見(jiàn)故障及排除

蓄冰系統(tǒng)的核心系統(tǒng)為乙二醇系統(tǒng)，在調(diào)試過(guò)程中，該系統(tǒng)的故障分析及排除是系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵。

4.1主機(jī)顯示屏上顯示缺少冷媒水水流循環(huán)

冷凍機(jī)的載冷劑是冷卻低溫水，制冷壓縮主機(jī)的液體是乙二醇。兩者通過(guò)板式冷卻器進(jìn)行熱量交換，通過(guò)系統(tǒng)溫控閥設(shè)定，確保壓縮機(jī)系統(tǒng)溫度恒定。而冷卻水系統(tǒng)形成冷卻塔和水泵循環(huán)，確保外圍冷卻系統(tǒng)正常。

因?yàn)殡p工況主機(jī)的載冷劑均為乙二醇水溶液，末端系統(tǒng)的載冷劑是冷凍水，所有需要借助中間通過(guò)板式換熱器實(shí)施兩種介質(zhì)的熱交換。

經(jīng)過(guò)檢查，初步判斷可能是冷媒水水流量不足，或系統(tǒng)閥門(mén)開(kāi)啟狀態(tài)不足，或管路內(nèi)部有堵塞，需要清洗。也有可能是冷媒水出口水流保護(hù)開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作，或著壓力開(kāi)關(guān)需要調(diào)整。冷媒水系統(tǒng)尚未建立循環(huán)或者循環(huán)水量不足，或者雖然已經(jīng)建立了水流循環(huán)而此時(shí)主機(jī)冷媒水出口的水流開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)卻出現(xiàn)了誤碼動(dòng)作。

根據(jù)上述判斷，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜對(duì)整個(gè)系統(tǒng)做如下排查：

查看冷媒水系統(tǒng)該的閥門(mén)有沒(méi)有全部打開(kāi);

查看冷卻水泵的進(jìn)出口壓力是否處于正常狀態(tài)、水泵運(yùn)轉(zhuǎn)正常與否;查看水泵的額定電流設(shè)置是否正常，如果開(kāi)機(jī)偏高，就需要在開(kāi)機(jī)時(shí)調(diào)小出水閥，如果開(kāi)機(jī)偏低，就要檢查水路是否存在堵塞問(wèn)題;

查看膨脹水箱的液位正常與否，系統(tǒng)是否存在缺水問(wèn)題，自動(dòng)補(bǔ)水的浮球閥工作正常與否（僅指冷凍水）;

查看機(jī)組冷媒水出口的水流開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)工作狀態(tài)是否正常，如果存在異常問(wèn)題，就必須立刻予以解決。最終經(jīng)過(guò)一一排查后，發(fā)現(xiàn)主系統(tǒng)上有個(gè)閥門(mén)無(wú)法正常開(kāi)啟，更換閥門(mén)后，系統(tǒng)正常運(yùn)行。

4.2蒸發(fā)壓力過(guò)低，常跳低壓

發(fā)現(xiàn)上述問(wèn)題時(shí)，主要懷疑是冷媒水流量不足，系統(tǒng)中存在不凝性氣體，蒸器管束存在污漬或者是乙二醇溶液的濃度不正常。因此對(duì)整個(gè)系統(tǒng)做了如下排查：

查看冷媒水系統(tǒng)該打開(kāi)的閥門(mén)開(kāi)關(guān)正常與否，從觸摸屏上檢查電動(dòng)蝶閥是否到位，如果未到位，就采用手動(dòng)法進(jìn)行調(diào)整;

查看冷媒水泵的進(jìn)出口壓力是否正常，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)正常與否，如果存在異常問(wèn)題處理方法與冷卻水泵相同;

查看系統(tǒng)高處的自動(dòng)排氣閥工作正常與否，如果存在堵塞問(wèn)題，應(yīng)立刻關(guān)閉閥門(mén)，進(jìn)行拆卸與更換;

查看機(jī)組出口的冷媒水溫度和蒸發(fā)器制冷劑溫度之間的溫差是否在標(biāo)準(zhǔn)范圍以內(nèi)，如果超標(biāo)或者未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，就可能是蒸發(fā)器內(nèi)管束被污染，需要立刻全面清潔蒸發(fā)器;

對(duì)于雙工況主機(jī)要經(jīng)常檢查乙二醇水溶液的濃度，確保其要規(guī)定的范圍內(nèi)。

最終發(fā)現(xiàn)自動(dòng)排氣閥堵死，更換閥門(mén)后，系統(tǒng)正常運(yùn)行。

總結(jié)：

冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)常是運(yùn)用夜間電網(wǎng)低谷電力來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)制冷系統(tǒng)制冰和蓄存冷量，在白天電網(wǎng)高峰時(shí)期，會(huì)向建筑物提高融冰釋冷，滿足空調(diào)系統(tǒng)的供冷需求，從而有效提升了能源利用率、改善資源配置方案，這對(duì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展和實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的“移峰填谷”頗為重要。