冰蓄冷在酒店項目中的應用及能耗分析

曾浩然孫長富

1.深圳市寶鷹建設集團股份有限公司

2.深圳市節(jié)能與資源利用專家聯(lián)合會

0 前言

冰蓄冷作為新時代的重要蓄能技術應用廣泛，具有廣闊的發(fā)展前景，在世界能源和環(huán)保日益重要的今天，冰蓄冷具有移峰填谷，提高電網(wǎng)運行效率和安全性，減少發(fā)電站及電網(wǎng)的建設投入，改善電力投資綜合效益的功能。冰蓄冷技術利用夜間電網(wǎng)低谷時間，利用低價電制冰蓄冷將冷量儲存起來，白天用電高峰時融冰，與冷凍機組共同供冷，將所蓄冰冷量釋放滿足空調(diào)需要，不僅可有效節(jié)省運行費用，同時可緩解高峰期用電緊張問題［1］。

1 項目概況

該項目酒店位于深圳市福田中心區(qū)，為某知名國際酒店管理公司旗下的超豪華五星級檔次酒店，酒店總建筑面積56 000 m2，建筑高度99.1 m，地上26層，地下3層。酒店功能包括大堂、大堂吧、中餐廳、西餐廳、宴會會議廳、康體泳池、客房、行政酒廊及后勤配套、機動車停車庫等。

2 空調(diào)冷熱源

1）酒店夏季設計冷負荷為6 668 kW，冬季設計熱負荷為4 300 kW（注：包括采暖負荷和生活熱水負荷及游泳池熱水負荷）。建筑面積冷負荷指標為119.1 W/m2，建筑面積熱負荷指標為76.8119.1 W/m2。

2）采用基載主機與雙工況主機聯(lián)合運行的方式，選用兩臺制冷量600 RT（2 110 kW）、一臺制冷量432 RT（1 519 kW）的基載主機（帶10%的冷凝熱回收），一臺空調(diào)工況為440 RT（1 547 kW）、制冰工況為330 RT（1 185 kW）的雙工況機組，蓄冰槽最大蓄冰量按滿足主機在用電谷期8 h滿負荷運行，蓄冰量為2 696 RTh（注：據(jù)酒店管理公司標準要求，主機選型應按“N+1”模式設置，同時應考慮當雙工況主機無法正常工作時，其余制冷機組應能提供總冷負荷85%的輸出冷量）。

3）基載制冷主機冷凍水設計供回水溫度分別為7℃/12℃，冷卻水供回水溫度分別為32℃/37℃。雙工況制冷主機空調(diào)工況供回水溫度分別為5.5℃/10.5℃，冷卻水供回水溫度分別為32℃/37℃；夜間制冰工況最低溫度為-5.6℃，冷卻水供回水溫度分別為30℃/34℃；融冰工況設計供回水溫度分別為3.5℃/10.5℃。

4）平時運行時雙工況主機夜間用電負荷低峰時制取冰水，通過蓄冰槽儲存冷量，由基載制冷主機提供夜間冷負荷需求。白天用電峰期由蓄冰槽提取制冷量，通過板式熱交換器交換為冷凍水供給負荷終端使用。當蓄冰槽提供冷量不足時，啟動基載制冷主機，實行基載主機與蓄冰槽聯(lián)合供冷。冰蓄冷主要設備配置見表1。

表1 冰蓄冷主要設備與技術參數(shù)表

3 空調(diào)水系統(tǒng)及冰蓄冷系統(tǒng)

1）冷凍水輸配系統(tǒng)采用一次泵變流量系統(tǒng)?？照{(diào)水管分為裙樓和塔樓兩個環(huán)路，每個環(huán)路及各層支管均采用同程式系統(tǒng)。

2）乙二醇管路系統(tǒng)中的最低點處設泄水閥，在最高點處設置自動放氣閥。

3）空調(diào)冷凍水系統(tǒng)由膨脹水箱補水定壓，水箱水位由浮球閥控制，水箱置于塔樓頂部，并高出系統(tǒng)最高點0.5 m。冰蓄冷系統(tǒng)采用隔膜式氣壓罐定壓。

4）雙工況主機各工作狀態(tài)（制冰工況與空調(diào)工況）下的管道系統(tǒng)由六個電動閥組自動切換。冰蓄冷系統(tǒng)原理見圖1。

圖1 冰蓄冷空調(diào)水系統(tǒng)原理圖

4 冰蓄冷系統(tǒng)設計理念及運行模式

1）項目冰蓄冷系統(tǒng)設計主要用于夜間用電谷期蓄冷，白天用電高峰時段融冰供冷，利用峰谷電價差異降低空調(diào)系統(tǒng)整體運行能耗費用，僅在冷負荷高峰期用于輔助供冷，補充基載制冷機組供冷量的不足部分。

2）運行模式：冰蓄冷主機在用電谷期開啟制冰模式，用電峰期停止雙工況主機運行，啟動融冰模式用于空調(diào)供冷，用電平期原則上不開啟雙工況主機供冷，僅在酒店冷負荷超出基載主機荷載時才開啟雙工況主機用于輔助供冷，使空調(diào)系統(tǒng)實現(xiàn)高效運行。

5 冰蓄冷系統(tǒng)經(jīng)濟性測算

5.1 初期投資分析

1）冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)投資費用見表2。常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)設備配置及投資費用見表3。

2）通過表2、表3可知，項目酒店冰蓄冷系統(tǒng)工程前期投資為人民幣350萬元，如設置與冰蓄冷主機同樣制冷量的常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)工程投資為170萬元，可見，冰蓄冷系統(tǒng)較常規(guī)空調(diào)投資多180萬元，是常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)投資的2.06倍。

表2 冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)設備投資概算

表3 常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)設備配置及投資概算

5.2 運行費用分析

1）項目酒店所在城市用電峰期、谷期、平期電價見表4。

表4 項目酒店所在城市適用電價政策

2）冰蓄冷與常規(guī)空調(diào)運行能耗及費用、投資回收期參見表5。

3）通過表5得出：冰蓄冷系統(tǒng)前期投資超出常規(guī)空調(diào)達1倍以上，一年總耗電量比常規(guī)空調(diào)機組高出超48萬kWh，但由于峰谷電價的不同，尤其是蓄冷電價相對谷期電價更低，故冰蓄冷年度運行總費用較常規(guī)空調(diào)少65萬多元，運行費大幅減少。

表5 冰蓄冷與常規(guī)空調(diào)運行能耗及費用對比分析

6 結(jié)語

通過上述分析及測算得出：

1）冰蓄冷空調(diào)可大幅降低運行費用，雖然在前期投資、耗電量方面比常規(guī)制冷空調(diào)多，但運行費用明顯低于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)，用于基本載荷設置時3年內(nèi)可收回多出的投資，用于基本載荷外機組設置時5年多便可收回投資，回收期相對較短。

2）我國電網(wǎng)負荷不均衡，峰谷負荷量相差大，空調(diào)用電的特點表明，應用冰蓄冷技術具有移峰填谷，緩解電力供需之間矛盾的作用。國內(nèi)外多年來的實踐經(jīng)驗表明，推廣冰蓄冷空調(diào)是平衡電網(wǎng)負荷的最佳途徑之一［2］。

3）可減少空調(diào)冷源安裝容量及變壓器裝機容量。