广东东莞市某办公楼采用冰蓄冷空调方案的节能技术经济分析Word下载.docx
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冰蓄冷宅调就是一种实现“削峰填谷”以缓解
升,导致电力供应紧张,2007年夏天高峰期间用电缺口就高达521万kW”1,因此,缓解高峰用电已迫在眉
睫。
对于夏热冬暖地区,空调系统已成为了现代公共
高峰用电的重要措施,与无蓄冷空调相比,它是在夜间
用电低谷时段制冰蓄冷,白天负荷高峰时段融冰释冷,从而错开用电高峰期,缓解电力供需的矛盾,对平抑电网峰谷差起到积极作用,因此取得了很好的社会效益和经济效益。
建筑不可缺少的基础设施之一,其耗电量大,而且使用时段几乎都处在用电负荷高峰值期。
据相关部门提供的数据显示,夏热冬暖地区如东莞等大城市,空调用电占全市总用电量的三分之一,高峰期间空调耗电量甚至高达总用量的一半。
因此,空调系统具有很大的节
1
工程概况
该办公楼位于东莞市,建筑总面积3650m2,空调
万方数据
面积3200m2。
地上2层,为办公室;
地下1层,为车库
及设备用房。
层高4.5m,办公楼所容纳办公人员约200
实施空调节能是缓解该市用电形势的技术措施之一。
2.2办公楼的空调冷负荷情况
该办公楼办公时间为周一一周五每天的8:
00—20:
00。
办公楼的冷负荷主要是由围护结构瞬变传热和室内热源散热所形成的,结合本工程的特点及东莞当地的气象条件和设计要求,计算出夏季设计日空调逐时冷负荷值,如图3所示。
由图3可知,办公楼一天中冷负荷最大值出现在
下午的16:
17:
00,数值为455kW;
而晚上电力低谷期冷负荷为O,峰谷负荷差为455kW。
办公楼空调只在
人。
建筑外墙为清水砼板,K=2.31W/(m2・K);
外窗为中
空low—E玻璃,K=3.0W/(m2・K)。
办公楼平面图布局如图1所示。
2
空调冷负荷分析
根据东莞地区的夏季室外气象条件,夏季空调室
外计算干球温度为34.2。
C,计算湿球温度为27.8。
C,计算日平均温度为30.6℃。
办公楼的室内设计计算温度
为26℃,相对湿度小于65%,办公面积为5m2/)k.,新风量为30m3/人,噪声标准是45dB(A)H。
2.1东莞市的用电情况
根据东莞市经贸局资料,由于东莞市经济的快速发展,近年来该市用电最高负荷年均增加量约为100万kW,而供电缺口约为100~120万kW,东莞市的用
一天中的8:
20:
00运行,其它时间均不运行,空调使用具有明显的时段性。
冰蓄冷空调系统的特点符合了办公楼空调使用具有明显时段性的特点,因而该办公楼适合采用冰蓄冷空调技术。
而无蓄冷空调则不具备此特点因而不适合
应用于该办公楼。
电形势非常严峻。
图2所示为东莞市2005。
2007年月
用电量分布图。
由图2可见,东莞市近年的用电量很大,并且逐年在增加,尤其是夏季的7月份用电量几乎是冬季2月
3冰蓄冷空调设计方案分析
3.1蓄冰模式的选择
该办公楼的夏季空调设计日冷负荷集中在一天的
份的两倍,最主要的原因是夏天空调的大量使用,因此
8:
00,夜间没有空调负荷。
由于东莞市夏季天气潮湿,为了达到很好的除湿效果,空调水温必须较低,因此该冰蓄冷空调系统选用主机上游的内融冰串联系统,为了节省初投资,采用负荷均衡的分量蓄冰模
式。
该系统的示意图如图4所示。
图4主机上游内融冰串联系统示意图
冰蓄冷系统在供冷时,乙二醇溶液首先经过双工况冷水机组较高效率的降温,再经过蓄冰槽的冷却使乙二醇溶液温度进一步降低,则板式换热器进出口处的乙二醇溶液获得较大温差。
在相同负荷条件下,串联系统乙二醇流量较小,乙二醇泵的容量也可小于并联
42
b猢第埔
系统,所以串联系统的设备投资和运行费用都优于并联系统,并且串联方式管路简单,运行可靠。
序号
设备名称
型号规格
表2无蓄冷空调系统制冷设备及初投资汇总表
总功率总价
数量单位
kw
3.2蓄冰模式的运行
在上述方案的循环回路中,蓄冷冷源系统由双工
况冷水机组、蓄冰装置、板式换热器、乙二醇泵和相应
万元
的冷水泵、冷却水泵等设备组成。
结合空调逐时冷负荷分布图,设计日冰蓄冷空调可以按以下三种工作模式运行:
(1)双工况冷水机组单独制冰模式(23:
00~次日7:
00)。
此时段为东莞电力低谷时段,系统自动切换到双工况冷水机组制冰模式,主机在制冰工况下满负荷运行,并将制得的冰储存在蓄冰槽中;
(2)双工况冷水机组与蓄冰装置联合供冷模式(8:
00~18:
此时段的设计日空调负荷较大,由双工况冷水机组和蓄冰装置联合供冷,主机在空调工况下运行,提供冷量,不足的部分由蓄冰装置融冰提供,以满足办公楼负荷的要求;
(3)蓄冰装置融冰单独供冷模式(18:
在过渡季或空调冷负荷较小的时段,空调负荷完全由蓄冰槽提供,此时双工况冷水机组不运行,最大地节约
了运行费用。
00-7:
4.2初投资比较
冰蓄冷空调系统与无蓄冷空调系统制冷设备及初
投资情况见表l和表2,由两表可知,冰蓄冷制冷系
统初投资为107.7万元,比无蓄冷制冷系统的初投资70.5万元高出37.2万元。
4.3运行费用比较
夏季空调供冷期按270d计算,根据经验值,设计日负荷段约占整个空调使用时间的10%,75%负荷段的时间约占16%,50%负荷段的时间约占60%,30%负荷段的时间约占14%p1。
结合东莞市的电价政策,比较
4冰蓄冷空调方案的经济性分析
4.1东莞市峰谷电价
由东莞市普通工业专变用电峰谷电价可知,峰电
价电为1.2524元瓜Wh,时间为7:
00~12:
00、19:
00~
分析两种系统的运行电耗及运行费用,结果见表3。
表3两种空调系统的运行费用
22:
00;
平价电为0.8036元/k矾,时间为12:
00~19:
oo、
23:
谷电价为0.4167礼Wh,时间为23:
表1冰蓄冷空调系统制冷设备及初投资汇总表
序号设备名称
kw万元
冰蓄冷空调系统每年夏季运行电费约19.69万
元,而无蓄冷空调系统每年夏季运行电费约33.90万
元,冰蓄冷空调系统比无蓄冷空调系统每一空调供冷季节节省运行电费约14.2l万元。
4.4投资回收期
本文采用静态经济评价方法对该建筑的冰蓄冷空调系统进行评价,相应评价指标为投资回收期。
投资回收期等于增加的投资费用除以每年节约的运行费
用。
基靴播糍I
43
基第125期第30卷-叶J
(1)冰蓄冷空调系统增加的初投资费用【41:
/tl=l;
一l
c
5结语
(1)
(1)对东莞某办公楼建筑及空调冷负荷情况进行分析,结合与无蓄冷空调对比,得出该工程采用冰蓄冷
空调技术是可行的;
AI=108.5—70.8=37.7(万元)
式中厶一冰蓄冷空调系统的初投资,元;
I一无蓄冷空调系统的初投资,元。
(2)冰蓄冷空调系统全年节省的运行费用:
△P=Pc一只
(2)冰蓄冷空调可实现“削峰填谷”,能缓解该市用电紧张的局面,具有很好的节能性;
(2)
(3)在经济上作对比分析,虽然冰蓄冷空调比无蓄冷空调增加了初投资费用,但是它减少了制冷机组装机容量和高峰负荷时的用电量,并且利用低谷低价电制冷,减少了运行费用,比无蓄冷空调初投资增加的费用能在2.7a里回收。
对于业主而言,长期使用冰蓄冷
AP=33.90—19.69=14.21(万元)
式中P5一冰蓄冷空调系统全年运行总电费,兀;
R一无蓄冷空调系统全年运行总电费,元。
(3)投资回收期:
凡=万AI
n
(3)空调能取得很好的经济效益。
参考文献:
…谢思佳.今夏广东用电缺口500万千瓦,公共场所空调不得低于
2c(z[n].南方日报,2007-07-05.
2黹。
2・7(a)
元。
式中△,一冰蓄冷空调系统增加的初投资费用,元;
zip一冰蓄冷空调系统全年节省的运行费用,
由此可知,虽然冰蓄冷空调系统比无蓄冷空调系
【2】GB50|89—2005,公共建筑节能设计标嘲s】.北京:
中国建筑工业出版
社。
2005.
【313瞿兆亮.龙岗项目采用冰蓄冷中央空调可行性报告[J/OL].http:
//bbs.
COl88.eom/eontent/l789—9620I5.html.
统增加了初投资费用,但由于利用了低价低谷电,它的运行费用却比无蓄冷空调系统低,增加的投资回收期仅为2.7a,因此冰蓄冷空调技术的节能经济性突出。
【4】曹红奋.冰蓄冷窄调的技术经济分析IJ】.制冷,2002.21(1):
68-71.
收稿日期:
2008-11-03修回日期:
2008—12一09
EconomicAnalysisofEnergySavingTechniqueforIceStorageThermal
Air—conditioningofthe
Office
BuildingintheDongguanCityofGuangdong
儿Zhao-liang
MAHui—fang,
(CollegeofCivilEngineering,GuangzhouUniversity,Guartgzhou510006,China)
Abstract:
Took
one
oftheofficebuildingsintheDongguancityoftheGuangdong
as
exampleandcombinedthe
localweatherconditionsandthedesignstandardsforenergysaving,calculatedtheair-conditioningcoolingloadofthebuilding.Accordingtothelocaltime-sharingelectricityprice,tookeconomiccomparisonbetweenicethermalstorageair-conditioningsystemand
no
ice
thermalstorageair-conditioningsystemfromtheinitialinvestmentandrunning
costs,theresultsshowedthattheinitialinvestmentoficethermalstorageair—conditioningishigherthanthethermal
storage
air-conditioning,buttherunning
costs
ofitislowerthanthe
latter.Adopted
a
staticeconomic
evaluationmethodfortheofficebuildingair-conditioningsystem,obtainedtheinitialsuper—inVestmentpaybackperiodof
the
thermal
storageair—conditioning
was
just
2.7
years.Therefore,the
use
oficethermal
air—
conditioningprograminthisofficebuildingwasfeasiblecompletely.
Keywords:
icethermalstorageair-conditioning;
economicanalysis;
energysaving
runningmodeloffractionalicethermalstorage;
作者简介:
马惠芳(1983一),女,广东广州人,硕士研究生。
从事供热、供燃气、通风及空调研究;
冀兆良(1956-),男,陕西人,副教授,硕士生导师。
44
b嬲撇
广东东莞市某办公楼采用冰蓄冷空调方案的节能技术经济分
析
作者:
作者单位:
刊名:
英文刊名:
年,卷(期):
引用次数:
马惠芳,冀兆良,MAHui-fang,JIZhao-liang广州大学土木工程学院,广东,广州,510006制冷空调与电力机械REFRIGERATIONAIRCONDITIONING&
ELECTRICPOWERMACHINERY2009,30
(1)0次
参考文献(4条)
1.谢思佳今夏广东用电缺口500万千瓦,公共场所空调不得低于26℃2007
2.GB50189-2005.公共建筑节能设计标嘲2005
3.瞿兆亮龙岗项目采用冰蓄冷中央空调可行性报告
4.曹红奋冰蓄冷空调的技术经济分析[期刊论文]-制冷2002
(1)
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然而,相对于大型冰蓄冷空调的广泛应用,小型冰蓄冷空调的应用几乎还是空白。
针对这一现况,本文以挖掘小型冰蓄冷空调系统的移峰填谷潜力为目的,围绕开发小型冰蓄冷空调系统这一主题展开了研究。
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根据实验结果,论文得到了蓄冰槽温度分布、蓄冰槽初始水温、制冷剂蒸发温度对蓄冷特性的影响规律及循环回水温度和循环水流量对取冷特性的影响规律,并总结出了了蓄冷特性和取冷特性的阶段变化特征。
实验结果显示出该小型冰蓄冷空调系统不仅能够完成制冰蓄冷、融冰取冷的任务,且可靠性高,取冷方式灵活,并能够保证长时间提供高品质的冷冻水,有利于提高送风品质,降低系统运行费用。
蓄冰槽的传热性能较好,槽内水温分布沿槽长和槽宽方向较为均匀,沿槽高方向虽出现了温度分层但对蓄冷效果影响不明显,故无需搅拌装置,简化了系统设备。
实验结果与模拟结果的对比反映出两者吻合较好,模型精度高,可用于指导设计及优化该小型冰蓄冷空调的系列产品,具有工程应用的可行性和实际应用价值。
同时,文中分析了误差产生的原因,为模型的改进指出了方向。
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2010年4月12日
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