上海某工业园区冰蓄冷空调系统控制及策略研究.pdf
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1、Intelligent Building and Construction Machinery智能建筑与工程机械2024年 2月Feb.2024第6卷 第2期Vol.6 No.20引言在建筑运行能耗中,空调制冷占比巨大。在夏季用电高峰时,由于各公用建筑的空调系统在白天的大量使用,电量在白天远远大于夜间的使用量,加重了电网用电峰谷的供需矛盾,造成了夜间发电站处于低消运转,导致了能源上的巨大浪费。基于冰蓄冷供冷系统特点,可通过调节来平衡电网峰谷差。在夜晚电价低谷阶段,采用冷冻机蓄冰模式,通过乙二醇溶液冰点较低的特性将冷量储存到蓄冰槽内。在白天负荷与电价处于高峰时,便可以将蓄冰槽内的冰冻冷量进行释放
2、,以此弥补电网用电峰谷的压力,降低企业营运用电费用。1 工程概况该工业园区位于上海市闵行区,总建筑面积17.3万m2,其中地上 11.5 万 m2,地下 5.8 万 m2,地块包含 2 栋11 层的高层建筑及 6 栋 5 层的多层建筑,建筑高度为59.95 m。地上建筑性质为厂房及配套服务用房,地下为设备用房、员工餐厅及车库。由于该园区分三期开发,占地面积大,单体建筑多,不同类型入住公司的空调使用情况复杂。因此,提供安全、可靠、稳定的能源中心控制方案是本项目空调工程的首要任务。2 能源中心蓄能方案本项目采用集中冷热源系统,除服务于本期项目外,同时预留冷负荷于后期建设的地块。冷源采用外融冰式部分
3、负荷冰蓄冷系统,即夜晚低谷电价阶段机组满负荷制冰,白天融冰和机组运行以满足总冷负荷。项目收稿日期:2023-11-20作者简介:杨林(1979),男,江西新余人,本科,工程师,研究方向:建筑设备。上海某工业园区冰蓄冷空调系统控制及策略研究杨 林 (艾奕康设计与咨询(深圳)有限公司上海分公司,上海 200433)摘 要:结合上海某工业园区空调系统的设计与施工,研究在制冷季不同情况下,制定双工况蓄冰模式、单融冰供冷模式、融冰+基载供冷模式、融冰+基载+双工况供冷模式、基载机供冷模式及免费供冷等数种运行策略。区域性部分负荷冰蓄冷能源中心是一种既安全又高效的供能方式,与全负荷冰蓄冷制冷模式相比,可减少
4、大量初期投资,又能适应不同的运行工况;与常规空调制冷模式相比较,不但能平衡电网的峰谷差,还有明显的运行经济性。关键词:冰蓄冷;能源中心;运行策略中图分类号:TU201文献标识码:A文章编号:2096-6903(2024)02-0112-03选用 2 台 1875RT 型离心式双工况机组,设计蓄冰装置总容量为 20 000 RTH,蓄冰槽内选用单台蓄冰量380 RTH,共 52 台钢制蓄冰盘管。考虑到入住用户的数据中心、实验室或其他类型设备在夜间 22:00 后的使用,另设 2 台 75RT 型夜间运行基载主机冷水机组,冷水机组及蓄冰槽安置于地下室的能源中心内。冷却塔置于通风良好的高层屋顶上。制
5、冷工况时双工况主机供回水温度为 6.5/11.5,再经过蓄冰盘管温度降为 3.5,经过板换在用户侧提供 5/13的冷冻水。一次侧冷冻水采用 26%的乙二醇溶液,双工况冷冻机组在制冰运行模式下,供回水温度为-2.5/-5.6。该园区内同时考虑到换季期及冬季个别特殊区域仍需供冷,设免费冷源板换供冷,可减少主机的能耗。该园区项目夏季计算逐时最大冷负荷 12 393 kW(3523RT),单位建筑面积冷负荷指标 107.8 W/m2。该项目能源中心由于同时服务二期地块,因此部分夏季冷负荷预留后期地块为 13 168 kW。能源中心总承担冷负荷为 25 561 kW,使用系数 0.85,管道的热量损失
6、2%。冷源按照 22 161 kW,共 6300RT 设置(表 1)。按各用户类型 24 h 负荷曲线叠加,设计日峰值负荷为 6 300 RT。3 能源中心运行策略3.1 能源中心控制系统的基本目标具有以下 5 个:系统能够及时响应用户末端负荷的变化。控制区域能源系统中所有设备,使之能够满足区域内各用户的额外负荷需求,实现能源中心的供冷与末端用户的实际需求量的匹配。在满足末端负荷的前提下,通过自动控制措施,保证供冷质量稳定。提高能源中心、管网输送系统、各用户末端系统的运行能效。以最低的运行成本为控制目标,充分的利用谷段综合论坛2024年 第2期 113 的冰蓄冷,并实现系统的能效最大化,运行成
7、本最低。3.2 运行策略的原则 依据设计日 24h 逐时负荷比例为 100%、75%、50%、25%负荷进行初步的运行策略排布(注:参照冷水机组 IPLV 值确定的统计方法,其负荷比例关系需在实际运行项目统计数据中需不断进行调整)。运行策略安排原则:运行费用最少,融冰优先,基载次之,随后双工况。由于冷水机组(即使不变频)IPLV 值较高,在预估冷却水温度低于 32时,可优先安排部分荷载运行。运行策略是否最优,需经过几年的实际运行费用测算确定。在测算、寻优过程中,甄别影响系统效率各种因素,控制逻辑按照运行策略编写程序,并在实际运行中不断进行学习调整,直至最优为止。4 能源中心系统运行分析 能源中
8、心外融冰蓄冷供冷系统,依据负荷的不同,共计有 6 种工况模式转换。各工况控制模式转换外融冰矢量图如图 1 所示。能源中心运行策略表如表 2 所示。4.1 夜间双工况蓄冰模式电价谷段时间段,即 22:00 6:00,2 台双工况机组全部进入蓄冰模式,双工况冷冻机组在制冰运行模式下,供回水(乙二醇溶液)温度为-2.5/-5.6。机组满负荷运行,通过低温的乙二醇溶液将蓄冰槽内的水制成冰水状态。乙二醇溶液在制冷机和蓄冰槽循环温度为-2.5/-5.6,蓄冰槽的水结成冰。随着蓄冰量的增加和时间的推移,当任何一组蓄冰盘管蓄冰厚度达到设计值时,冰层厚度传感器发出信号,该组乙二醇管路电动阀关闭,避免盘管完全冻结
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