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冰蓄冷空调改造设计及经济性分析
作者：孙洋
来源：《科技创新导报》2012年第8期
孙洋
(中国航空工业金城集团南京机电液压工程研究中心江苏南京211102)
摘要:本文对南京某企业水冷机组空调系统进行了部分冰蓄冷改造,文中主要介冰蓄冷空调进行经济性研究是冰蓄冷空调技术应用的前提［3］。
结合南京某军工企业实际，依据建筑物使用功能、土建条件、空调负荷分布特点、电力峰谷时段及电费计价结构等，考虑冰蓄冷技术改造成本与经济效益的分析，本企业选择部分储冰模式本文将详细阐述对该企业部分冰蓄冷空调的改造设计及其经济效益分析，为其他大型用电企业进行冰蓄冷空调改造设计提供参考依据。
工程概况
本企业加工车间厂房总建筑面积为27400m2。空调面积21000m2。空调设计日峰值冷量为3348kW。本系统冷源使用常规电制冷空调机组,每台制冷量为1953kW,共2台同型号冷水主机。车间主要功能是以精密机械加工,精度计量以及办公为主。机密设备生产以及产品计量检测要求环境温度为22±1°C、湿度50%〜60%。办公区域为26°C。每周一至周六空调运行时间为8:00〜20:00。生产任务紧急时,部分区域需24小时空调运行。
部分冰蓄冷系统改造
由于本企业是军工生产单位,其产品制造的特殊性,需在适合的温度环境生产检验。每当夏季高温季节江苏省南京地区将拉闸限电,对本企业保障性生产影响非常严重。不仅如此,前期车间总体设计时未考虑备用空调设备,随着多年的空调系统运行,其主机制冷效率降低加之本企业逐年购置新的热源设备以及建筑物的损耗,均对空调系统运行与管理的要求逐渐提高。与实际供冷负荷相比,原有设计的总冷负荷不能满足目前及未来的供冷需求。
如果其中1台机组或冷却、冷冻泵以及其他系统设备出现故障,且短时间内不能修复,将对车间供冷造成严重影响。本企业机械加工车间原系统是水冷中央空调,冷源采用常规螺杆机组制冷。夏季高温时段,2台大机组的6台压缩机满负荷运行制冷量为3906kW/h。每日8:00开机,20:00关机共12个小时全负荷运行。运行时间段均在白天用电高峰时刻,既不节能又增大电网负荷。依据江苏省南京地区各个时段电价表(表1),如能将表中的低谷电的时段充分利用起来,将大大降低空调运行的耗电成本。结合本企业的实际情况,在原有的水冷空调系统上加装1套冰蓄冷装置。
冰蓄冷与常规空调区别较大,一般制冷机只有一种制冷工况,而冰蓄冷采用双工况制冷方式,即制冷工况和蓄冰工况。本企业部分冰蓄冷空调改造设计见表2。该改造工程必须使用将现有的冷水螺杆机组增加制冰工况,改造为双工况机组,才能为冰蓄冷空调系统提供冷源。经技术改造分析,此类螺杆机组要先更换电子膨胀阀以及升级控制软件后方可改造为双工况制冷源。在使用常规制冷工况时只需正常开机,由制冷机提供冷源即可,在夜间低谷电价时段使用制冷机制冰模式,通过储冰罐将冷量储存起来以供白天高负荷时使用。在夜间制冰时,制冷机通过菜单页面设置为制冰模式,设置完成后制冷机将自动转换其它功能。夜间蓄冰过程是使冷媒(乙二醇)在制冷机与蓄冰罐之间运行,蓄冰方式采用内融冰盘管不完全冻结方式。在原控制基础上改造加装西门子集成系统控制PLC(可编程控制器)，以调整蓄冰系统各应用工况的运行模式,在最经济的情况下提供稳定的输出负荷,实现系统的智能化运行,从而发挥冰蓄冷空调