广州江枫文化创意园空调设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

近几年来，因国家用电政策的推动作用和国外蓄冰技术的大量引进，蓄冰空调逐渐成为中央空调发展的一个新趋势。环境污染和能源危机已成为当今社会的两大难题，如何合理的利用能源为人类创造现代生活已经成为当今社会的共识。在人类共同警视的时期，蓄能空调应运而生。随着社会的发展电力工业作为国民经济的基础产业，以取得了长足的发展。冰蓄冷中央空调系统是现代化大型建筑物不可缺少的配套设施之一，冰蓄冷空调主要在夜间低谷电力时段将建筑物所需空调冷量部分或全部制备好，并以冰的形式储存起来，在非电力低谷时段融冰供冷的一种空调系统。在电力供应紧张的情况下，峰谷电价政策的实施，为蓄冷空调技术提供了广阔的发展前景。目前在国内推广的蓄冰空调技术主要有冰球式、冰桶式、冰槽式、蕊心冰球等等。

冰蓄冷中央空调是将电网夜间谷荷多余电力以冰的冷量形式储存起来，在白天用电高峰时将冰融化提供空调服务。由于我国大部分地区夜间电价比白天低得多，所以采用冰储冷中央空调能大大减少用户的运行费用。冰蓄冷中央空调系统配置的设备比常规空调系统要增加一些，自动化程度要求较高，但它能自动实现在满足建筑物全天空调要求的条件下将每天所蓄的能量全部用完，最大限度地节省运行费用。冰蓄冷实际上是对能源的一种储备在用电低谷、电价较低（或中央空调不需要工作）时开始制冰，蓄存冷量；而在用电高峰、电价较高（中央空调需要工作）时停止制冰、同时依靠冰的融化来制冷，从而完成能源利用在时间上的转移，节省运行费用，降低运行成本。冰蓄冷中央空调技术是转移高峰电力、开发低谷用电、优化资源配置、保护生态环境的一项重要技术措施，符合中国的长期国策。详细介绍冰蓄冷空调技术的原理即是在电力负荷很低的离峰时段或称用电低谷期启动压缩机运转，采用制冷机冷却冰水制冰，利用制冷介质的显热或潜热特性，用一定方式将冷量存储起来。在电力负荷较高的白天，也就是用电高峰期，需要使用空调，而又不适宜运转冷气机组的时间，即可让夜间所储存的冰溶化，吸收空调冰水的热量，把储存的冷量释放出来，达到冰水冷却的效果，如此即可将白天尖峰时段的冷气用电需量，转移至夜间离峰时段，以满足建筑物空调或工艺技术的需要。

冰蓄冷系统的运行方式有两种：全量蓄冰模式和分量蓄冰模式。全量蓄冰模式的蓄冰时间与空调使用时间完全错开，在夜间非用电高峰期启动制冷机进行蓄冷，当所蓄冷量达到空调所需的全部冷量时，制冷机停机；在白天空调时蓄冷系统将冷量供给到空调系统，空调期间制冷机不运行。全部蓄冰时，蓄冰设备要承担空调所需的全部冷量，故蓄冰设备的容量最大，初投资费用高，若峰谷电价差较大，运行电费也最节省。多数用于间歇性的空调场合，如体育馆、影剧院、写字楼，商业建筑等。分量蓄冰模式是指在夜间非用电高峰时制冷设备运行，蓄存部分冷量。白天空调高峰期间一部分空调负荷（尖峰负荷）由蓄冷设备承担，另一部分则由制冷设备负担。在设计计算日（空调负荷高峰期）制冷机昼夜运行。部分蓄冷制冷机利用率高，蓄冷设备容量小，制冷机比常规空调制冷机容量小30%～40%，是一种更经济有效的运行模式。冰蓄冷空调系统一般由制冷机组、蓄冷设备( 或蓄水池) 、辅助设备以及调节控制装置等组成。冰蓄冷空调系统设计种类多种多样, 无论采用哪种形式, 其最终的目的是为建筑物提供一个舒适的环境。另外, 系统还应达到能源最佳使用效率, 节省运转电费, 为用户提供一个安全可靠的冰蓄冷空调系统。

工程实例分析：以某大厦为例，对冰蓄冷空调与常规电制冷空调两种方案的经济性进行了具体比较。

（1） 工程概况

某大厦建筑面积约 30000 ㎡，设计日最高冷负荷为 3772.1kW，总冷负荷 41407.5kW，为了减少白天的电力高峰，当地政府鼓励采用冰蓄冷技术。其分时电价见表 1 所示。对冰蓄冷设计方案采用分量蓄冷并负荷均衡运行策略，且制冷机组位于蓄冷装置上游的串联流程配置。蓄冰主机利用低谷电力满负荷蓄冷，在设计日蓄冷机和蓄冷装置和载冷机联合向空调系统供冷。在其它日负荷较小时，可以采用优化控制模式充分利用蓄存的冷量供冷，以减少运行费用。表 2 和表 3 分别列出了应用常规空调设计和冰蓄冷空调设计两种方案设计所需的设备数量及费用。

表1 分时电价计费表

表2 常规空调冷战主要设备，数量及价格

表3 蓄冰空调冷站主要设备规格，数量及价格

（2）两种空调冷站的设计方案比较

①冰蓄冷空调与常规空调的初投资比较

表4中列出了两种冷站的初投资总费用。

表4

与常规空调系统相比，冰蓄冷空调系统由于增加了蓄冰设备，因此其设备初投资比常规空调系统大；同时，采用冰蓄冷可以减小制冷主机的容量，使得其电力增容费降低。但总体来说，系统总投资比常规空调系统大。本设计中，冰蓄冰中央空调冷站约比常规中央空调冷站初投资费用增加了17.869万元。

②冰蓄冷空调与常规空调的运行费用比较

由于实行分时电价政策，而且由于冰蓄冷空调系统的运行大部分在用电低谷期，尽管冰蓄冷空调的年耗电量多于常规空调，但其年运行电费却比常规空调系统要低的多，这也是冰蓄冷空调系统的优势所在。本设计中，由表4可知，冰蓄冷空调的年耗电量比常规空调增加了14.7％，但由于运行电价峰谷比约为3：1,使得冰蓄冷空调的年运行费用比常规空调减少了13.5％,系统年运行费用节省量达11.7（万元）。

③冰蓄冷空调系统的投资回收期

已得出冰蓄冷空调系统增加的初投资I=17.869万元,年运行费用的节省量 P=11.7万元,则该冰蓄冷空调系统的投资回收期(静态经济评价)为: n=I/P=17.869/11.7＝1.5(年) 通过静态经济评价可以看出:n＜5年，此大厦采用冰蓄冷空调经济可行，且用户只需要一年半时间就可收回全部投资。回收期过后,每年可得净收益11.7万元,经济效益相当可观。

在能源消费逐渐增加的情况下，应用蓄冷空调技术具有较大的社会效益和经济效益，主要表现在如下几个方面：第一方面：削峰填谷、平衡电力负荷；第二方面：改善发电机组效率、减少环境污染；第三方面：减小机组装机容量、节省空调用户的电力花费；第四方面：改善制冷机组的运行效率。空调的制冷机组运行时，其效益随着负和的变化而变化，因此，具有蓄冷的空调系统，可根据空调负荷的大小使机组处在最佳的效益下运行；第五方面：蓄冷空调系统特别适用于负荷比较集中变化比较大的场所；第六方面：应用蓄冷空调技术，可扩大空调区域使用面积。亦即蓄冷空调系统适合于改扩建空调工程；第七方面：适合于应急设备所处的环境，使用应急蓄冷系统可大大减少对应急能源的依赖提高系统的可靠性。冰蓄冷空调系统于美国、日本等国家己发展使用30年以上，即使在台湾也已发展25年之久，其对于电力电网的波峰谷平衡调整，及投资设置者的电费回收效益，已是明显且成熟的技术。冰蓄冷空调技术在我国的应用将成为不可逆转的趋势。当然它也有一些缺点，如增加蓄冷池、水泵的输送能耗及增加蓄冷池等设备的冷量损失等。传统中央空调作为传统耗能大户，由于长期以来人们对其节能不够重视，能源浪费的现象仍然相当严重且普遍。随着人们对工作环境、生活环境舒适度的要求越来越高，国内建筑物中央空调的普及率也在逐步上升。与此同时，中央空调普遍存在的高能耗问题却让人触目惊心。如今高能耗已经成为制约中央空调健康发展的一大瓶颈，解决中央空调的高能耗问题已迫在眉睫。而冰蓄冷中央空调具有全部或部分转移制冷机组的用电时间，起到移峰填谷作用，也解决了用电高峰期和低谷期的负荷相差很大所引起的能量浪费的有效手段.

综上所述，蓄冷空调技术在未来具有广阔的发展前景，今后我们要不失时机地抓住机遇继续加强与扩大与外国蓄冷设备厂的合作。国产的蓄冷空调要向低成本、高效率、全自动化方向发展，使国内蓄冷空调应用建立在吸收众多技术优点的基础上。另外，政府部门应大力提倡、宣传蓄冷空调的社会效益和经济效益，制定合理的分时电价政策，鼓励广大用户采用蓄冷空调系统。要积极开展蓄冷空调的设计、施工、调试、运行的培训，是广大的工程技术人员和施工安装人员深入了解蓄冷空调系统，使我国的蓄冷空调事业步入迅速发展的良性轨道。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

本课题研究的是冰蓄冷空调的定义的定义：冰蓄冷中央空调是将电网夜间谷荷多余电力以冰的冷量形式储存起来，在白天用电高峰时将冰融化提供空调服务。在能源消费逐渐冰蓄冷与一般空调加的情况下，应用蓄冷空调技术具有较大的社会效益和经济效益，以及实例分析冰蓄冷空调与常规电制冷空调两种方案的经济性的比较。研究手段是查阅书本的网络资料解决问题。