赵祎檬

【摘 要】目前，我国的经济在快速的发展，社会在不断的进步，简述实际工程中检测冰蓄冷系统能耗的一些方法，评价冰蓄冷系统的使用是否达到设计预期，以保证系统长期运行中能够提高系统能效、降低运行费用。

【关键词】冰蓄冷系统；制冷机组；蓄冰装置；水泵；综合能效

引言

冰蓄冷空调是平衡用电负荷，解决电力供应不足的有效途径。该系统以其“移峰填谷”和“节省运行费用”的优势获得了电力部门和用户的青睐，得到了广泛的运用。对于冰蓄冷系统而言，合理控制冰蓄冷设备在谷段电价时间的蓄冰量，以及在峰段和平段电价时间的融冰速度是决定冰蓄冷系统运行费用的关键因素。冰蓄冷优化控制的核心问题就是合理安排和分配峰段及平段电价时间内制冷机组直接供冷和蓄冰装置融冰供冷之间的比例，以最经济的方式满足空调负荷的要求。常规的控制方式有三种制冷机优先、蓄冰优先和优化控制[1]。但冷机优先无法发挥冰蓄冷系统“转移负荷”能力；蓄冰优先会导致制冷机组长时间处于低负荷状态不经济合理；优化控制需要建立控制模型，求解复杂而且在工程中很难实现。本文将工程中常用的冷机优先策略和冷水机组逐台启动法相结合，提出一种优化和控制冰蓄冷系统的策略，并和常规空调系统比较分析，证实其经济性和可行性。

1冰蓄冷空调系统

冰蓄冷空调系统是由制冷机组、冷却塔、蓄冰灌、冷却泵、冷冻泵、乙二醇泵、换热器等组成。冰蓄冷空调系统原理图如图1所示。

图1冰蓄冷空调系统原理图

冰蓄冷空调系统有四种运行模式，包括冷机单蓄冰、冷机单供冷、蓄冷灌单供冷、冷机和蓄冰灌联合供冷。冰蓄冷空调在晚间低电价时冷机单蓄冰，在白天高电价、高负荷时采用联合供冷来满足建筑物冷负荷需求。当建筑物冷负荷需求小于蓄冷灌最大容量时，可以完全采用蓄冰灌单供冷，可以大大节约运行费用。各运行模式可以通过阀门及泵的开启状态进行转换。

2蓄冰装置性能检测

2.1蓄冰装置性能要求

蓄冰装置为冰蓄冷系统的核心设备，其能耗对系统节能节费有直接影响，在设计工况下，主机夜间制冰能力充足，若蓄冰装置无法完整接受主机的制冰量，将会影响系统夜间谷电的利用，而提高系统运行费用。蓄冰装置的主要技术指标有蓄冰容量和融冰速率。这两项技术指标的检测需要在有负荷的情况下进行2～3次的完整制冰、融冰过程。蓄冰装置的制冰量检测结果应与设计采购时标定的蓄冰装置容量相符，融冰速率应满足日间负荷小时最大融冰的使用要求，一般蓄冰装置的融冰速率为12%～18%。

2.2冰蓄冷系统设备选型

冰蓄冷空调系统制冷机组的容量的确定与机组的运行模式有关。本文讨论的是基于冷机优先的运行模式；同时根据本建筑负荷的特点，夜间存在一定的负荷需设一台基载机组，基载机组的容量一般按夜间最大逐时负荷选择。而一般为了充分利用基载的投资，在主机优先运行策略下，要求基载机组全天运行。所以在计算该双工况机组和蓄冰装置容量时要减去基载机的逐时制冷量，计算公式如下：（1）制冷机名义制冷量： （2）蓄冰装置有效容量： 式中，Q为设计日的总负荷，kW；qj为逐时基载负荷，kW；D为白天制冷机在空调工况下的运行小时数，h；L为夜间制冷机在蓄冷工况下的运行小时数，h；K为制冷机蓄冷时制冷能力的变化率即实际制冷量与标定制冷量的比值；qc为制冷机空调工况下的制冷量，kW；Qs为蓄冷装置有效容量，kWh。

2.3蓄冰装置性能检测方法

1）做好测试前准备工作确定测试条件是否满足设计要求，包括室外环境温湿度、系统单机、联机调试正常、有足够负荷进行融冰等；确定设备具体指标，包括主机额定制冰量、制冰时间、制冰结束温度、制冰流量、融冰出水温度、融冰流量等。2）制冰测试将系统设定至制冰工况开启主机制冰，记录主机进出水温、压力、工作电流，记录系统实时流量、各监测点温度，记录蓄冰装置进出水温、液位变化情况。蓄冰装置实时的冰量由温度传感器Tg1、Tg3和流量传感器Fg三个监测点取得的参数计算，计算公式与式（1）相同。蓄冰装置制冰工况下实测制冰量为配合主机制冰能力的制冰测试，而非蓄冰装置的铭牌额定蓄冰量，往往在设计过程中，为配合白天尖峰负荷时的融冰需求，蓄冰装置的容量会大于主机夜间的总制冰量，比如双工况主机额定制冰能力为2057kW，4台主机开启8h的额定制冰量为65820kWh，但选型时，蓄冰槽设备总容量达69337kWh，65820kWh为8h内主机的额定制冰量，69337kWh为蓄冰槽的最大可蓄冰容量。实测过程是检测主机拟合蓄冰装置以后，在限定时间内的制冰量。检测蓄冰装置的额定蓄冰量时，需要实时监测蓄冰盘管的冰柱，当盘管内冰柱正好搭接时，为蓄冰装置制满冰状态，读取冰量传感器最终数值，按式（1）计算直至冰柱搭接的累计蓄冰量，即为蓄冰装置的额定蓄冰量。

3系统综合能效检测

3.1系统综合能效检测方法

综合能效检测以天为单元，需进行长期跟踪记录，一般以一个供冷期为一个周期，检测过程需要实时跟踪记录的数据包括末端累计的负荷输出和系统累计的耗电量，为方便跟踪记录，一般在施工阶段将自动检测记录的主要电气元件与系统工程同步安装，测试时由监测的电气元件实时记录数据并保存。系统累计负荷输出值检测时，在系统供水或回水总管安装流量计，在供回水总管分别安装温度传感器，利用公式（1）计算实时的负荷值并记录。系统累计耗电量检测时，在设备配电柜总线设置多功能电量表进行实时检测并记录。获取实时记录的负荷输出值和耗电量后，可计算出系统的综合能效值。对实测数据与设计数据进行对比分析，找出不同负荷率工况下运行与设计值的差距，逐级向上分析，找出运行能耗超标的原因所在，并采取相应措施，降低系统能耗。

3.2典型负荷的运行策略

本工程的冰蓄冷空调按制冷机组逐时启动台数的机组优先控制方式运行。当日负荷较小，小于等于最大融冰供冷量时，该楼的全天空调负荷由融冰供冷基本可以满足，不开启制冷机组。当日负荷大于最大融冰供冷量时，在白天供冷分2个时段：高峰时段、平价时段。在高峰时段，系统将依据实际的冷负荷需求，优先使用融冰供冷来满足负荷要求，不足部分由制冷机组承担；但在平价时段，优先使用制冷机组来供冷，不足部分由融冰供冷提供。但在拟定制冷机台数时，需要计算制冷机输出冷量的实际价格，考虑制冷机组的负荷率，保证输出冷量的实际价格小于或等于基准价格，依据这一原则确定制冷机组的开启台数。

结语

空调用电在城市用电结构中占比越来越大，随着生活品质的提高，作为舒适性冷源的冰蓄冷系统技术已非常成熟，但冰蓄冷系统能耗是否达到标准、规范的要求，还需一套完善的检测方法，经实际工程测试案例的比对，总结出一些可靠可行的方法，可以定量化分析冰蓄冷系統能否达到预期，可为后期运营使用提供一个节能、节费的判断依据。

参考文献：

[1]GB50189-2015，公共建筑节能设计标准[S].

[2]GB50736-2012，民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[S].

[3]GBT18430.1-2007，蒸气压缩循环冷水（热泵）机组[S].

[4]JGJ158-2008，蓄冷空调工程技术规程条文说明[S].

[5]GB19762-2007，清水离心泵能效限定值及节能评价值[S].

（作者单位：杭州华电华源环境工程有限公司）