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摘要：水蓄冷技术在现今空调系统配置应用越来越广泛，但如何能更好的应用水蓄冷的优势，在更多的项目中普遍推廣应用也成为水蓄冷技术发展的重要课题。本文就国内空调系统加装水蓄冷的应用前景，结合一个新建项目对运用水蓄冷技术以及动负荷跟随技术结合应用的系统投入以及运行费用进行分析和探讨。
关键词：水蓄冷 ，动负荷跟随技术， 结合 ，探讨
Abstract: water storage technology in the current air conditioning system configuration used more widely, but how can better application of water storage advantage, and with more widespread in the project application also become water storage technology development as an important issue. This paper domestic air conditioning system with water storage application prospect, combined with a new project to use water storage technology and dynamic load follow technology with the use of system inputs and operation cost analysis and discussion.
Keywords: water storage, dynamic load follow technology, combined with, is discussed
中图分类号： TU831.3+5 文献标识码：A 文章编号：
引言
蓄冷技术是今后空调节能的主要发展方向，也是解决用电高峰期和低谷期的负荷差的有效手段。水蓄冷使用的介质是水，具有传热性能好、性能稳定、价格低廉而且容易取得的特点。由于空调系统增加水蓄冷不需要对主机进行重新选型，故适用于现有常规制冷系统的扩容和改造，可以实现在不增加或少增加制冷机组容量的情况下，提高供冷能力，调节制冷负荷使用。水蓄冷系统可以利用建筑物现有的空间例如是消防水池蓄、水设施、游泳池或建筑物地下室改造成为蓄冷槽，这样可以降低水蓄冷系统的初投资，提高系统应用的经济性。结合动负荷跟随技术与水蓄冷对现有的空调系统进行改造，配合峰谷电价能够达到很好的节能效果，即使是在没有峰谷电价的情况下，也可以达到平衡负荷，使主机稳定在最高能效比的工况下运行，具有节省初投资、投资静态回收期短、改造技术要求低、维修费用增加量少等优点。
一、 动负荷跟随技术原理
动负荷跟随技术的原理是运用控制模块截取主机的最高能效比，配置到实际使用的各个输出功率阶段，使空调主机的COP值保持在较高的状态下运行。经过动负荷跟随技术的处理，根据空调主机的配置方式截取能效比最高效的阶段，配置到实际使用的各个输出功率阶段，使主机的实际能效比整体提高27%以上，在低输出阶段，提升更高达3倍。
二、 实际案例
某酒店建筑面积约为9万平方，空调设计负荷为4000RT。晚间主机边蓄边供，蓄冷温度为4度，蓄冷温差为14度。晚间所蓄冷量优先平衡各时段主机负荷，使主机在最高能效比状态下运行，富余冷量先在白天电价高峰期使用，然后在电价平段时使用，减少白天开主机供冷的时间，节省运行费用。
2.1 水蓄冷的负荷计算问题
负荷计算依据根据技术资料进行分析，按其使用情况考虑,系统设计日尖峰负荷为4000RT,根据逐时冷负荷系数法计算，该项目的设计日负荷随时间的变化如下表所示：
2.2 动负荷跟随+水蓄冷系统运行控制策略以及运行电费计算
不同负荷下水蓄冷空调系统的全天运行策略是进行所有经济性分析比较计算的基础。合理的运行策略必须综合考虑系统的实际配置情况和冰蓄冷系统的运行约束条件，具体如下：
1）充分利用夜间低谷电，蓄冷主机在夜间全蓄冷；
2）高峰电价时段少开制冷主机，并尽可能减少主机的启停次数；
3）确保当天低谷电期间储备的冰量在当天供冷时充分融完；
4）应灵活调整主机或者释冷优先的组合方式；
5）当前处于运行状态的主机应尽量使其运行于能效比较高的区域；
各负荷段运行策略模拟分布如下：
100%冷负荷时蓄冷系统运行策略
1）总冷量（全天）：54880RTH；
2）主机供冷量（全天）：43380RTH；
3）蓄水槽供冷量（14：00～22：00）：11500RTH；
4）蓄冷量（00：00～8：00）：12160RTH。
同理可以得出75%、50%以及25%冷负荷时蓄冷系统运行策略，日运行电费如下数据所示：
负荷率为100%时，日运行电费为33296kWh；
负荷率为75%时，日运行电费为22244kWh；
负荷率为50%时，日运行电费为13088kWh；
负荷率为25%时，日运行电费为5583kWh；
2.3 运行经济性对比分析
本项目所在区域的用电分时电价如下数据所示：
电力时段分为三段：峰段（14:00-17:00、19:00-22:00）、平段（8:00-14:00、17:00-19:00、22:00-24:00）、谷段(0:00-8:00)。
峰段时电价为1.4323/kW•h；平段时电价为0.8789/kW•h；谷段时电价为0.4548/kW•h。
为了计算其系统运行费用，将全年按100%负荷、75%负荷、50%负荷、25%负荷来模拟，其各负荷运行天数如下数据所示：
当负荷率为100%时，年运行天数则为30天；
当负荷率为75%时，年运行天数则为120天；
当负荷率为50%时，年运行天数则为90天；
当负荷率为25%时，年运行天数则为30天；
总合计天数为270天。
通过模拟分析水蓄冷系统的运行情况，计算得出水蓄冷系统和常规中央空调冷水系统的年运行比较如下
2.4 初投资对比分析
故采用动负荷跟随技术+水蓄冷方案与常规空调系统方案的经济分析比较如下：
三、 结论
通过上述案例的分析计算，可以得出以下结论：
3.1 采用动负荷跟随技术以及水蓄冷结合，每年能节省大笔空调运行电费。动负荷跟随技术+水蓄冷系统建成后，水蓄冷方案需要增加初投资360.45万元，每年节省空调运行电费311.30万元；
3.2 若电力增容费已经投资完成，则此方案的初投资增加额为861.45万元，增加部分的静态回收期为2.77年，故项目需要在早期设计时介入为宜，尽可能为业主方节省初投资，达至投资利益最大化的结果；
3.3 系统可靠性和稳定性大大提高。采用水蓄冷系统后，制冷主机可按最高效的状态运行，水蓄冷为整个空调系统提供了后备冷源，系统的可靠性和稳定性得到极大的提高，运行成本和维护成本也随之降低。
3.4 若业主方的空间有限或者没有峰谷电价，则水蓄冷的蓄冷罐空间不宜设置过大，动负荷跟随技术与水蓄冷结合也可以平衡主机输出以及末端负荷，把水蓄冷的蓄冷槽做成比较小的体积放置在风道、天面或者地下室机房内，作为一个平衡机构使用，进行冷量实时匹配，也能平衡负荷，达到节能的目的。
3.5由于采用了动负荷跟随技术+水蓄冷系统，主机配置分级化，所以一旦出现有一台冷水机组故障，整个运行策略将会被打乱需熟悉系统的维护人员手动操作，且节能的效果会有所下降。并且同品牌不同类型冷水机组部分备件会有所不同，增加了维护时候需要准备的备件种类。若是机组需要检修则可以根据实际机组使用的状况按排计划检修，减轻对运行策略执行时的影响。
参考文献:
[1] 《蓄冷空调工程技术规程》(JGJ 158-2008)
[2] 《通风与空调工程施工质量验收规范》(GB 50242002)
[3] 《全国民用建筑工程设计技术措施——暖通空调•动力》（2003版）
[4] 《蓄冷技术和蓄热电锅炉在空调中的应用》 吴喜平编著，同济大学
[5] 《蓄冷空调工程实用新技术》 方贵银教授编著
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：水蓄冷 ，动负荷跟随技术， 结合 ，探讨
Abstract: water storage technology in the current air conditioning system configuration used more widely, but how can better application of water storage advantage, and with more widespread in the project application also become water storage technology development as an important issue. This paper domestic air conditioning system with water storage application prospect, combined with a new project to use water storage technology and dynamic load follow technology with the use of system inputs and operation cost analysis and discussion.
Keywords: water storage, dynamic load follow technology, combined with, is discussed
中图分类号： TU831.3+5 文献标识码：A 文章编号：
引言
蓄冷技术是今后空调节能的主要发展方向，也是解决用电高峰期和低谷期的负荷差的有效手段。水蓄冷使用的介质是水，具有传热性能好、性能稳定、价格低廉而且容易取得的特点。由于空调系统增加水蓄冷不需要对主机进行重新选型，故适用于现有常规制冷系统的扩容和改造，可以实现在不增加或少增加制冷机组容量的情况下，提高供冷能力，调节制冷负荷使用。水蓄冷系统可以利用建筑物现有的空间例如是消防水池蓄、水设施、游泳池或建筑物地下室改造成为蓄冷槽，这样可以降低水蓄冷系统的初投资，提高系统应用的经济性。结合动负荷跟随技术与水蓄冷对现有的空调系统进行改造，配合峰谷电价能够达到很好的节能效果，即使是在没有峰谷电价的情况下，也可以达到平衡负荷，使主机稳定在最高能效比的工况下运行，具有节省初投资、投资静态回收期短、改造技术要求低、维修费用增加量少等优点。
一、 动负荷跟随技术原理
动负荷跟随技术的原理是运用控制模块截取主机的最高能效比，配置到实际使用的各个输出功率阶段，使空调主机的COP值保持在较高的状态下运行。经过动负荷跟随技术的处理，根据空调主机的配置方式截取能效比最高效的阶段，配置到实际使用的各个输出功率阶段，使主机的实际能效比整体提高27%以上，在低输出阶段，提升更高达3倍。
二、 实际案例
某酒店建筑面积约为9万平方，空调设计负荷为4000RT。晚间主机边蓄边供，蓄冷温度为4度，蓄冷温差为14度。晚间所蓄冷量优先平衡各时段主机负荷，使主机在最高能效比状态下运行，富余冷量先在白天电价高峰期使用，然后在电价平段时使用，减少白天开主机供冷的时间，节省运行费用。
2.1 水蓄冷的负荷计算问题
负荷计算依据根据技术资料进行分析，按其使用情况考虑,系统设计日尖峰负荷为4000RT,根据逐时冷负荷系数法计算，该项目的设计日负荷随时间的变化如下表所示：
2.2 动负荷跟随+水蓄冷系统运行控制策略以及运行电费计算
不同负荷下水蓄冷空调系统的全天运行策略是进行所有经济性分析比较计算的基础。合理的运行策略必须综合考虑系统的实际配置情况和冰蓄冷系统的运行约束条件，具体如下：
1）充分利用夜间低谷电，蓄冷主机在夜间全蓄冷；
2）高峰电价时段少开制冷主机，并尽可能减少主机的启停次数；
3）确保当天低谷电期间储备的冰量在当天供冷时充分融完；
4）应灵活调整主机或者释冷优先的组合方式；
5）当前处于运行状态的主机应尽量使其运行于能效比较高的区域；
各负荷段运行策略模拟分布如下：
100%冷负荷时蓄冷系统运行策略
1）总冷量（全天）：54880RTH；
2）主机供冷量（全天）：43380RTH；
3）蓄水槽供冷量（14：00～22：00）：11500RTH；
4）蓄冷量（00：00～8：00）：12160RTH。
同理可以得出75%、50%以及25%冷负荷时蓄冷系统运行策略，日运行电费如下数据所示：
负荷率为100%时，日运行电费为33296kWh；
负荷率为75%时，日运行电费为22244kWh；
负荷率为50%时，日运行电费为13088kWh；
负荷率为25%时，日运行电费为5583kWh；
2.3 运行经济性对比分析
本项目所在区域的用电分时电价如下数据所示：
电力时段分为三段：峰段（14:00-17:00、19:00-22:00）、平段（8:00-14:00、17:00-19:00、22:00-24:00）、谷段(0:00-8:00)。
峰段时电价为1.4323/kW•h；平段时电价为0.8789/kW•h；谷段时电价为0.4548/kW•h。
为了计算其系统运行费用，将全年按100%负荷、75%负荷、50%负荷、25%负荷来模拟，其各负荷运行天数如下数据所示：
当负荷率为100%时，年运行天数则为30天；
当负荷率为75%时，年运行天数则为120天；
当负荷率为50%时，年运行天数则为90天；
当负荷率为25%时，年运行天数则为30天；
总合计天数为270天。
通过模拟分析水蓄冷系统的运行情况，计算得出水蓄冷系统和常规中央空调冷水系统的年运行比较如下
2.4 初投资对比分析
故采用动负荷跟随技术+水蓄冷方案与常规空调系统方案的经济分析比较如下：
三、 结论
通过上述案例的分析计算，可以得出以下结论：
3.1 采用动负荷跟随技术以及水蓄冷结合，每年能节省大笔空调运行电费。动负荷跟随技术+水蓄冷系统建成后，水蓄冷方案需要增加初投资360.45万元，每年节省空调运行电费311.30万元；
3.2 若电力增容费已经投资完成，则此方案的初投资增加额为861.45万元，增加部分的静态回收期为2.77年，故项目需要在早期设计时介入为宜，尽可能为业主方节省初投资，达至投资利益最大化的结果；
3.3 系统可靠性和稳定性大大提高。采用水蓄冷系统后，制冷主机可按最高效的状态运行，水蓄冷为整个空调系统提供了后备冷源，系统的可靠性和稳定性得到极大的提高，运行成本和维护成本也随之降低。
3.4 若业主方的空间有限或者没有峰谷电价，则水蓄冷的蓄冷罐空间不宜设置过大，动负荷跟随技术与水蓄冷结合也可以平衡主机输出以及末端负荷，把水蓄冷的蓄冷槽做成比较小的体积放置在风道、天面或者地下室机房内，作为一个平衡机构使用，进行冷量实时匹配，也能平衡负荷，达到节能的目的。
3.5由于采用了动负荷跟随技术+水蓄冷系统，主机配置分级化，所以一旦出现有一台冷水机组故障，整个运行策略将会被打乱需熟悉系统的维护人员手动操作，且节能的效果会有所下降。并且同品牌不同类型冷水机组部分备件会有所不同，增加了维护时候需要准备的备件种类。若是机组需要检修则可以根据实际机组使用的状况按排计划检修，减轻对运行策略执行时的影响。
参考文献:
[1] 《蓄冷空调工程技术规程》(JGJ 158-2008)
[2] 《通风与空调工程施工质量验收规范》(GB 50242002)
[3] 《全国民用建筑工程设计技术措施——暖通空调•动力》（2003版）
[4] 《蓄冷技术和蓄热电锅炉在空调中的应用》 吴喜平编著，同济大学
[5] 《蓄冷空调工程实用新技术》 方贵银教授编著
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。