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【摘 要】本文阐述了水蓄冷空调系统的特点,通过南昌机场航站楼制冷站水蓄冷和常规电制冷空调系统发方案的经济性能比较,得出水蓄冷空调系统虽然运行费用低,但对于峰谷电价差优势不明显的南昌地区应用还是有限。
一、前言
蓄冷空调系统最大的优势在于能够降低电网高峰负荷,减少运行电费,但与常规空调系统相比需要增设蓄冷设备以及自动控制设备等,从而相应增大了系统的初投资和维护量。
目前,用于空调的蓄冷方式按蓄冷介质主要分为水蓄冷、冰蓄冷、共晶盐蓄冷和气体水合物蓄冷。其中常见的冰蓄冷是利用水相变潜热的一种蓄冷方式。0℃冰的蓄冷密度是334KG/KG,储存同样多的冷量,冰蓄冷所需的体积仅为水蓄冷的几十分之一。
水蓄冷就是利用水的显热(不能储存潜热)来储存冷量的一种蓄冷方式,蓄冷温度在4-7℃之间,蓄冷温差6-11℃,单位体积的蓄冷容量为5.9-11.3KWH/m3。只要空间条件许可,水蓄冷系统是一种较为经济的储存大冷量的方式,而且蓄冷罐体积越大,单位蓄冷量的投资越低。
相对于常规空调, 水蓄冷空调具有如下的优点:缓解电力紧张状况; 均衡电网负荷, 起到削峰填谷的目的; 利用低谷电价, 节省运行费用; 如果在峰值负荷时间短且明显大时, 可缩小制冷设备装机容量, 降低初投资费用。
相对于冰蓄冷空调, 它又具有如下的优点: 可以使用常规的冷水机组, 并使其在经济状态下运行; 系统造价低, 同等蓄冷量约为冰蓄冷的一半甚至更低; 可以利用消防水池或其他蓄水措施等作为蓄水槽以降低初投资;可以实现蓄冷和蓄热的双重用途; 系统设备及控制方式较简单, 技术要求低, 维护方便。
但是, 水蓄冷空调由于其蓄冷介质的特性, 又具有如下的缺点: 水蓄冷只利用水的显热, 因而蓄冷密度低, 蓄水槽体积庞大; 表面散热损失也相应增加,保温材料增加; 蓄水槽是开启式的, 容易产生水质问题, 要增加水处理费用; 蓄冷槽内不同温度的水容易混合, 影响蓄冷槽中的储存冷量。一般认为, 水蓄冷系统是一种较为经济的储存大量冷量的方式。蓄冷罐体积越大, 单位蓄冷量的投资越低。当蓄冷量大于7000kW.h, 或蓄冷容积大于760m3 时, 水蓄冷是最为经济的。
二、南昌新建航站楼制冷站方案比较
1.航站楼负荷变化特点
南昌新建航站楼面积为96616.2m2,分为主楼、东西两侧指廊共三个部分。主楼正对进场路方向居于航站区中央,呈扇形布置,东西两侧的指廊平面为矩形,与主楼中心线呈26.5°夹角东西对称布置,西指廊长454.8米,东指廊长158.7米,宽36米。指廊由90m×36m的单元体组成,西侧5个,东侧1个,东侧指廊端部伸出68.7m×8m的架空廊道与登机桥相连。主楼与指廊通过连廊连接。本制冷站夏季冷负荷为16320kw。
三、水蓄冷空调系统的运行策略
设计日(100%负荷)时的运行策略:根据设计日的热负荷平衡表,在夜间的电力低谷时段(23:00-5:00)使用4台主机并联蓄冷6个小时,把蓄冷罐蓄满;在设计日白天,把蓄冷槽内冷量分配到部分高峰时段,不足部分使用主机来补充,其余时段运行主机。按此设计运行,蓄能槽有效体积为9100m3,最大蓄冷量为84408KWH。
75%热负荷时的运行策略:根据75%热负荷平衡表,这种负荷状态下,由于全天的总负荷有所减少,所以可以减少白天的冷机开机时间。在夜间的电力低谷时段(23:00-5:00)使用4台主机并联蓄冷,把蓄冷罐蓄满;白天把蓄冷槽内冷量分配到全部高峰时段和部分平峰时段,不足部分使用主机来补充,其余时段运行主机。
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