某体育中心蓄冰空调节能设计方案.doc

第一章、工程概况一、工程现场条件1、地理位置深圳XX体育中心位于XX滨海休闲带中段，南山后海中心区东北角，后海填海区内，用地北侧为现状城市快速路滨海大道；东侧现状城市快速路沙河西路；南侧和西侧分别在建的城市次干道XX三道和XX大道；除西南角以外，其余三个方向均有立交。2、气候条件深圳XX体育中心位于深圳，气候温暖，雨量充沛，夏季湿热，多台风暴雨。（1）夏季气候条件夏季空调计算干球温度：33夏季空调计算湿球温度：27.9夏季通风计算湿度：31夏季室外平均风速：2.1m/s夏季主导风向：ESE（2）冬季气候条件冬季空调计算干球温度：6冬季空调计算相对湿度：70%冬季通风计算湿度：14冬季室外平均风速：3.0m/s冬季主导风向：NNE3、施工现场条件做好现场暂设用水用电，平整施工现场，清理地下机房及施工道路，做到“三通一平”。作好现场围护及安全设施。4、建筑概况（1）总建筑面积 ：256520（2）各层建筑面积地下管廊层（-9.5M）（泵房） ：520地下一层（-6.0M）（车库、机房、商业） ：83330地下一层面积-6.0m（车库、机房、商业） ：90410二层面积6.00m（观众休息厅、商业） ：41560三层面积11.00m12.00m(包厢层及包厢看台) ：7800四层面积16.00m(观众休息厅) ：4450看台层面积（楼座看台及看台后部用房） ：6060六层十六层面积(运动员接待中心) ：124205、空调冷源采用基载主机+冰蓄冷系统，担负整个工程的非赛时负荷及赛时负荷需要。其中按照非赛时工况进行冰蓄冷系统设计，赛时工况不足部分由基载冷水机组负担。（1）双工况冷水机组采用2台XX空调系统（中国）有限公司生产的离心式双工况冷水机组，空调工况（乙二醇进出口温度11/6，冷却水进出口温度32/37）制冷量1000RT/输入功率661.7kW，制冰工况（乙二醇进出口温度-5.6/-2.02，冷却水进出口温度30/33.65）制冷量712RT/输入功率554.4kW，制冷剂采用R123，载冷剂采用25%乙二醇溶液。（2）基载冷水机组采用3台XX空调系统（中国）有限公司生产的离心式基载冷水机组，其中2台基载冷水机组空调工况（冷冻水进出口温度13/6，冷却水进出口温度32/37）制冷量900RT/输入功率568.1kW，1台基载冷水机组空调工况（冷冻水进出口温度13/6，冷却水进出口温度32/37）制冷量600RT/输入功率371.2kW。（3）蓄冰装置采用12台XX有限公司生产的钢盘管整体蓄冰装置。蓄冰装置总蓄冰量11040RTH，共分3组，每台蓄冰量920RTH。第二章、冰蓄冷系统的运行策略一、冰蓄冷系统在100%设计日负荷下的运行策略：按系统设计最优化原则，要求优先卸载双工况主机、在高峰段优先全融冰，在平段优先采用基载及双工况主机的策略，设计日运行策略如下：单位（kw）在9:00-21:00时段以及整个夜间低谷制冰时间时段，双工况主机、基载主机绝大部分时间都处于满负荷工作的最佳状态，这样运转机组能效比COP/EER值最高。则按照招标文件的优先卸载双工况主机、在高峰段优先全融冰，在平段优先采用基载及双工况主机的策略，设计日系统运行策略分配（冷负荷分配表）如下： 单位：（kw）时段逐时冷负荷基载主机直供双工况主机直供蓄冰槽融冰蓄冰槽蓄冰0:001:001343134350071:002:001184118450072:003:001033103350073:004:001088108850074:005:0055055050075:006:0055055050076:007:001100110050077:008:00129812988:009:00830083009:0010:001134384382905基载机满载10:0011:001356284385124基载机满载11:0012:0015867843835163913双工况满载12:0013:0016644843870321174双工况满载13:0014:0017690843870322220双工况满载14:0015:0019263843855685257负载率79%15:0016:0017821843835165867双工况满载16:0017:0017088843831565494双工况满载17:0018:001586184387032391双工况满载18:0019:001419784385759负载率82%19:0020:001301884384580基载机满载20:0021:001156984383131基载机满载21:0022:007778777822:0023:004612461223:0024:00198419845007合计214743132076426114005640056深圳XX体育中心 设计日23:00次日7:00双工况主机满负荷蓄冰运行，最大蓄冷量40056KWH(11392RTH)，根据XX公司选型报告，选择盘管12组，单组潜热蓄冷量924冷吨（潜热量冷吨），总蓄冷量为11088RTH。与最大蓄冷量相差约2.7%（304RTH），所以选择BAC公司12组924RTH蓄冰装置不影响整个系统运行。上述运行方式说明如下，基载主机、双工况主机、蓄冰槽按以下5种模式运行：（1）双工况主机制冰基载主机供冷模式（23:00次日7:00）（2）基载主机单独供冷模式（7:009:00，21:0023:00）（3）基载主机蓄冰槽融冰联合供冷模式（9:0011:00，19:0021:00）（4）基载主机蓄冰槽融双工况主机联合供冷模式（11:0018:00）（5）基载主机+双工况主机联合供冷模式（18:0019:00）根据系统设计优化依据，对于单台机组，当冷却水进水温度不变时，负载越高，冷冻机运行效率越高，在100%附近时冷冻机运行效率最高，在负载率为50%时，EER值比满负载时增加18%，在负载率为40%时，EER增加28%（此时运转主机单位冷量将增加的电费将增加28%），在负载率为20%时，EER增加60%，另外主机处于低负载时，同样需要运行冷却和冷冻水泵以及冷却塔。因此冰蓄冷系统运行时，建议应尽量确保主机运行在EER值相对较低的50%以上的负载区域，负载过低则建议卸载，由否则将造成运行费用偏高。因此，优化控制运行策略的第一个出发点在于：在平段和高峰段运行时应确保双工况主机、基载主机尽量接近满负荷状态，负载率低于50%时可停机由融冰去满足空调负荷。以下为建议的运行策略：1、高峰段优先融冰，同时融冰量不应超过冰槽放冷速度（一般钢盘管按蓄冷量的15%计算），应确保主机尽量接近满负载状态，如单机负载率低于50%则停机；2、平段优先开启基载主机，其次是双工况主机，在此时段应确保主机尽量接近满负载状态，如单台主机负载率低于40%，则停机，由融冰或其他主机满足负荷。二、冰蓄冷系统在80%设计日负荷下的运行策略：按系统设计最优化原则，要求联合供冷时优先卸载双工况主机、在高峰段优先全融冰，在平段优先采用基载及双工况主机的策略。期间负荷发生变化时，按照不同时段的运行策略，通过双工况主机/基载主机卸载运行实现，优先卸载双工况主机。则在冰蓄冷系统80设计日负荷日运行策略如下： 在9:00-21:00时段以及整个夜间低谷制冰时间时段，双工况主机、基载主机绝大部分时间都处于满负荷工作的最佳状态，这样运转机组能效比COP/EER值最高。85%负荷日系统运行策略分配（冷负荷分配表）如下： 单位：（kw）时段逐时冷负荷基载主机直供双工况主机直供蓄冰槽融冰蓄冰槽蓄冰0:001:001074107450071:002:0094794750072:003:0082682650073:004:0087087050074:005:0044044050075:006:0044044050076:007:0088088050077:008:00103810388:009:00664066409:0010:0090748438636基载机满载10:0011:001085084382412基载机满载11:0012:001269484384256基载机满载12:0013:001331584384877基载机满载13:0014:0014152843835162198双工况满载14:0015:0015410843823244648负载率66%15:0016:001425784385819基载机满载16:0017:001367084385232基载机满载17:0018:001268984384251基载机满载18:0019:001135884382920基载机满载19:0020:001041484381976基载机满载20:0021:0092558438831基载机满载21:0022:006222622222:0023:003690369023:0024:00158715875007合计17179412591258404005640056上述运行方式说明如下，基载主机、双工况主机、蓄冰槽按以下4种模式运行：（1）双工况主机制冰基载主机供冷模式模式（23:00次日7:00）（2）基载主机单独供冷模式（7:009:00，21:0023:00）（3）基载主机蓄冰槽融冰联合供冷模式（9:0013:00，15:0021:00）（4）基载主机蓄冰槽融双工况主机联合供冷模式（13:0015:00）因此时如果停开双工况主机，由于蓄冰槽有单小时最大融冰量限制（一般为总蓄冰量的15），侧蓄冰槽不能瞬时提供大量冷量，导致系统负荷不够，故需要增开双工况主机。在大部分时间段，基载主机、双工况主机满负荷工作供冷，负载率低时单台停机，以确保主机处于运行效率较高的满载状态，不足的冷负荷由蓄冰槽融冰供冷来满足。 三、冰蓄冷系统在60%设计负荷下的运行策略：按系统设计最优化原则，要求联合供冷时优先卸载双工况主机、在高峰段优先全融冰，在平段优先采用基载及双工况主机的策略。冰蓄冷系统在60%设计日总负荷时的蓄冰空调运行方式为：基载+融冰；则冰蓄冷系统在60%设计负荷日运行策略如下： 在9:00-21:00时段以及整个夜间低谷制冰时间时段，基载主机绝大部分时间都处于满负荷工作的最佳状态，这样运转机组能效比COP/EER值最高。则 冰蓄冷系统60%设计负荷日系统运行策略分配（冷负荷分配表）如下： 单位：（kw）时段逐时冷负荷基载主机直供双工况主机直供蓄冰槽融冰蓄冰槽蓄冰0:001:0080680650071:002:0071071050072:003:0062062050073:004:0065365350074:005:0033033050075:006:0033033050076:007:0066066050077:008:007797798:009:00498049809:0010:00680631653641基载机满载10:0011:00813731654972基载机满载11:0012:00952052654255基载机满载12:0013:00998684381548基载机满载13:0014:001061484382176基载机满载14:0015:001155863305228基载机满载15:0016:001069363304363基载机满载16:0017:001025359614292基载机满载17:0018:00951784381079基载机满载18:0019:008518843880基载机满载19:0020:00781131654646基载机满载20:0021:00694131653776基载机满载21:0022:004667466722:0023:002767276723:0024:00119011905007合计1073728879004005640056上述运行方式说明如下，基载主机、双工况主机、蓄冰槽按以下3种模式运行：（1）双工况主机制冰基载主机供冷模式模式（23:00次日7:00）（2）基载主机单独供冷模式（7:009:00，21:0023:00）（3）基载主机蓄冰槽融冰联合供冷模式（9:0021:00）在此时间段，基载主机大部分满负荷工作供冷，不足的冷负荷由蓄冰槽融冰供冷来满足。这样基载主机运行效率最高四、冰蓄冷系统在30%设计负荷下的运行策略：按系统设计最优化原则，要求联合供冷时优先卸载双工况主机、在高峰段优先全融冰，在平段优先采用基载及双工况主机的策略。冰蓄冷系统在60%设计日总负荷时的蓄冰空调运行方式为：基载+融冰；则冰蓄冷系统在30%设计负荷日运行策略如下： 因此时属于过渡季节，在整个白天空调运行时段以及整个夜间低谷制冰时间时段，为保证系统运行最经济，最优化，平价电时间段开启基载主机供冷，高峰时间可完全由蓄冰槽融冰供冷满足。则 冰蓄冷系统30%设计负荷日系统运行策略分配（冷负荷分配表）如下： 单位：（kw）时段逐时冷负荷基载主机直供双工况主机直供蓄冰槽融冰蓄冰槽蓄冰0:001:0040340350071:002:0035535550072:003:0031031050073:004:0032632650074:005:0016516550075:006:0016516550076:007:0033033050077:008:003893898:009:00249024909:0010:003403340310:0011:004069406911:0012:004760476012:0013:004993499313:0014:005307530714:0015:005779577915:0016:005346534616:0017:005126512617:0018:004758475818:0019:00425941699019:0020:003905390520:0021:003471347121:0022:002333233322:0023:001384138423:0024:005955955007合计64423243674005640056上述运行方式说明如下，基载主机、双工况主机、蓄冰槽按以下3种模式运行：（1）双工况主机制冰基载主机供冷模式模式（23:00次日7:00）（2）基载主机单独供冷模式（8:009:00，12:0014:00，17:0018:00）（3）基载主机蓄冰槽融冰联合供冷模式（18:0019:00） 第三章、冰蓄冷系统的运行费用计算及节能性分析比较一、冰蓄冷系统与常规空调系统设备投资分析1、机房冰蓄冷设备投资分析表序号名称型号规格数量单位功率总功率单价总价备注(kW)(kW)万元万元1双工况机组1000RT2台66213241803602基载主机900RT2台56811361633263基载主机600RT1台3713711091094冷却塔1250m3/h2台45903774国产名牌5基载冷却塔713m3/h2台30602448国产名牌6基载冷却塔474m3/h1台22.522.51818国产名牌7冷却水泵796m3/h，32m3台1102201236合 资，两用一备8基载冷却水泵713m3/h，35m3台1102201236合 资，两用一备9基载冷却水泵474m3/h，35m2台7575816合 资，一用一备10板换冷冻一次水泵810m3/h，10m3台3774412合 资，两用一备11基载冷冻一次水泵426m3/h，15m3台306039合 资，两用一备12基载冷冻一次水泵284m3/h，15m2台18.518.524合 资，一用一备13乙二醇泵766m3/h，36m3台1102201236合 资，两用一备14板式换热器6000KW2台4590进口件组装15蓄冰装置11088RTh1套520520钢盘管16乙二醇25%涤纶级36吨27217自动控制系统PLC1套100100硬件进口合 计389118662、机房常规空调设备投资分析表序号名称型号规格数量单位功率总功率单价总价备注(kW)(kW)万元万元1主机1100RT5台75930282001000合 资2冷却塔1100m3/h5台4522533165国产名牌3冷却泵888m3/h，35m6台1326601378合 资，五用一备4冷冻水一次泵783m3/h，15m6台55330636合 资，五用一备5自动控制系统PLC1套8080硬件进口合 计42431359注：以上价格为我公司了解到设备市场价，仅供参考。二、冰蓄冷系统在100%设计日负荷下的运行费用负荷（kW）用电量（KW）电价 (元/kWh)运行费用(元)时段100%逐时负荷主机模式主机冷却塔冷却水泵乙二醇泵冷冻水泵功率 合计基载双工况融冰蓄冰基载双工况0:00-1:00134313430050072331108112.529522092.52061.00 0.2495 514 1:00-2:00118411840050072051108112.529522092.52033.42 0.2495 507 2:00-3:00103310330050071791108112.529522092.52007.22 0.2495 501 3:00-4:00108810880050071891108112.529522092.52016.76 0.2495 503 4:00-5:00550550005007951108112.529522092.51923.42 0.2495 480 5:00-6:00550550005007951108112.529522092.51923.42 0.2495 480 6:00-7:00110011000050071911108112.529522092.52018.84 0.2495 504 7:00-8:0012981298000225022.575018.5341.19 0.7916 270 8:00-9:00830083000001440082.5295078.51895.99 0.7916 1501 9:00-10:0011343843802905014640127.5405110115.52221.93 0.9971 2215 10:00-11:0013562843805124014640127.5405110115.52221.93 0.9971 2215 11:00-12:001586784383516391301464662172.5515220152.53185.93 0.8944 2849 12:00-13:0016644843870321174014641324172.5515220152.53847.93 0.7916 3046 13:00-14:0017690843870322220014641324172.5515220152.53847.93 0.7916 3046 14:00-15:0019263843855685257014641048172.5515220152.53572.29 0.9971 3562 15:00-16:001782184383516586701464662172.5515220152.53185.93 0.9971 3177 16:00-17:001708884383156549401464594172.5515220152.53118.15 0.8944 2789 17:00-18:001586184387032391014641324172.5515220152.53847.93 0.7916 3046 18:00-19:0014197843857590014641084127.5405110115.53306.25 0.7916 2617 19:00-20:0013018843804580014640127.5405110115.52221.93 0.9971 2215 20:00-21:0011569843803131014640127.5405110115.52221.93 0.9971 2215 21:00-22:00777877780001349082.529578.51805.43 0.7916 1429 22:00-23:0046124612000800052.518548.51086.15 0.7916 860 23:00-0:00198419840050073441108112.529522092.52172.21 0.2495 542 合计2147431320764261140056400565808541085三、冰蓄冷系统在80%设计日负荷下的运行费用负荷（kW）用电量（KW）电价 (元/kWh)运行费用(元)时段80%逐时负荷主机模式主机冷却塔冷却水泵乙二醇泵冷冻水泵功率 合计基载双工况融冰蓄冰基载双工况0:00-1:00107410740050071861108112.529522092.52014.40 0.2495 503 1:00-2:009479470050071641108112.529522092.51992.33 0.2495 497 2:00-3:008268260050071431108112.529522092.51971.37 0.2495 492 3:00-4:008708700050071511108112.529522092.51979.01 0.2495 494 4:00-5:00440440005007761108112.529522092.51904.34 0.2495 475 5:00-6:00440440005007761108112.529522092.51904.34 0.2495 475 6:00-7:008808800050071531108112.529522092.51980.67 0.2495 494 7:00-8:0010381038000180022.575018.5296.09 0.7916 234 8:00-9:00664066400001152082.5295078.51607.99 0.7916 1273 9:00-10:00907484380636014640127.5405110115.52221.93 0.9971 2215 10:00-11:0010850843802412014640127.5405110115.52221.93 0.9971 2215 11:00-12:0012694843804256014640127.5405110115.52221.93 0.8944 1987 12:00-13:0013315843804877014640127.5405110115.52221.93 0.7916 1759 13:00-14:001415284383516219801464662127.5405110115.52883.93 0.7916 2283 14:00-15:001541084382324464801464438127.5405110115.52659.50 0.9971 2652 15:00-16:0014257843805819014640127.5405110115.52221.93 0.9971 2215 16:00-17:0013670843805232014640127.5405110115.52221.93 0.8944 1987 17:00-18:0012689843804251014640127.5405110115.52221.93 0.7916 1759 18:00-19:0011358843802920014640127.5405110115.52221.93 0.7916 1759 19:00-20:0010414843801976014640127.5405110115.52221.93 0.9971 2215 20:00-21:00925584380831014640127.5405110115.52221.93 0.9971 2215 21:00-22:00622262220001079082.5295078.51535.47 0.7916 1215 22:00-23:0036903690000640052.5185048.5926.19 0.7916 733 23:00-0:00158715870050072751108112.529522092.52103.37 0.2495 525 合计1717941259125840400564005647978 32674 四、冰蓄冷系统在60%设计负荷下的运行费用负荷（kW）用电量（KW）电价 (元/kWh)运行费用(元)时段60%逐时负荷主机模式主机冷却塔冷却水泵乙二醇泵冷冻水泵功率 合计基载双工况融冰蓄冰基载双工况0:00-1:008068060050071401108112.529522092.51967.80 0.2495 491 1:00-2:007107100050071231108112.529522092.51951.25 0.2495 487 2:00-3:006206200050071081108112.529522092.51935.53 0.2495 483 3:00-4:006536530050071131108112.529522092.51941.26 0.2495 484 4:00-5:00330330005007571108112.529522092.51885.25 0.2495 470 5:00-6:00330330005007571108112.529522092.51885.25 0.2495 470 6:00-7:006606600050071151108112.529522092.51942.51 0.2495 485 7:00-8:00779779000135022.575018.5251.15 0.7916 199 8:00-9:0049804980000864052.5185048.51149.99 0.7916 910 9:00-10:0068063165036410549075220110671021.10 0.9971 1018 10:00-11:0081373165049720549075220110671021.10 0.9971 1018 11:00-12:0095205265042550913097.529511085.51501.44 0.8944 1343 12:00-13:009986843801548014640127.5405110115.52221.93 0.7916 1759 13:00-14:0010614843802176014640127.5405110115.52221.93 0.7916 1759 14:00-15:0011558633005228010980105330110971740.21 0.9971 1735 15:00-16:0010693633004363010980105330110971740.21 0.9971 1735 16:00-17:0010253596104292010340105330110971676.19 0.8944 1499 17:00-18:009517843801079014640127.5405110115.52221.93 0.7916 1759 18:00-19:0085188438080014640127.5405110115.52221.93 0.7916 1759 19:00-20:0078113165046460549075220110671021.10 0.9971 1018 20:00-21:0069413165037760549075220110671021.10 0.9971 1018 21:00-22:0046674667000810052.5185048.51095.69 0.7916 867 22:00-23:0027672767000480030110030650.05 0.7916 515 23:00-0:00119011900050072071108112.529522092.52034.53 0.2495 508 合计128846887900400564005638320 23789 五、冰蓄冷系统在30%设计负荷下的运行费用负荷（kW）用电量（KW）电价 (元/kWh)运行费用(元)时段30%逐时负荷主机模式主机冷却塔冷却水泵乙二醇泵冷冻水泵功率 合计基载双工况融冰蓄冰基载双工况0:00-1:00403403005007701108112.529522092.51897.90 0.2495 474 1:00-2:00355355005007621108112.529522092.51889.62 0.2495 471 2:00-3:00310310005007541108112.529522092.51881.77 0.2495 470 3:00-4:00326326005007571108112.529522092.51884.63 0.2495 470 4:00-5:00165165005007291108112.529522092.51856.63 0.2495 463 5:00-6:00165165005007291108112.529522092.51856.63 0.2495 463 6:00-7:00330330005007571108112.529522092.51885.25 0.2495 470 7:00-8:003890038900067.518511055.5418.00 0.7916 331 8:00-9:0024902490000432030110030602.00 0.7916 477 9:00-10:0034030034030004511011037302.00 0.9971 301 10:00-11:0040690040690004511011037302.00 0.9971 301 11:00-12:0047600047600004511011037302.00 0.8944 270 12:00-13:0049934993000866052.5185048.51152.25 0.7916 912 13:00-14:0053075307000921052.5185048.51206.73 0.7916 955 14:00-15:0057790057790004511011037302.00 0.9971 301 15:00-16:0053460053460004511011037302.00 0.9971 301 16:00-17:0051260051260004511011037302.00 0.8944 270 17:00-18:0047584758000825052.5185048.51111.48 0.7916 880 18:00-19:00425941690900723097.529511085.51311.29 0.7916 1038 19:00-20:0039050039050004511011037302.00 0.9971 301 20:00-21:0034710034710004511011037302.00 0.9971 301 21:00-22:0023330023330004511011037302.00 0.7916 239 22:00-23:0013840013840004511011037302.00 0.7916 239 23:00-0:005955950050071031108112.529522092.51931.26 0.2495 482 合计64423243670400564005623905 11181 说明：1、因冷冻水二次泵和三次泵与常规空调系统中相同，故次计算过程未包含冷冻水二次泵和三次泵的运行费用。2、一次冷冻水泵和乙二醇水泵实际采用变频控制，此计算水泵功率为参考值，实际运行耗电量要小于此计算。六、采用常规空调系统的运行费用计算1设计日100负荷运行费用计算负荷（kW）耗电量(KW)时段100%逐时负荷主机冷却塔冷却泵冷冻泵功率合计电价费用(元/度)(元)0:00-1:0013432644513255496 0.4115 204 1:00-2:0011842324513255464 0.4115 191 2:00-3:0010332034513255435 0.4115 179 3:00-4:0010882134513255445 0.4115 183 4:00-5:005501084513255340 0.4115 140 5:00-6:005501084513255340 0.4115 140 6:00-7:0011002164513255448 0.4115 184 7:00-8:0012982554513255487 0.7916 385 8:00-9:00830016291353961652325 0.7916 1840 9:00-10:001134322261353961652922 0.9971 2913 10:00-11:001356226611805282203589 0.9971 3579 11:00-12:001586731142256602754274 0.8944 3822 12:00-13:001664432662256602754426 0.7916 3504 13:00-14:001769034712256602754631 0.7916 3666 14:00-15:0