某空调工程采用冰蓄冷系统的技术经济分析
［摘要］ 在对冰蓄冷空调情况介绍之后，提出对空调工程采用冰蓄冷系统进行技术经济分析的方法和步
骤，并以某工程为例进行分析。
1 引言
冰蓄冷空调系统可分为全部蓄能系统和部分蓄能系统。当电费价格在不同时间里有差别时，可以将全部负荷转移到廉价电费的时间里运行。可选用 一台能蓄存足够能量的传统冷水机组，将整个负荷转移到高峰以外的时间去，这称之为“全部蓄能系统”。这种方式常常用于改建工程中利用原有的冷水机组，只需 加设蓄冷设备和有关的辅助装置，但需注意原有冷水机组是否适用于冰蓄冷系统。这种方式也适用于特殊建筑物，需要短时间大量释冷，
如体育馆建筑物。
在新建的建筑中，部分蓄能系统是最实用的，也是一种投资有效的负荷管理策略。在这种负荷均衡的方法中，冷水机组连续运行，它在夜间低电价 时段用来制冷蓄存，在白天高电价时段利用蓄存的制冷量为建筑物提供制冷。可将冷水机组运行时数从10 小时扩展到18 ～ 24 小时，这样可以得到最低的平均负荷，用电费用大大地减少，所匹配的冷水机组的制冷能力也可减少50% ～ 60%或者更多一些。
本工程位于重庆市，是一座集购物、餐饮、娱乐于一身的大型商业广场。由于空调系统主要在白天运行，当地昼夜峰谷电价差较大，所以需对本工程是否采用冰蓄冷空调系统进行技术经济分析，通过分析再决定是否采用冰蓄冷空调系统。
2 采用冰蓄冷技术可行性分析的步骤
对一个工程是否采用冰蓄冷技术，要进行经济技术可行性分析，只有经济技术上可行，才可考虑采用。可行性分析的步骤和方法如下：
（1）详细了解建筑物的情况，包括建筑空调面积、建筑物的功能、建筑物的基础形式，建筑物室内外是否有摆放蓄冰槽的可利用面积；制冷机房的位置、面积、高度，制冷机房所在楼层及设计承重；
（2）详细计算建筑物空调逐时冷负荷；绘制逐时冷负荷图，从图中判断空调系统是否具备采用冰蓄冷技术的条件。
（3）了解建筑物所在地的电力价格政策，这是能否采用冰蓄冷技术的决定条件。通常的经验是，如果当地采用峰谷分时电价差政策，而且峰谷电价差在3 倍以上，才可考虑采用冰蓄冷技术。
（4）对采用冰蓄冷技术与常规电制冷技术（或溴化锂制冷技术等其他技术）进行经济对比分析，包括初投资费用及运行费用的对比。通常采用冰 蓄冷技术会比其他制冷技术要增加初投资费用，但由于利用谷期低电价，所以其运行费用会较低。如果初投资所增加的费用能在5 年内通过运行费用的节省而收回，则采用冰蓄冷技术是可行的。可行性分析的流程图如图1 所示。
图1 可行性分析流程图
3 工程概况及建筑物情况分析
本工程建筑占地37150 m2，总建筑面积208000 m2，地上29 层，地下2 层，楼高99 m。1 ～ 7 层为商业楼，8 ～ 29 层为住宅（1200 套）。地下一层为停车库，地下二层为设备用房及平战结合人防兼停车库。1 ～ 7 层商业楼约100000 m2安装中央空调系
统。
本工程空调制冷机房设置在地下二层，基础为实地，制冷机房面积为1000 m2，机房高度为5.4m，净高4.5 m，能满足冰蓄冷装置的要求。制冷机房紧靠负一层进出负二层的车道，车道底部有1500 m3的空间可用于安放蓄冰槽。因此本工程的建筑情况能满足冰蓄冷方式的要求。
4 空调负荷分析
经计算，本工程空调系统主要技术指标如下 ：空调系统夏季设计峰值冷负荷为：14930.63kW（1283.8 万kcal）；空调系统使用时间为：17 h；空调系统设计日总冷负荷为：159304.70kWh（13698 万kcalh）。根据空调系统夏季的使用状况，结合工程所在地8 月份峰值冷负荷，计算出空调系统逐时冷负荷值，绘成图表如图2 所示。
从图2 逐时冷负荷图可以看出：该大楼空调系统的使用具有明显的时段性，使用时间集中在8:00～ 22:00，夜间22 : 00 ～ 24 : 00 建筑物冷负荷较小，适合于采用冰蓄冷空调系统。
5 冰蓄冷空调系统
本工程采用并联式冰蓄冷空调系统，双工况冷水机组与蓄冰设备并联连接，如图3 示。在这个系统里，冷水机组与蓄冰设备分别处于相对独立的环路中，操作控制简单灵活，系统节能效果更为显著。
6 冰蓄冷与常规电制冷初投资分析
由于采用常规电制冷方式和冰蓄冷方式，其空调系统的末端设备是一致的，所不同的仅是与制冷机房有关的设备如制冷主机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、蓄冰槽及制冷机房的管线、阀门和配电系统。我们仅需对这几个不同点进行对比分析即
可。下面用表格的方式对这两种空调方式的初投资
费用进行对比分析：
图3 冰蓄冷系统示意图
（1）常规电制冷方式（见表1）：
由于22:00 ～ 24 : 00 系统负荷相对较小，所以 在选用6 台制冷量较大机组的同时选择一台制冷量 较小的机组，在满足系统冷量需求的同时提高系统 的运行效率。
（2）冰蓄冷方式（见表2）：
其中蓄冷槽可由土建制作完成，所以未对其成 本进行计算。
6 冰蓄冷与常规电制冷运行费用分析
6.1 电价政策
1999 年元月工程所在地出台峰、谷分时电价 政策，对从1999 年3 月1 日起的新建使用电制冷、 制热用户执行的电价政策见表3。
表3 电价
时段划分时间段电价（元/ kWh）
高峰段7:00 ～ 11:00，19:00 ～ 23:00 0.7052
平价段11:00 ～ 19:00 0.4509
低谷段23:00 ～次日7:00 0.1542
为了较准确的计算出空调系统的实际运行费
用，取70%的平均使用系数，夏季空调使用时间
为5 - 9 月共150 天计算，冬季运行费用略。
6.2 运行费用分析
（1）常规冷水机组系统夏季运行费为：324 万 元；计算如下：
高价段：3892.5kW × 8h × 0.7052 元/ kWh × 150天× 70% = 2305792 元
平价段：3892.5kW × 8h × 0.4509 元/ kWh × 150天× 70% = 1474308 元
低价段：238.5kW × 1h × 0.1542 元/ kWh × 150天× 70% = 3862 元
小计：3242834 元
（2）冰蓄冷空调系统夏季运行费为：181 万元；计算如下：
低价段：双工况冷水机组满负荷运行蓄冷。
2122kW× 8h × 0.1542 元/ kWh × 150 天× 70% =274854 元
高价段：开启冷冻水泵，利用蓄冷装置贮藏的
冷量向系统供冷。
650kW× 8h × 0.7052 元/ kWh × 150 天× 70% =385039 元
平价段：三台冷水机组和蓄冷装置联合供冷。
3044kW× 8h × 0.4509 元/ kWh × 150 天× 70% =1152933 元
小计：1812826 元
采用冰蓄冷空调系统夏季运行费用比常规电制冷系统节约197 万元。投资回收期：采用冰蓄冷空调系统比常规电制冷系统机房部分设备投资高475 万元，而冰蓄冷系统年运行费用节约197 万元，多投资的部分在3 年内即可收回。
7 结论
本工程从建筑情况及空调冷负荷分析，均具备采用冰蓄冷空调系统的条件，又从经济分析上得到，若采用冰蓄冷空调系统，虽然多投资了475 万元，但这多投资的部分可在3 年内回收，因此本工程适宜采用冰蓄冷空调系统。
