深圳平安金融中心南塔动态蓄冰方案

陈峰

摘要与结论

项目情况

深圳平安金融中心南塔楼是集中了商业、办公和高级酒店的综合性大楼，地上总面积约130，000平方米。其中商业裙楼约35，000平方米，与北塔楼以商场连廊方式相连；办公位于塔楼的中部，面积65，000平方米； 酒店及相关配套则设置在塔楼的顶部面积达30，000平方米。设计日总冷负荷为47530RT。

冷源系统设计

系统冷源设计采用中科院广州能源研究所研发的动态冰蓄冷系统，在同等场地条件下，蓄冰率由XX设计公司方案的15%提高到25%，投资回收期由XX设计公司方案的5.1年减少到3.3年。选用4台500RT的双工况冷水机组+1台800RT离心式冷水机组+1台200RT螺杆式冷水机组。双工况主机晚上23：00-7：00蓄冷运行8小时，总蓄冷量为12000RTH。白天电力高峰时段利用蓄冰槽放冷运行，移峰填谷，降低空调系统运行费用，且通过运行控制策略，使各台主机处于高效率运行范围。

1. 项目总体运行经济性概况

第1章 动态冰蓄冷系统介绍

该技术是目前国际上最先进的冰蓄冷技术，它采用具有良好流动特性的冰浆取代现有的冰球和蓄冰盘管，克服了传统冰蓄冷技术在成本和效率上的劣势。中科院广州能源研究所空调与蓄能实验室经过两年多的科研攻关，在热交换器过冷堵塞、冰浆生成、融冰解冰等关键技术上取得了突破，成功研制了动态冰蓄冷系统。该技术的研究成功，不仅填补了我国在该领域的空白，而且将大大促进冰蓄冷技术在我国的推广和利用，有效实现电力系统的“移峰填谷”。其优点如下：

（1） 制冰速度快

传统静态制冰过程会在蓄冰球或蓄冰盘管管壁表层逐渐形成固态冰，从而增大了换热表面的热阻。动态制冰过程不会在换热表面形成固态冰，因此传热效率获得大幅提高。

（2） 主机的运行效率高

制冷主机的运行效率随着蒸发温度的降低而降低。传统冰蓄冷系统主机的蒸发温度在-11℃以下，而动态冰蓄冷系统主机的蒸发温度可提高至-6℃，故主机效率可提高15%或以上。

（3） 对负荷的响应灵敏

在传统冰蓄冷系统中，水与冰的接触面积较小，取冷的速度较慢，难以适应大负荷运行。而动态冰蓄冷系统流态冰与水充分接触，换热效率大幅提升，可以在较大幅度内响应负荷的变化，冷量的利用率提高。

（4） 系统冷量损失少

动态冰蓄冷系统减少了部分中间传热环节，系统传热冷损失大幅减少，换热效率有所提高，系统整体的冷量利用率高。

（5） 设备初投资低

传统冰蓄冷使用昂贵的蓄冰盘管或冰球系统，造价较高；动态冰蓄冷利用蓄冰槽，省去了蓄冰槽和减少不冻液用量，节约设备的初投资。

（6） 场地适应性好

静态冰蓄冷系统的蓄冰装置占用巨大的建筑面积，且对场地空间的规则性有严格的要求。在动态冰蓄冷系统中，流态冰的任意流动特性使蓄冰槽几乎可适用于所有不规则的建筑空间，场地适应性极好。

（7） 蓄冰槽占用空间少

动态冰蓄冷系统的蓄冰槽内全部充满流态冰，无蓄冰盘管和不冻液，蓄冰槽的利用率大幅提高。在相同蓄冷量的情况下，蓄冰槽的体积大幅缩小，所占用的空间少。

（8） 对环境影响低

传统的静态冰蓄冷系统使用大量乙二醇溶液，开式蓄冰装置容易造成乙二醇泄漏，从而对环境造成污染。动态冰蓄冷系统仅使用极少量乙二醇溶液，且循环系统密闭，无泄漏危险。

第2章 动态冰蓄冷方案设计

（1） 设计负荷：夏季设计日尖峰负荷为3500RT，设计日总冷负荷为47530RTH。

（2） 动态冰蓄冷冷源系统设计：

系统冷源设计采用动态冰蓄冷系统，即选用4台500RT双工况螺杆式冷水机组和1台800RT基载冷水机组+1台200RT基载冷水机组；双工况主机晚上23：00-7：00蓄冷运行8小时，总蓄冷量为12000RTH。白天电力高峰时段利用蓄冰槽放冷运行，移峰填谷，降低空调系统运行费用，且通过运行控制策略，使各台主机处于高效率的运行状态。

（3） 夜间电价低谷时段23：00-次日7：00蓄冰运行8小时，蓄冷量12000RTH，则需要蓄冰槽有效容积为850 m3，具体根據现场规划。

第3章 项目投资与运行经济性分析

3.1投资经济性分析

（1） 常规中央空调系统方案

主机配备：3台1000RT离心式冷水机组+2台250RT离心式冷水机组

机房主设备初投资821万元

（2） 动态冰蓄冷中央空调系统方案： 4台500RT双工况螺杆式冷水机组+1台800RT离心式冷水机组+1台200RT螺杆式冷水机组

机房主设备初投资1753万元

（3）初投资差额932万元

3.2运行经济性分析

根据常规空调和动态冰蓄冷空调两种不同方案，按照100%、75%、50%、25%各负荷段进行计算分析，按照个负荷日逐时冷负荷分布情况，对各负荷日逐时耗费进行计算，即可得出各负荷段情况下的每天运行费用，按照各负荷段的全年运行天数，计算得出动态蓄冷系统和常规中央空调冷水系统的年运行比较如下：

结 论

通过上述分析计算，可以得出以下结论：

（1） 每年能节省大笔空调运行电费。动态冰蓄冷空调系统建成后，每年节省费用 279万元， 20年经济效益为 5580万元；

（2） 回收期短。虽然总初投资费用比常规中央空调系统多 932万元，但年运行节省费用279万元，其静态回收期 3.3 年即可回收。

（3） 节省大量的水费。另外，冷水机组夜间运行，因为室外温度相比白天低，冷却塔冷却效果会更好，从而使得制冷效率大大提高，此外也减少了冷却塔中的水因为周围环境温度较高而蒸发所带来的损失，节约了水量。

（4） 系统可靠性和稳定性大大提高。采用动态冰蓄冷系统后，制冷主机可按最高效的状态运行，动态冰蓄冷蓄冰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。

参考文献

[1]《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

[2]《蓄冷空调工程实用新技术》方贵银教授编著