上海某能源中心空调系统实际运行效果分析

蒋友娣，朱伟峰，周　聪（上海市建筑科学研究院）

上海某能源中心空调系统实际运行效果分析

蒋友娣，朱伟峰，周聪（上海市建筑科学研究院）

论文以上海某能源中心冰蓄冷系统为案例，对其实际运行工况性能进行了实测，对该系统运行效率进行了分析，并对冰蓄冷空调系统与常规空调系统运行费用进行了比较。结果表明，该能源中心空调主机和各级水泵的实际运行效率均较好。相比常规空调系统，该冰蓄冷空调系统年节省运行费用约为45%，高峰用电量转移率约为60%，节省运行费用和移峰填谷效果均明显，这可为区域供冷技术与冰蓄冷系统联合应用提供参考依据。

冰蓄冷技术；区域供冷；能源中心；运行费用

1　引言

随着经济、社会和建筑产业的发展，建筑能耗在总能耗中的比例越来越高。据统计，在我国，建筑能耗占国家总商品能耗20%以上，而空调能耗则占公共建筑总能耗的40%以上[1]。近年来，随着城市化进程的不断加速，电力供需矛盾日益突出，发展既节能、环保又经济可行的空调技术将显得尤为重要。由此，将区域供冷技术与冰蓄冷空调技术联合应用，对于人口密集、空间紧张的城市来说，无疑是推进建筑节能、实现经济环保的一项重要措施。研究表明，与常规空调相比，冰蓄冷空调可降低制冷机的装机容量、减少运行费用并有效进行电力的削峰作用[2]。将区域供冷技术与冰蓄冷空调技术联合应用，在平衡城市电力供应方面有着重大的经济和社会效益[3]，可促进整个社会的能源、环境、经济协调可持续发展。

本文将以上海某能源中心冰蓄冷系统为例，对其实际运行工况性能进行实测，从而分析该系统运行效率，同时将该系统冰蓄冷空调系统与常规空调系统运行费用等进行比对分析，这可为区域供冷技术与冰蓄冷空调技术联合应用提供参考依据。

2　项目概况

上海某开发区地块总占地面积194118 m2，分为5个区，一区为宾馆及办公区，二区为总部园区，三区为SOHO办公区，四区为商贸区，五区科研区。该地块规划设置能源中心供给一区、二区、三区和四区。目前二区总部园区建设已完成，能源中心也已投入运行，能源中心总建筑面积为6650 m2。已建成使用的二区总部园区由7栋建筑组成，总建筑面积约为11万 m2。

能源中心空调系统配有：2台双工况(乙二醇)离心式冷水机组，单台机组额定制冷量5627kW，额定功率1134kW； 1台基载主机离心式冷水机组，单台机组额定制冷量2813kW，额定功率484kW。

能源中心冰蓄冷空调系统日常运行充分利用峰谷电差价，尽量降低能源消耗成本。通常夜间22：00至次日06:00，开启1～2台双工况乙二醇主机进行制冰，白天由冰池往末端换热站提供冷量。

3　冰蓄冷空调系统测试

3.1双工况主机运行性能测试

在开启2台双工况主机进行夜间制冰，对应开启2台乙二醇冷冻水泵情况下，对1#、2#双工况主机的冷冻水流量、冷冻进出水温度以及主机运行电流进行了测试。从测试结果可以看出，1#双工况主机的制冰工况平均运行效率为4.36；2#双工况主机的制冰工况平均运行效率为4.41。制冷效率测试结果如图1所示。

图1　1#、2#双工况主机制冷COP测试结果

3.2双工况乙二醇泵运行性能测试

在开启2台双工况主机进行夜间制冰，对应开启2台双工况乙二醇泵情况下，对1#、2#乙二醇冷冻泵流量、1#、2#乙二醇冷冻泵进出口压力、1#、2#乙二醇冷冻泵运行功率等进行了测试。测试结果为：1#乙二醇泵平均效率74.2%，2#乙二醇泵平均效率74.0%。测试结果如图2 所示。

图2　2#冷冻泵运行效率测试结果

3.3双工况主机冷却泵性能测试

在开启2台双工况主机进行夜间制冰，对应开启2台双工况主机冷却泵情况下，对1#、2#双工况主机冷却泵水流量、1#、2#双工况主机冷却泵进出口压力及运行功率进行了测试。测试结果为：1#双工况主机冷却泵平均运行效率61.5%；2#双工况主机冷却泵运行效率55.9%。运行效率测试结果如图3所示。

图3　1#、2#双工况主机冷却泵运行效率测试结果

4　冰蓄冷空调系统与常规冷水机组空调系统的比较

4.1冰蓄冷空调系统与常规冷水机组运行能耗及费用比较

经计算分析可知，在全年同样提供615.3万kW・h冷量的情况下，冰蓄冷空调系统相对于常规冷水机组空调系统而言，全年需要多消耗电量约43～72万kW・h，但可以节省全年空调系统的运行费用约86～115万元。相比常规冷水机组空调系统而言，该冰蓄冷空调系统年节省运行费用约45%。

从比对结果可以看到，冰蓄冷空调系统利用峰谷电差价的优势明显，与常规冷水机组空调系统相比，可以较大幅度地降低空调系统运行费用。

4.2冰蓄冷空调系统平衡电网峰谷差分析

冰蓄冷空调系统一个明显优点就是能移峰填谷、平衡电网负荷。其移峰填谷产生的社会效益可通过高峰用电量转移率来考查：

对能源中心冰蓄冷空调系统按照峰、平、谷3个时段分别进行各用能设备逐月能耗统计，得到2010年11月～2011年10月期间，能源中心冰蓄冷空调系统峰时段用电量为64 676kW・h。

假设以常规的冷水机组空调系统替代目前能源中心冰蓄冷空调系统，常规冷水机组空调系统（包括空调主机及输配系统）的能效比范围取3～3.5，则常规冷水机组空调系统提供相同的冷量需消耗的用电量约为173015kW・h～201 851kW・h。

从以上计算结果可以看到，相比常规冷水机组系统，冰蓄冷系统高峰用电量转移率约为60%，移峰填谷效果较明显。电量转移率计算结果如表1所示。

表1　冰蓄冷空调系统高峰用电量转移率计算结果

（注：峰平谷时段电价按照上海市电网销售电价计算；常规冷水机组空调系统运行费用按1元/（kW・h）计算。）

5　结束语

通过该地块能源中心冰蓄冷空调系统的现场测试和该系统冰蓄冷空调系统与常规空调系统运行费用等进行比对分析，得出以下结论：

1）该能源中心双工况主机和各级水泵的实际运行效率均较好。

2）相比常规冷水机组空调系统而言，该冰蓄冷空调系统年节省运行费用约45%，可以较大幅度地降低空调系统运行费用。

3）相比常规冷水机组系统，冰蓄冷系统高峰用电量转移率约为60%以上，移峰填谷效果较明显。

4）冰蓄冷空调技术在区域供冷系统中应用效果良好，可降低系统投资及运行成本，节省设备的空间占用，取得社会、经济和环保方面的积极效果，并为未来城市园区或商务中心建设区域供冷技术与冰蓄冷系统联合应用与推广提供参考依据。

（资助项目：上海市科委课题《地源热泵技术应用效果分析及评价指标研究》，项目编号：14DZ1202002。）

【1】王宝龙，石文星，李先庭.空调蓄冷技术在我国的研究进展[J].暖通空调，2010，6（40）：6-10.

【2】柳昊.某大型商业建筑冰蓄冷空调方案可行性研究[J].暖通空调，2010，2（38）：23-25.

【3】马福多.区域供冷技术的应用及发展分析[J].建筑节能，2009，8（37）：26-28.

Analysis of the Practical Operation Effect for Air-conditioning System of a Energy Center in Shanghai

JIANG You-di，ZHU Wei-feng，ZHOU Cong
（Shanghai Research Institute of Building Sciences）

a case is provided about ice storage system of a energy center in Shanghai in this paper. The performances of the operational condition are measured and the operational efficiency of the system is analyzed and the running cost of ice storage air conditioning system and conventional air conditioning system is compared. Results indicate that the operation efficiency is good on the refrigeration unit and pumps of energy center. Meanwhile，it also shows good result because the ice storage air conditioning system can save the running cost is about 45% and the transfer rate of power consumption is about 60% in peak stage，which is providing references for application technology of district cooling and ice storage.

ice storage; district cooling; energy center; running cost