上海华电源信息技术有限公司 黄小龙
【摘 要】以一个实际项目为例，结合该项目全年8760小时逐时空调负荷数据，进行冰蓄冷系统设备选型、运行控制策略的优化，并结合系统设备的性能参数，模拟计算能源系统的年运行能耗及其费用。
【关键词】冰蓄冷；全年动态负荷；运行策略；能耗分析；经济分析
1 工程概述
该计算案例项目位于广州，共41层，建筑面积61000m2，空调面积约59480m2，其中1层为商铺，2~41层为办公建筑，总建筑高度235.8m。项目所在地地区采用蓄冷蓄热的政策峰谷电价如下：
2 基于全年负荷的典型工况分析
计算案例工作时间为8:00~20:00,共13个小时。全年空调供冷从4月1日~11月30日，计算全年8760小时逐时负荷后，排除无需供冷时间，制冷天数共计238天，全年峰值负荷为11579kW。
采用软件对其逐时动态负荷进行区间分析，根据每一天的累计耗冷量的大小将238天分成10个区间，统计每一个区间的平均逐时负荷，统计结果如下。
选取90%~100%区间段的负荷数据作为典型日设计负荷进行设备选择，90%~100%典型日峰值负荷为10487.2kW，约2982RT；日累计总耗冷量为101830.08kWh，合计28954RTh。初步按照30%蓄冰量设计，约为蓄冰时间为00:00~08:00,共计8个小时，计算得到每小时所需制冰量为1218RT。根据设备厂家提供设备表选取对应的双工况值机，其制冷量为1600RT。剩余空调负荷由基载机承担，满足峰值负荷。
3 设备选型及其参数
1）设计总蓄冰量按照累计总耗冷量的30%计算
101830.08 kWh×0.3＝30549.02kWh
2）设计制冰量按照每天8小时计算
30549.02kWh÷8＝3818.63 kWh
3）双工况主机选择
从厂家样本中选择2台离心式双工况冷水机组
每台空调工况制冷量2814kW（800RT），制冰量：2142kW（609RT）。
4）实际蓄冰率计算
2142kW×2×8h/101830.08 kWh=33.66%
5）基载机制冷量
从厂家样本中选择1台螺杆式冷水机组作为基载机
空调工况制冷量1196kW（340RT）
6）选择配套的水泵、冷却塔、换热器等设备
具体配置设备如下表：
4 全年逐时冰蓄冷系统控制策略
对项目的全年负荷进行分析，整个项目的总冷量由基载机供冷、双工况主机白天供冷以及双工况主机夜间制冰的白天释冷这三部分供冷承担。
分析这三部分供冷量特征如下：
1）双工况主机夜间制冰工况时，电价便宜，因此优先采用这部分冷量供冷；
2）基载机的制冷效率高于普通双工况主机，因此这部分冷量次优先；
3）双工况主机的白天供冷量优先级最低。
因此，可以按照每一天需要的总冷量将238天分成以下3种情况：
1）晚上蓄冰，白天不开任何主机。（日总耗冷量≤34272kWh）
2）晚上蓄冰， 白天开基载主机（34272 kWh＜日总冷量≤34272+15548=49820kWh）
3）晚上蓄冰，白天开基载主机+双工况主机制冷（所需日耗冷量大于49820）
如下图所示：
4月1日所需冷量为6864kWh，属于第一种情况。
7月21日所需冷量为103074kWh，属于第三种情况。
10月6日所需冷量为46232kWh，属于第二种情况。
第一种情况只需要需要融冰供冷，以4月1日为例，其计算计算表格如下。
第二种情况只需要需要融冰供冷+基载机供冷，以10月6日为例，其计算计算表格如下。
第三种情况需要融冰供冷+基载机+双工况主机，以7月21日为例，其计算计算表格如下。
5 全年运行能耗记费用计算
本项目的空调能源系统能耗计算考虑了设备的冷却水温度与实时负荷率，结合厂家系统的能耗矩，计算每个时刻的动态cop值。
1）获取能效矩阵
cop能效矩阵（节选）
2）以7月21日为例，根据冷却水温、负荷率计算逐时cop。
3）以7月21日为例，根据逐时负荷率和cop计算制冷机组、水泵、冷却塔等设备的逐时能耗
6 结果
将制冷天数的每一天都采用上述方法分类计算后，最终汇总所有结果如下：
区别于传统的根据设计日负荷进行设计的冰蓄冷系统设计方法，本项目采用了提供了一种新的设计思路，即基于全年8760小时的逐时动态负荷及其多区间分析功能进行设备选型，并通过计算每个时刻的负荷率和冷却水温度得到逐时动态cop，以此来计算冰蓄冷系统全年的逐时动态能耗和费用。因为其设备选型与能耗费用计算都是基于根据全年气象参数计算出来的结果，因此其最终的实际数据比传统的计算方法要更贴近实际运行情况，更负荷精细化模拟分析的要求。
参考文献
[1] 严德隆、张维君 《空调蓄冷应用技术》 中国建筑工业出版社
[2] 陆耀庆 主编 《实用供热空调设计手册》 中国建筑工业出版社
[3] 中国建筑科学研究院 《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》 中国建筑工业出版社
[4] 中国建筑科学研究院 《建筑节能气象参数标准》 中国建筑工业出版社
备注：本文收录于《建筑环境与能源》2021年4月刊 总第42期（第二十届全国暖通空调模拟学术年会论文集）。版权归论文作者所有，任何形式转载请联系作者。
