1、 引言

　　近年來(lái)隨著(zhù)經(jīng)濟建設的發(fā)展，產(chǎn)生了大量的區域性建筑群。北京中關(guān)村商務(wù)中心區(也稱(chēng)中關(guān)村廣場(chǎng))占地51.44公頃，將以土地一級開(kāi)發(fā)形式建設成為中關(guān)村地區高科技產(chǎn)業(yè)管理、信息、研發(fā)中心。該區域被分成25個(gè)地塊，根據規劃各地塊上將建起的地上建筑總面積約100萬(wàn)平方米，地下建筑總面積約50萬(wàn)平方米。建造區域供冷冷源向一部分地塊進(jìn)行集中供冷成為一種很自然的選擇。目前在地下建造的1#冷站擬向0.5公里半徑內的4棟建筑供冷，供冷面積32萬(wàn)平方米。將來(lái)如有更多的用戶(hù)加入該系統，再根據需要增建1～2個(gè)冷站。

　　北京地區采取單一的按電力峰、谷段分時(shí)電耗計費。商業(yè)用電峰谷電價(jià)比為3.45：1，峰段用電時(shí)間為每天8小時(shí)，1-10KV高壓用電峰、谷價(jià)差的絕對值為0.71元/千瓦時(shí)。中關(guān)村商務(wù)中心區擬采用集中供冷的建筑為辦公、金融和商場(chǎng)等商業(yè)性建筑，白天空調負荷絕對值很大，夜間空調負荷很小，負荷變化規律性比較強，采用空調蓄冷系統作為商務(wù)中心區區域供冷的冷源，具備較好的先決條件。

　　2、 蓄冰形式

　　相比水蓄冷和共晶鹽蓄冷方式，冰蓄冷系統在單位蓄槽體積內具備更大的蓄冷能力，適于作為區域供冷的冷源。對于冷媒輸送距離較遠，用戶(hù)冷負荷較大，冷凍水供水流量很大的區域冰蓄冷冷站來(lái)說(shuō)，盡可能降低用戶(hù)供水水溫即減少系統總流量，能夠節約冷媒輸送電耗，減小冷媒輸送管徑，降低冷水輸送管道投資。

　　動(dòng)態(tài)蓄冰方式因其造價(jià)高昂，運行控制要求高，國內用于大型蓄冷系統較少。靜態(tài)蓄冰形式國內應用較多的是冰球蓄冷系統(封裝冰蓄冷系統的代表)和內融冰系統。冰球系統用于大型蓄冷的主要問(wèn)題在于冰球融冰換熱時(shí)，冰球內的冰、水、空氣(球體內留有一定結冰膨脹空間)的混合物，在融冰過(guò)程隨著(zhù)球體內冰體的融化其傳熱狀況變化很大，特點(diǎn)是開(kāi)始融冰時(shí)釋冷速率較大，但在整個(gè)融冰過(guò)程中釋冷速率的變化很大;僅憑蓄冰裝置無(wú)法保證系統供水溫度的恒定，可采取在蓄冰裝置下游設置制冷機組或使制冷機組與蓄冰裝置并聯(lián)等手段來(lái)彌補這一不足。為此，一方面需增加更精密的流量控制和冷機的負荷調節裝置，增加了自控系統的造價(jià);另一方面，上述冷機位置的設置導致制冷機的出水溫度下降，降低了制冷機的效率。由于制冷機蒸發(fā)器出水(液)溫度每降低1℃，電耗增加2%-3%，顯然，對于大型系統是很不理想的;此外，冰球系統和內融冰系統一樣，屬于間接冷媒系統，由于其常用的乙二醇水溶液冷媒不直接進(jìn)入空調水系統，在融冰環(huán)節需通過(guò)換熱器和系統回水換熱融冰，與用戶(hù)之間多了一級換熱，難以制出較低的水溫;而且乙二醇水溶液比熱容較低而相對密度較高，傳熱性能比水差，0℃時(shí)30%體積濃度的乙二醇溶液傳熱系數為0.429 W/(m2. ℃)，需較大的換熱面積，這樣就增加了設備投資。

　　在中關(guān)村冷站中我們采用了盤(pán)管外融冰系統，該方式在融冰環(huán)節中沒(méi)有冰球和內融冰系統的中間換熱環(huán)節，融冰時(shí)空調系統的回水直接進(jìn)入蓄冰槽引起盤(pán)管外的冰層融化。外融冰模式有以下幾個(gè)特點(diǎn)：s*先是可以提供低溫供水，外融冰系統所提供的冷水溫度比內融冰和冰球系統低，中關(guān)村1#冷站的設計供水溫度為 1.1℃，回水溫度12.2℃，對用戶(hù)冷水供水流量?jì)H需常規空調供水系統的一半左右，盡可能低的供水溫度使輸送至用戶(hù)空調系統的能耗和管道投資均大為降低;其次是釋冷過(guò)程溫度恒定，在釋冷周期中，冰槽中80%以上的冰融化以前，可以平穩地控制冰槽出水溫度在1℃左右。這樣對于保證大型系統用戶(hù)參數的穩定很重要。

　　3、系統及運行模式

　　中關(guān)村冷站系統采用全量蓄存模式和分量蓄存模式相結合的運行方式。采取在電價(jià)平、谷期進(jìn)行蓄冷，在電價(jià)高峰期全部冷量由蓄冷裝置提供的運行模式即全量蓄存模式，運行電費z*低。但它對于區域供冷來(lái)說(shuō)，為滿(mǎn)足用戶(hù)在夏季的設計冷負荷，需要很大的蓄冰裝置和制冷機組，初投資高，設備利用率和負荷適用性不高。在夏季中關(guān)村1#冷站采用分量蓄存模式，即在夏季日負荷高于夜間蓄冷量時(shí)，在白天由蓄冷裝置和制冷機聯(lián)合供冷，進(jìn)入過(guò)渡季，負荷下降可采取全量蓄存模式。

　　常見(jiàn)的外融冰蓄冷系統見(jiàn)圖1，基載制冷機組的作用是滿(mǎn)足夜間制冰時(shí)系統內某些用戶(hù)的空調負荷，白天時(shí)也參與供冷。該系統可制出低達1℃的系統出水溫度，除基載制冷機組外，冷站內制冷機組的冷媒是乙二醇水溶液，雖然融冰環(huán)節系統回水直接進(jìn)入冰槽化冰，無(wú)須進(jìn)行換熱，但是當主機在白天也參與對空調系統供冷時(shí)，外網(wǎng)水系統并不直接進(jìn)入主機，需和主機的乙二醇冷媒進(jìn)行換熱，也存在著(zhù)一個(gè)換熱環(huán)節。

　　在中關(guān)村1#冷站系統中，采用美國YORK公司設計制造的一臺設計制冷量2000冷噸的離心機組作為基載制冷機組，三臺2000冷噸的雙蒸發(fā)器螺桿機組作為蓄冷兼制冷機組。這三臺螺桿機組(型號RWBⅡ-856E)與常規螺桿機組在結構上z*大的不同是它們具有兩個(gè)蒸發(fā)器，其中的冷媒分別是乙二醇和

　　水。在蓄冷循環(huán)時(shí)，利用乙二醇冷媒制冰;當白天有制冷要求時(shí)，與常規外融冰系統不同，系統回水直接進(jìn)入另一個(gè)蒸發(fā)器，降低溫度到4.4℃左右后進(jìn)入冰槽融冰。此系統見(jiàn)圖2。該系統與一般外融冰系統的差異在于：取消了乙二醇-水換熱器，這樣在白天供冷過(guò)程中，進(jìn)入螺桿機的冷媒溫度高于常規外融冰系統。鑒于取消的換熱器因系統水量非常大所以換熱溫差不會(huì )太小，至少應在1.5℃以上，否則因換熱面積的增大，換熱器的設備費用太大。因此該系統的主機較之常規外融冰系統主機白天供冷時(shí)的效率，因蒸發(fā)器入口冷媒溫度的升高而提高至少在5%以上;沒(méi)有了板式換熱器的設置及其阻力損失;由于乙二醇和水的換熱性能差異，白天制冷所用的水冷媒蒸發(fā)器的換熱面積小于使用乙二醇冷媒制冷的蒸發(fā)器。當然，由于主機增加了一個(gè)蒸發(fā)器且自控要求更高，這種螺桿機的設備造價(jià)略高于單蒸發(fā)器的螺桿機組。但就整個(gè)系統而言，由于減少了換熱環(huán)節，提高了系統總效率，沒(méi)有工況改變時(shí)閥門(mén)的相互切換調節，系統只靠啟停主機和水泵及恒溫變容量運行。作為一個(gè)大的區域供冷系統，較充分地發(fā)揮了外融冰系統的優(yōu)點(diǎn)。長(cháng)期運行的經(jīng)濟效益將非?？捎^(guān)。

　　4、 低溫區域供冷系統的用戶(hù)

　　作為中關(guān)村商務(wù)中心區的特色之一，各種能源管線(xiàn)如市政給水、燃氣、電力電信、及熱力管線(xiàn)是由外網(wǎng)進(jìn)入一條環(huán)繞中心區長(cháng)達1.5公里的綜合管廊，該管廊通過(guò)二十多條支管廊將各種管線(xiàn)輸送至區域內的各地塊，區域冷站的冷水供回管路也通過(guò)綜合管廊送至各用戶(hù)，選擇納入區域供冷系統的地塊與區域冷站供水系統的連接非常便利，供冷管路的維護和監控也十分方便。

　　有了上述的冷站和冷媒輸送系統，中關(guān)村商務(wù)中心區內的二十多個(gè)用戶(hù)都可以選擇加入區域供冷網(wǎng)絡(luò )，我們將根據用戶(hù)增長(cháng)的情況考慮建設2#、3#冷站。不遠的將來(lái)，在建立一個(gè)合理收費標準的基礎上，納入該系統的用戶(hù)可以取消制冷機房的投資，把機房的建筑空間轉變?yōu)槠渌猛?低溫供水為用戶(hù)大大節約其建筑內部空調系統的造價(jià)和運行能耗，而且用戶(hù)可以很自然地選擇低溫送風(fēng)方式優(yōu)化空調系統，例如商務(wù)中心區內的21#地--中關(guān)村金融中心，在利用區域冷源供冷的前提下，即選用了低溫送風(fēng)變風(fēng)量系統;冷源的建設不再是建筑投資商的必然選項，空調系統供水成為一種可以購買(mǎi)到的服務(wù)，對用戶(hù)而言是具有很大吸引力的。

　　參考文獻

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