前海合作区区域集中供冷项目4号供冷站(一期)动态冰蓄冷系统工程(二次公告)

三亚亚龙湾冰蓄冷供冷自动控制系统的设计摘要本文介绍了三亚亚龙湾冰蓄冷区域供冷的设计概况,描述了冰蓄冷自动控制系统的组成与控制方案,为大型冰蓄冷系统自动控制系统的设计提出了参考实例。

关键词冰蓄冷;自动控制;设计中图分类号tk1 文献标识码a 文章编号1674-6708(2010)30-0037-031工程概况1)海南三亚亚龙湾冰蓄冷区域供冷项目为新建项目,位于海南省三亚市亚龙湾国家旅游渡假区e08地块,建筑面积3 800m2,建筑高度13m。

本工程为亚龙湾冰蓄冷区域供冷项目分包项目-冰蓄冷系统工程,主要功能为:为亚龙湾地区五星级酒店提供冷源。

制冷系统位于冷站地下一层,制冷系统为蓄冰系统,蓄冰系统位于地上一层,向酒店的空调系统提供4.5℃/12℃的冷冻水。

2)由冰蓄冷主机房负担的系统其夏季设计日峰值冷负荷、设计日逐时冷负荷详见负荷表(表1)。

3)海南省峰谷电价为:峰时段电价:0.9095;谷时段电价:0.3032;平时段电价:0.5512。

注:海南省峰谷时段划分,峰段时间共9小时,其具体时段为:09:00~12:00;16:00~22:00。

平段时间共7小时,其具体时段为:07:00~09:00;12:00~16:00;22:00~23:00。

谷段时间共8小时,其具体时段为:23:00~次日7:00。

2 冰蓄冷自动控制系统综述冰蓄冷自控系统由中央控制(工作站监控)、plc现场控制、电动阀、传感检测器件、系统控制柜、系统软件等组成,系统实现参数化与无人值守和智能化运行。

设上一级能源管理服务器,与客户端ba系统通讯,分析客户能源状况,制定能源管理策略。

服务器配50英寸大屏幕显示器,对整个能源中心的各子系统进行分屏显示。

三亚亚龙湾冰蓄冷区域供冷项目能源控制中心监控结构如图1所示。

plc现场控制软件为与西门子公司楼宇科技和西门子工业自动化部门(i&s)联合开发的应用程序。

上位机控制软件也可带采用含依据蓄冰装置蓄冰融冰性能曲线对蓄冷系统进行负荷控制计算的软件包的,基于windows server2003开发的操作系统。

科技成果——过冷水式动态制冰（动态冰蓄冷）技术所属行业空调、热工应用设备行业适用范围蓄冷中央空调系统、蓄冷区域集中供冷系统、各种工艺冷却系统、食品渔业等冷藏保鲜、混凝土冷却等成果简介1、技术原理在过冷水动态制冰过程中，冰层不在换热表面生长，因而水与冷媒之间热阻并不随制冰的过程进行而改变，过冷水动态制冰制出的“泥状冰”是一种冰水混合物，其中的冰晶呈微小的针状或鳞片状，与块状冰相比，泥状冰与取冷冷媒之间的换热系数较大，能够在短时间内释放出大量的冷量。

2、关键技术采用板式换热器通过高效对流换热方式制取-2℃的过冷水，再促晶生成冰浆，该动态制冰方式把传热和结冰两个环节在时间和空间上分离，从而实现低温差高效率传热并结冰，大大降低制冰能耗。

过冷却器是过冷水动态制冰的关键器件，过冷水处于一种亚稳定状态，水在进入过冷器前就要采取防止结冰的措施，当在过冷器出口获得较大过冷度的水时，可迅速消除过冷状态使得冰晶出现。

一般过冷水与挡板、器壁或两部分过冷水之间发生激烈冲击，会破坏过冷水的过冷状态。

过冷水动态制冰过程中水与冷媒之间始终保持较大的换热系数，因而过冷水连续制冰能够提高冰蓄冷空调的用能效率，泥状冰可以随水在管道中直接输送，从而提高冷量的输送效率，与传统的冷冻输送方式相比，输送冰浆可以降低泵耗，减小管道直径和末端换热面积，有着广阔的应用前景。

3、工艺流程过冷水动态制冰概念图和动态冰蓄冷空调系统示意图如下：过程描述：过冷水动态制冰系统通常包括过冷却器、过冷解除装置、蓄冰槽。

水从蓄冰槽中抽出，温度为0℃或稍高于0℃，经过冷却器与冷媒换热后变成温度低于0℃的过冷水，过冷水经过过冷解除装置后过冷状态被破坏，变成冰水混合物进入蓄冰槽，在蓄冰槽中冰水分离，分离出来的水继续在系统中循环。

主要技术指标：（1）传热效率高、制冰速度快。

动态制冰过程中不但避免了因冰层聚集而引起的导热热阻，还通过强制对流大幅度提高了系统的整体换热性能，从而提高了制冰速度。

1.冰蓄冷空调系统的定义：冰蓄冷空调系统，就是利用蓄能设备在空调系统不需要冷量的时间内将冷量储存起来，在空调系统需要的时间再将这部分能量释放出来的空调系统。

按冷源分类：①冷媒液（盐水等）循环，②制冷剂直接膨胀式按制冰形态分类：①静态型，在换热器上结冰与融冰；最常用的为浸水盘管式外制冰内融方式；②动态型，将生成的冰连续或间断地剥离；最常用的是在若干平行板内通以冷媒，在板面上喷水并使其结冰，待冰层达到适当厚度，再加热板面，使冰片剥离，提高了蒸发温度和制冷机性能系数。

按冷水输送方式分类：①二次侧冷水输送方式为冰蓄冷槽与二次侧热媒相通,②一次侧与二次侧相通的盐水输送方式按装置组成分类：①现场安装型，适用于大型建筑物；②机组型，将制冷机与冰蓄冷槽等组合成机组，由工厂生产，适用于中小型建筑物。

冰蓄冷空调自控系统的基本功能冰蓄冷空调由于自身的特点而对自控系统有一定的依赖，而这种依赖就决定了自控系统的基本功能。

就一般情况而言，冰蓄冷空调对自控系统有如下四个方面的基本要求：1、工况切换和设备起停控制。

冰蓄冷空调是在同一管道系统上通过对水泵和阀门等设备的不同组合而得到不同的工况的，而不同的工况组合又体现出不同的运行策略。

因此，选择冰蓄冷空调只是为降低运行费用在设备上提供了可能，而真正实现降低运行费用还需将系统中所有设备有机地结合起来，并使操作者方便快捷地在各工况之间切换。

就具体的工程而言，不同的工况对参与运行的水泵以及阀门的开启和关闭都有不同的规定，与此同时，对各设备的启动顺序和设备启动的时间间隔都有具体的要求。

这就要求自控系统能为工况的切换提供方便、安全的操作手段。

理想情况下，操作者希望通过鼠标在屏幕上的点击或通过菜单的选择就能切换工况。

但是自控系统在提供操作方便的同时又要能够防止人员的误操作，所以建议把工况切换和系统启动分为两步操作，即切换工况只是为系统启动做好了工况的选择，而并不是在切换工况后直接启动系统。

2、融冰速率控制。

上海地区冰蓄冷空调市场调查报告（2013.01.29）目录一、调查设计与组织实施二、上海地区冰蓄冷空调项目发展现状三、未来上海地区发展冰蓄冷空调技术市场分析概述上海地区在上世纪90年代开始引入应用冰蓄冷空调技术，截止目前在建和拟建的冰蓄冷工程项目已有70多个。

随着工商业的不断发展，能源紧缺、用电紧张的局面使得电力部门对电网调峰日益重视，相继推出了优惠的电价政策，在这种前提和背景下，推广和发展蓄冰空调系统无疑具有非常重要的现实意义，特别是在上海这种现代化大都市中，蓄冰空调更有其积极的社会效益和宏观的经济效益，市场发展前景相当可观。

本次调查是基于网上文献查询与电话访问的一些数据而做出的整理和分析，以预测未来上海地区冰蓄冷空调的市场发展前景。

一、调查设计与组织实施调查目的：厘清上海地区冰蓄冷空调市场现状，为研究制定上海地区市场营销策略提供依据。

调查方法：电话访问法、文献查询法。

本次调查通过对上海地区已建冰蓄冷项目使用单位进行直接电话访问获取第一手资料，同时搜集整理相关文献研究数据和网站时事更新等二手资料，共同加以分析，以求尽可能做到数据分析的全面性、客观性和真实性。

组织实施：搜集整理上海地区冰蓄冷空调项目，通过网络获得其联系方式并致电访问。

同时，查阅有关文献资料和上海电力公司、上海市发改委主页等，对相关信息加以归纳整理和分析。

二、上海地区冰蓄冷空调项目发展概况1、上海地区电力需求现状作为工商业高度集中、蓬勃发展的地区，上海一直面临着严峻的用电形势。

2011年，上海电网高峰用电负荷比2010年同期增长7%左右，达到2800万至2850万千瓦，部分高峰时段供电缺口达到160万至210万千瓦。

2012年，上海电力需求依然保持高位运行，最高负荷需求为2900万千瓦，高峰时段依然存在150～200万千瓦供电缺口。

据统计，上海的商业及办公楼用户总数约38万户，空调负荷共约350万千瓦，在负荷最高的午峰时段占全部空调负荷的1/3。

1、蓄冷空调原理蓄冷中央空调系统是一种通过蓄能来节约空调系统运行费用的技术，其基本工作原理是：建筑物空调时间所需冷量的部分或全部在非空调时间利用蓄冷介质的显热或其相变过程的潜热迁移等特性，将能量以低温状态蓄存起来，然后根据空调负荷要求释放这些冷量，这样在用电高峰时期就可以少开甚至不开主机。

当空调使用时间与非空调时间和电网高峰和低谷同步时，就可以将电网高峰时间的空调用电量转移至电网低谷时使用。

在一般工程中，空调系统用电量占总耗电量的35%--65%，而制冷主机的电耗在空调系统中又占65%--75%。

在常规空调设计中，冷冰主机及辅助设备容量均按尖峰负荷来选配，这不仅使空调系统的电力容量增大，而且使得主机等空调设备在绝大部分情况下均处于低效率的部分负荷状态运行，显得很不经济。

蓄冷中央空调从系统构成上来说只是在常规空调系统的基础上增加了一套蓄冷装置，其它各部分在结构上与常规空调相同，它在使用范围方面也与常规空调基本一致。

2、蓄冷中央空调的意义随着社会的发展，中央空调在大中城市的普及率日渐增高。

据统计，空调高峰时用电量达到城市用电负荷的25%-30%，加大了电网的峰谷用电差。

蓄冷中央空调之所以得到各国政府和工程技术界的重视，正因为它对电网有卓越的移峰填谷功能，是电力需求侧最有效的电能蓄存方法，蓄冷对于用户还有以下的一些突出优点：1）空调的出水温度低、制冷效果好，低温送风系统节省投资和能耗。

2）空调环境相对湿度较低，空调品质提高，有利于防止中央空调综合症。

3）利用峰谷荷电价差，平衡电网负荷。

减少空调年运行费。

4）减少冷水机组容量，降低一次性投资。

5）在主机出现故障或断电的情况下，蓄冷系统相当于应急冷源，系统可靠性高。

6）当建筑物功能变化或面积增加引起冷负荷增加时，只要增加蓄冷装置的蓄冷量，即可满足大楼新增冷量需要。

3、蓄冷发展史第一代：冰球蓄冷第二代：冰盘管蓄冷第三代：动态冰蓄冷――――――――――――――――――――――――――――――――在没有实行集中供热前，冬天时家家户户烧火取暖，这种原始的用能方式既浪费能源，又污染环境。

冰蓄冷装置冰蓄冷空调系统原理及其技术、应⽤1 冰蓄冷空调系统原理及主要特点冰蓄冷空调技术是指在⽤电低⾕时⽤电制冰并暂时蓄存在蓄冰装置中, 在需要时( 如⽤电⾼峰) 把冷量取出来进⾏利⽤。

由此可以实现对电⽹的“削峰填⾕”, 有利于降低发电装机容量, 维持电⽹的安全⾼效运⾏。

冰蓄冷空调系统具有以下主要特点:(1) 降低空调系统的运⾏费⽤。

(2) 制冷机组的容量⼩于常规空调系统, 空调系统相应的冷却塔、⽔泵、输变电系统容量减少。

(3) 在某些常规空调系统配上冰蓄冷设备, 可以提⾼30%~50%的供冷能⼒。

(4) 可以作为稳定的冷源供应, 提⾼空调系统的运⾏可靠性。

(5) 制冷设备⼤多处于满负荷的运⾏状况, 减少开停机次数, 延长设备寿命。

(6) 对电⽹进⾏削峰填⾕, 提⾼于电⽹运⾏稳定性、经济性, 降低发电装机容量。

(7) 减少发电⼚对环境的污染。

2 系统的组成及制冰⽅式分类2.1 系统组成冰蓄冷空调系统⼀般由制冷机组、蓄冷设备( 或蓄⽔池) 、辅助设备及设备之间的连接、调节控制装置等组成。

冰蓄冷空调系统设计种类多种多样, ⽆论采⽤哪种形式, 其最终的⽬的是为建筑物提供⼀个舒适的环境。

另外, 系统还应达到能源最佳使⽤效率, 节省运转电费, 为⽤户提供⼀个安全可靠的冰蓄冷空调系统。

2.2 制冰⽅式分类根据制冰⽅式的不同, 冰蓄冷可以分为静态制冰、动态制冰两⼤类。

此外还有⼀些特殊的制冰结冰, 冰本⾝始终处于相对静⽌状态, 这⼀类制冰⽅式包括冰盘管式、封装式等多种具体形式。

动态制冰⽅式在制冰过程中有冰晶、冰浆⽣成, 且处于运动状态。

每⼀种制冰具体形式都有其⾃⾝的特点和适⽤的场合。

3 运⾏策略与⾃动控制3.1 运⾏策略与常规空调系统不同, 蓄冷系统可以通过制冷机组或蓄冷设备或两者同时为建筑物供冷, ⽤以确定在某⼀给定时刻,多少负荷是由制冷机组提供, 多少负荷是由蓄冷设备供给的⽅法, 即为系统的运⾏策略。

蓄冷系统在设计过程中必须制定⼀个合适的运⾏策略, 确定具体的控制策略, 并详细给出系统中的设备是应作调节还是周期性开停。

科技成果——动态冰蓄冷技术适用范围建筑行业各种中央空调系统及工艺用冷系统行业现状我国大部分地区处于温带和亚热带，每年空调使用时间较长，在南方地区甚至可达8个月。

夏季高温时段空调用电负荷，特别是大型中央空调、区域供冷和地铁空调等空调负荷集中，是造成城市电力负荷峰谷差的主要原因，而冰蓄冷空调是实现用户侧调峰的有效技术之一。

目前我国已有的蓄冰空调工程设备70%以上来自国外，且99%都属于静态蓄冰技术，主要包括盘管制冰、冰球制冰等传统静态制冰方式，其体积大、运行成本高、制冰效率低，平均制冷量只有空调工况制冷量的50%。

目前应用该技术可实现节能量30万tce/a，减排约79万tCO2/a。

成果简介1、技术原理冰蓄冷中央空调是指在夜间低谷电力时段开启制冷主机，将建筑物所需的空调冷量部分或全部制备好，并以冰的形式储存于蓄冰装置中，在电力高峰时段将冰融化提供空调用冷（见图（1）。

由于充分利用了夜间低谷电力，不仅使中央空调的运行费用大幅度降低，而且对电网具有显著的移峰填谷功能，提高了电网运行的经济性。

动态冰蓄冷技术采用制冷剂直接与水进行热交换，使水结成絮状冰晶；同时，生成和溶化过程不需二次热交换，由此大大提高了空调的能效。

冰浆的孔隙远大于固态冰，且与回水直接进行热交换，负荷响应性能很好。

2、关键技术（1）过冷却水稳定生成技术。

过冷却水生成技术是冰浆冷却及蓄冷技术的核心。

过冷却水是冰浆生成的基础，只有稳定生成过冷却水，才可以通过促晶等技术生成冰浆；（2）超声波促晶技术。

在生成过冷水后，只有通过促晶才能使过冷水快速生成冰浆，这就需要促晶技术。

目前，国际上采用的技术有超声波促晶、电动阀促晶以及其他一些促晶技术；（3）冰晶传播阻断技术。

3、工艺流程图1 动态冰蓄冷系统流程图动态冰蓄冷技术可应用于新建系统以及既有系统的节能改造。

新建系统需要根据冷量输送需求进行全新设计，其它过程相同，包括根据制冷机组的额定功率搭配制冰机组；根据负荷情况合理配置蓄冰槽，并根据应用场合配置不同的控制系统。

冰蓄冷系统的设计与施工一、工程概述XXXX位于XX东侧，建设单位是XXX房地产开发有限公司。

该建筑物功能类型为办公，酒店，银行办公的综合大厦，总建筑面积11.6万平方米。

是全国最大的冰蓄冷工程项目。

该项目由XXXX安装工程有限公司第一项目部进行施工安装。

本系统主要是为该建筑提供空调冷冻水，冷冻站在地下3层;机房建筑面积1200m2(蓄冰槽520m2)。

冷冻站采用蓄冰空调系统，充分利用夜间廉价的低谷电力储存冷量，补充在电力高峰期的空调冷负荷需要，节约系统运行成本。

二、设备配置（一）冷源1.双工况螺杆式冷水机组3台(YSFAFAS55CNES)约克(合资)2.基载离心式冷水机组2台（YKFBEBH55CPE）约克(合资)（二）冷却塔:大连斯频得冷却塔共计5台，CTA-600UFWS两台，CTA-450UFWS三台。

（三）板式换热器:丹麦APV 板式换热器共计3台，选用APV板式换热器J185-MGS16/16。

（四）蓄冰槽（现场加工）蓄冰槽共有六台，最大蓄冰量31787.2KW(9040RT)。

(见表1)（五）乙二醇循环水泵:德国KSB乙二醇循环水泵共计4台，其中1台备用，并配4台变频器。

（六）冷却水循环泵:德国KSB冷却水循环泵选用卧式离心泵4台，其中1台备用。

三、运行策略:（一）负荷说明根据建筑使用情况及初步设计估算结果，整幢大楼的尖峰冷负荷为11428KW（3250RT）。

由于气温变化，空调系统在整个运行期间日负荷大小会有变化，根据负荷分布情况，出100%负荷情况逐时空调负荷:(见表2)蓄冰的模式可采用全部（全量）蓄冰模式或部分（分量）蓄冰模式。

本工程采用部分蓄冰模式。

根据采暖通风专业提供的建筑物设计日100%负荷如下:最大小时冷负荷:11428KW（3250RT）设计日冷负荷:151705KWH（43144RTH）最大小时基载冷负荷:2286KW（650RT）扣除基载冷负荷后的最大小时冷负荷:9142.33KW（2600RT）扣除设计日基载冷负荷后冷负荷:96852.4KWH（27544RTH）（二）系统流程简述本设计蓄冰设备选用冰球式蓄冰设备，系统选用串联单循环回路方式，在循环回路中，乙二醇制冷主机置于蓄冰装置上游。

《前海深港现代服务业合作区区域集中供冷管理办法》（征求意见稿）第一章总则第一条【目的与依据】为贯彻落实“低碳、生态、节能、环保”的可持续发展理念，服务前海合作区产业发展，推广应用区域集中供冷系统，规范投资建设和运营管理，维护供冷单位和用户等的合法权益，确保用户得到经济效益及先进技术服务，根据国家和广东省、深圳市的相关法律、法规的规定，结合前海深港现代服务业合作区（以下简称“前海合作区”）的实际，制定本办法。

（说明：本条明确了制定本管理办法的目的，以及拟定依据。

）第二条【适用范围】前海合作区区域集中供冷系统是前海合作区重要的市政公用基础设施，前海合作区内的区域集中供冷的规划、建设、管理、经营和使用均适用本办法。

（说明：本条明确了本管理办法的适用范围。

）第三条【定义】本办法所称区域集中供冷系统是指前海合作区统一规划、集中向所覆盖区域内多用户的不同建筑提供冷冻水的空调冷源系统，区域集中供冷系统的供冷设施包括冷站、市政供冷管网、供冷计量设备和用户侧换热设备等。

本办法所称供冷单位，是指在前海合作区从事区域集中供冷系统的运营，并向用户提供相关服务的企业。

本办法所称用户，是指与供冷单位签订供用冷合同、接受区域集中供冷服务的单位。

（说明：本条明确了区域集中供冷系统、供冷单位、用户、供冷设施的定义，避免实施过程中出现理解上的误差。

）第四条【组织架构】深圳市前海深港现代服务业合作区管理局是区域集中供冷的行政主管部门（以下简称“主管部门”）。

深圳市前海投资开发控股有限公司是区域集中供冷系统的组织实施单位（以下简称“组织实施单位”）。

鼓励社会资本以各种形式投资、建设、运营前海合作区区域集中供冷系统。

引进社会资本的，组织实施单位应当通过公平竞争的方式确定投资建设与供冷单位。

未引进社会资本的，组织实施单位负责区域集中供冷系统的投资、建设及运营。

（说明：本条明确了区域集中供冷系统的监管、实施的架构。

）第五条【主管部门的职责】主管部门主要职责如下：（一）负责组织编制前海合作区区域集中供冷系统的专项规划。