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適合于地鐵工程的冰蓄冷方式研討工學(xué)論文
摘要：依據(jù)地鐵車站冷負(fù)荷變化的特點(diǎn)以及當(dāng)?shù)貧庀髼l件。電價(jià)政策通過對地鐵車站常規(guī)制冷系統(tǒng)和冰蓄冷系統(tǒng)的投資及運(yùn)營成本進(jìn)行比較分析得出合理優(yōu)化的制冷方案。
關(guān)鍵詞：地鐵 冰蓄冷技術(shù) 運(yùn)行策略 技術(shù)經(jīng)濟(jì)
本文以成都地鐵工程采用屏蔽門空調(diào)系統(tǒng)為例，根據(jù)成價(jià)工[2005]68號文件成都的峰谷電價(jià)比在3倍以上，利用“削峰填谷”。平衡電網(wǎng)負(fù)荷。節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。特別是地鐵項(xiàng)目通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)是用電大戶，采用蓄冷技術(shù)節(jié)省的運(yùn)行費(fèi)用更加可觀。
適合地鐵工程的全，冰系統(tǒng)
1、成都地區(qū)的電價(jià)政策
適合地鐵工程的全蓄冰系統(tǒng)能充分發(fā)揮冰蓄冷技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益和合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)還跟當(dāng)?shù)氐碾娏φ呔哂兄苯拥年P(guān)系。
由于地鐵的空調(diào)期是5到10月而成都地區(qū)的豐水期6到10月，兩個(gè)時(shí)期墓本重合。所以取用豐水期電價(jià)作為討論問題的基礎(chǔ)。
經(jīng)對比知道。地鐵車站空調(diào)高峰負(fù)荷與豐水期電價(jià)的高峰基本一致。即負(fù)荷的高峰即為電價(jià)的高峰在考慮冰蓄冷系統(tǒng)時(shí)有效避開電價(jià)高峰即有效轉(zhuǎn)移了空調(diào)的負(fù)荷高峰。
2、適合地鐵工程的全蓄冰方案
（1）份計(jì)思路
我們的分析基于近期客流對應(yīng)的空調(diào)負(fù)荷進(jìn)行。即采用相當(dāng)于遠(yuǎn)期負(fù)荷90%的負(fù)荷值進(jìn)行設(shè)備配置。
全蓄冰方案若嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)日總冷負(fù)荷和利用低價(jià)電的原則。勢必造成設(shè)備容量的增大。地鐵車站空調(diào)系統(tǒng)90%的時(shí)間是在設(shè)計(jì)日高峰全日負(fù)荷的60%及以下的負(fù)荷條件下運(yùn)行為了充分發(fā)揮全蓄冰移峰填谷的優(yōu)勢以60%設(shè)計(jì)日高峰全日負(fù)荷為基準(zhǔn)在設(shè)備選型時(shí)要求夜間低谷電價(jià)階段的，冰蓄完全滿足白天所有時(shí)段空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行所鑄的冷蓄并考慮在高于60%設(shè)計(jì)日高峰全日負(fù)荷情況下，冰機(jī)在白天制冰運(yùn)行，即融冰和蓄冰同時(shí)進(jìn)行以滿足設(shè)計(jì)日高峰全日負(fù)荷的需要。這樣空調(diào)系統(tǒng)90%的時(shí)間是運(yùn)行在全融冰狀態(tài)。
而當(dāng)空調(diào)全日負(fù)荷超過設(shè)計(jì)日高峰全日負(fù)荷的60%時(shí)（這樣的時(shí)間在空調(diào)季節(jié)只有10%的時(shí)間約20天），在平價(jià)電價(jià)時(shí)間段，冰機(jī)進(jìn)行蓄冰運(yùn)行。此時(shí)由于蓄冰機(jī)回液溫度較高，蓄冰效率比正常，冰工況下效率高也有利于全蓄冰系統(tǒng)的運(yùn)行。
�。�2）系統(tǒng)介紹
本系統(tǒng)采用蓄冰球蓄冷。蓄冰機(jī)制冰循環(huán)只有乙二醉循環(huán)泵和蓄冰機(jī)。系統(tǒng)簡單。運(yùn)行控制簡單。只要要求，冰機(jī)運(yùn)行時(shí)即全負(fù)荷運(yùn)行，運(yùn)行效率高。
融冰循環(huán)由苗冷植乙二醉循環(huán)泵和板式換熱路組成乙二醉二次循環(huán)系統(tǒng)經(jīng)過板式換熱器熱交換后將空調(diào)系統(tǒng)所據(jù)冷蓄轉(zhuǎn)移到循環(huán)水系統(tǒng)。冷凍水溫度由乙二醉二次循環(huán)系統(tǒng)流，控制。
該系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)蓄冰機(jī)在任何時(shí)候運(yùn)行均在最大負(fù)荷下高效運(yùn)行。蓄冰機(jī)為單工況蓄冰不需要部分，冰系統(tǒng)中因雙工況制冷機(jī)進(jìn)行工況轉(zhuǎn)換時(shí)要求的轉(zhuǎn)換時(shí)間。相應(yīng)增加了t冰時(shí)間。
�。�3）制冰設(shè)備選擇
由于地鐵工程屬投資大使用年限長的地下工程如在建成后進(jìn)行土建改擴(kuò)建幾乎是不可能的。所以建筑設(shè)計(jì)時(shí)均按遠(yuǎn)期規(guī)劃考慮。制冷設(shè)備在客流達(dá)到遠(yuǎn)期時(shí)幾乎達(dá)到設(shè)備本身的服務(wù)年限。在分析冰蓄冷系統(tǒng)時(shí)按近期客流設(shè)計(jì)日典型車站逐時(shí)負(fù)荷及全日負(fù)荷為依據(jù)。
為了充分利用低谷價(jià)電蓄冰減小設(shè)備容量。在設(shè)備選型時(shí)要求夜間低谷電價(jià)階段（8小時(shí)）的蓄冰量完全滿足白天18小時(shí)所有時(shí)段空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行所需的冷量。制冰機(jī)制冰容為：8653/8=1082kw。只有在空調(diào)季節(jié)的負(fù)荷高峰段（20天）。才需要蓄冰機(jī)在白天平價(jià)電時(shí)段全負(fù)荷進(jìn)行蓄冰。
3、運(yùn)行策略
�。�1）設(shè)計(jì)日高峰負(fù)荷階段（20天）
系統(tǒng)所需全日負(fù)荷為13941 KWh時(shí)（約20天）蓄冰機(jī)需在谷價(jià)電時(shí)段共8個(gè)小時(shí)（蓄冰f 1082x8=8656KWh）及平價(jià)電時(shí)段5小時(shí)（蓄冰t5x1082=5410KWh）全負(fù)荷蓄冰運(yùn)行（共計(jì)蓄冰8656+5410= 14066KWh}所蓄冰量滿足全天空調(diào)系統(tǒng)全融冰運(yùn)行所需冷量。此時(shí)有7小時(shí)是蓄冰系統(tǒng)及融冰系統(tǒng)同時(shí)而獨(dú)立的運(yùn)行。谷價(jià)電時(shí)段蓄冰量轉(zhuǎn)移負(fù)荷比8656/14066=61。5%。
（2）空調(diào)季節(jié)的中期及后中期：60%的設(shè)計(jì)日高峰負(fù)荷8653KWh（約60天）
空調(diào)全日負(fù)荷在設(shè)計(jì)日高峰全日負(fù)荷的60%時(shí)系統(tǒng)所需冷量為8653KWh，蓄冰機(jī)運(yùn)行時(shí)間為：8653/1082=8小時(shí)。也就是說蓄冰機(jī)在低谷價(jià)電運(yùn)行所蓄8653KWh蓄冰量完全能滿足全天空調(diào)系統(tǒng)所蓄冷量。此時(shí)有兩小時(shí)是蓄冰和融冰同時(shí)進(jìn)行。谷價(jià)電時(shí)段蓄冰量轉(zhuǎn)移負(fù)荷比8653/8653＝100%。
�。�3）空調(diào)季節(jié)的初期及后期；30%設(shè)計(jì)日高峰全日負(fù)荷（約104天）
系統(tǒng)所豁全日負(fù)荷為2854KWh，蓄冰機(jī)運(yùn)行時(shí)間只需2854/713=4就能滿足白天空調(diào)系統(tǒng)所需冷量。谷價(jià)電時(shí)段蓄冰量轉(zhuǎn)移負(fù)荷比100%。
4、系統(tǒng)特點(diǎn)
該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：
冷卻水循環(huán)和冷凍水循環(huán)均為獨(dú)立系統(tǒng)與常規(guī)水冷空調(diào)系統(tǒng)差別小。
蓄冰循環(huán)和融冰循環(huán)相互聯(lián)系又彼此獨(dú)立相互聯(lián)系是因?yàn)閮蓚�(gè)循環(huán)通過蓄冰榴將兩個(gè)循環(huán)系統(tǒng)連通。同為乙二醇溶液。在蓄冰槽內(nèi)匯合。相互獨(dú)立是因?yàn)閮蓚�(gè)系統(tǒng)可以單獨(dú)運(yùn)行互不干擾系統(tǒng)簡單可靠。
由于蓄冰與融冰循環(huán)各自獨(dú)立兩個(gè)系統(tǒng)可以同時(shí)運(yùn)行，即蓄冰的同時(shí)又能融冰可以取代部分蓄冰的功能。
由于蓄冰與融冰循環(huán)各自獨(dú)立，兩個(gè)系統(tǒng)可以同時(shí)運(yùn)行，此時(shí)由干蓄冰機(jī)回液溫度提高。蓄冰機(jī)運(yùn)行效率提高了。
蓄冰系統(tǒng)可以在任何時(shí)間段啟動。不存在在部分蓄冰系統(tǒng)中出現(xiàn)的裕要給兩個(gè)系統(tǒng)相互轉(zhuǎn)換的時(shí)間。相應(yīng)延長了蓄冰時(shí)間2小時(shí)。
由干蓄冰與融冰循環(huán)各自獨(dú)立，該特點(diǎn)可以應(yīng)對特殊天氣特別是攀熱天氣引起的空調(diào)負(fù)荷突然增加。此時(shí)只需啟動蓄冰循環(huán)即可。
由于蓄冰與融冰循環(huán)各自獨(dú)立。系統(tǒng)設(shè)備串聯(lián)少組成非常簡單。控制系統(tǒng)簡單有效。
技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較
1、全蓄冰系枕與布分量冰系統(tǒng)、常規(guī)電制冷系統(tǒng)綜合經(jīng)濟(jì)比極以典型車站（晚期高峰空調(diào)負(fù)荷為966kw。近期高峰空調(diào)負(fù)荷為875kw。包括小系統(tǒng)空調(diào)負(fù)荷）采用不同制冷模式進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)比較：
部分蓄冰系統(tǒng)比常規(guī)制冷系統(tǒng)增加初投資約為132萬元運(yùn)行費(fèi)用節(jié)省10。885萬元。增加初投資的回收期132/10。885 ≈ 12。13年靜態(tài)投資回收期約為12年。
全蓄冰系統(tǒng)比常規(guī)制冷系統(tǒng)增加初投資約為159。8萬元運(yùn)行費(fèi)用節(jié)省14。726萬元。增加初投資的回收期159。8/14，726≈10。85年靜態(tài)投資回收期約為11年。
2、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析綜述
通俗地說冰蓄冷系統(tǒng)的本質(zhì)是通過增加設(shè)備的初投資來減少日常運(yùn)行的成本。我們的研究和分析是尋找一個(gè)適當(dāng)?shù)男畋绞绞乖撓到y(tǒng)的初投資和運(yùn)行成本的比例更為合理。
（1）技術(shù)優(yōu)勢
全蓄冰技術(shù)方案雖然在投資較部分蓄冰方案略高11% （26。7萬元/車站）。但在前文全蓄冰系統(tǒng)的特點(diǎn)論述中表明該系統(tǒng)具有系統(tǒng)簡潔、運(yùn)行穩(wěn)定、兼有部分蓄冰方案功能，系統(tǒng)控制簡單可靠等明顯的技術(shù)優(yōu)勢。
�。�2）長遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益
冰蓄冷系統(tǒng)初投資的增加主要體現(xiàn)在蓄冰裝置部分的購置上。但這部分的投資不能簡單地歸為初投資的增加，它的使用壽命較長。一般能達(dá)到50年以上。在常規(guī)電制冷的冷水機(jī)組達(dá)到使用壽命時(shí)它不搖要更換即減少二次投資的費(fèi)用。
在以上我們論述的全蓄冰系統(tǒng)中制冰機(jī)組每年空調(diào)季節(jié)運(yùn)行的總時(shí)間只達(dá)到常規(guī)電制冷系統(tǒng)冷水機(jī)組運(yùn)行時(shí)間的50%左右。為部分蓄冰系統(tǒng)的雙工況冷水機(jī)組運(yùn)行時(shí)間的30%左右。也就是說該全蓄冰系統(tǒng)的制冷機(jī)組的設(shè)備年限更長其它系統(tǒng)孺更換設(shè)備時(shí)。該系統(tǒng)的設(shè)備仍然能保證良好的運(yùn)行狀況。
�。�3）潛在的經(jīng)濟(jì)效益
高峰電力的不足將會隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展表現(xiàn)得更為突出峰谷電價(jià)比不可避免地將增大。也就是說如果在空調(diào)運(yùn)行的回收期內(nèi)電價(jià)比增加將會引起空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用的大大減少�；厥掌谝矔鄳�(yīng)減少。
結(jié)論
綜上所述「適用于地鐵工程的全蓄冰技術(shù)雖然一次性投資稍高。但鑒于其能充分實(shí)現(xiàn)地鐵工程中用電負(fù)荷的移峰填谷節(jié)省空調(diào)設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用而且較部分蓄冰方式具有更多的技術(shù)上的優(yōu)勢。在地鐵工程推薦使用全蓄冰系統(tǒng)。
參考文獻(xiàn)
【1】《成都地長1號踐關(guān)于車站冰蓄冷技術(shù)方案研究專越報(bào)告》
【2】《成都地鐵2號線一期工程可行性研究冰蓄冷技術(shù)方案專題研究報(bào)告》
【3】方貴銀《蓄冷空調(diào)工程實(shí)用新技術(shù)》人民郵電出版社
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