連載十 | 源牌冰蓄冷技術設計與應用
2022-12-16
源牌冰蓄冷自動控制系統設計
本系統實現冰蓄冷機房中央空調系統的自動監控運行，在系統安全可靠運行前提下，以滿足末端用戶供冷需求為根本。系統從冰蓄冷機房制冷、穩定輸冷和末端用戶穩定供冷三個環節進行控制，在滿足用戶舒適性要求下，對系統進行優化，使系統運行于最佳工況，實現經濟運行。由于中央空調系統能耗中最主要的組成部分為冰蓄冷機房內的能耗，加之冰蓄冷系統的復雜性，監控系統的成功與否將直接影響中央空調系統的正常運行，并直接決定了建筑能耗高低。
監控系統是冰蓄冷系統的核心組成部分，承擔著將冰蓄冷系統內各主要設備以及其他子系統組合成一個合理運行的、具備復雜功能的“有機整體”的重要使命。
設計依據
《智能建筑設計標準》GB/T50314-2000
《民用建筑電氣設計規范》 JCJ/T16-92
《采暖通風與空氣調節設計規范》GBJ19-87
《電氣裝置工程施工及驗收規范》GBJ232-82
《工業自動化儀表工程施工及驗收標準》GBJ93-86
《工業企業通信接地設計規范》GBJ79-85
業主要求及暖通工藝圖紙
監控對象
通過本監控系統能實現冰蓄冷機房內所有機電設備在無需借助外部檢測手段，滿足供冷要求的情況下的全自動化控制與管理，達到盡可能降低能耗和電力費用的優化要求。
源牌編制了各運行模式對應的控制說明，系統監控點的設定值，蓄冷－釋冷周期運行策略；可根據日、周、月及全年負荷變化、電價變化及運行費用變化情況，調整日、月及全年運行策略。
監控內容
1） 監視冰蓄冷系統設備的運行、故障狀態和參數：包括開關狀態、手動/自動狀態、運行狀態、故障狀態、溫度、濕度、流量、壓力、閥門狀態等。
2） 對設備進行啟停控制及參數設定（需授權）。
3） 設備的運行記錄、維護狀態等。
4） 能源消耗及占用狀況的統計信息和圖表。
5） 根據用戶需求、電價政策及設備狀態而定的設備運作安排。
6） 提供已編制的自控程序及應用軟件的信息，信息內容包括：編制內容、編制者姓名、編制時間和修改姓名、時間和修改內容。
7） 提供系統操作員確認各類報警信息的時間及確認人姓名的資料。
8） 提供設備所需的各類報表文件。
9） 室內外環境參數通過信息發布系統實時發布。
10） 根據物業設施管理系統登記的預約時間，提前開啟相應空調，延時關閉空調。
11） 監測內容不限于以下：
◆蓄冰槽進、出口溶液溫度、流量、壓力、蓄冰量、蓄冰池液位；
◆制冷機組進、出口溫度、壓力，冷機的運行狀態及乙二醇、冷卻水的流動狀態；
◆板式換熱器雙側進、出口溫度顯示與控制；
◆冷卻水供回水溫度、流量、冷卻塔風機啟/停、手/自動狀態；
◆冷凍水供、回水溫度、壓力和流量；
◆水泵的運行狀態、手/自動狀態、故障狀態；
◆變頻器電源狀態、手/自動狀態、變頻器頻率、故障狀態；
◆電動閥門的控制、閥位反饋；
冰 蓄 冷 案 例 分 享
杭州青山湖科技城區域能源站
盤管現場圖
需求挑戰
青山湖科技城區域能源站供能半徑為1000m，總供能面積80多萬平方，采用外融冰冰蓄冷技術，其中一期、二期（已建成）供能面積60萬平方，目前實際已接入供能面積約35萬平方。區域能源站現有供能對象為各研究院所科研辦公樓等，是青山湖科技城核心辦公圈。
源牌解決方案
能源站建筑面積5450平方；
夏季設計冷負荷為58382kw,冬季設計熱負荷為26600kw
1）主機上游分量蓄冰的外融冰蓄冷系統；
2）5臺雙工況離心式制冷主機（制冷量6330kW/1800RT）
3）9個蓄冰槽，總蓄冰量46848RTH，占全日冷負荷35%。
4）1臺地源熱泵基載主機（制冷量713kW，制熱量712kW）(176個100m深雙U埋管）
運行效果
自2015年正式投用以來，該能源站參與電力響應需求，全年系統總耗電量中低谷電占比超過80%，夏季設計日移峰填谷比例超過35%，削峰率超過50%，利用峰谷電價節約運行電費25%以上。相對于終端用戶各自獨立建設供冷供熱能源站，節約投資33%，年供冷總耗電量降低20%，年供冷熱運行費用降低約30%，全年CO2、SO2、NOx、煙塵排放量減少33%，取得了較好的經濟效益和社會效益。
