連載十二 | 源牌冰蓄冷技術設計與應用
2022-12-30
負荷預測與優化控制技術
冰蓄冷系統優化控制技術主要是以空調負荷預測技術為基礎，通過預測空調負荷來確定未來系統運行策略，在保證空調環境舒適性的前提下，使供給的冷量與需求冷量匹配，結合電價政策調整制冷主機和蓄冰裝置供冷比例，最大限度減少能量浪費并降低運行費用。
◆以系統服務質量為基準，實現最佳輸出能量控制，大幅降低能源消耗
◆優化控制系統流量，提高輸配效率
◆基于負荷預測，實現超前、精確控制，確保大惰性系統穩定運行
◆多重安全保護，確保變負荷工況下系統運行安全
◆根據預測負荷及電價政策優化主機與蓄冰裝置供冷比例
◆根據實際負荷進行運行策略動態調整
負荷預測 運行策略
制冷主機能效優化智慧群控技術
主機群控技術系統根據實際運行情況，結合一系列控制算法確定最佳設備（冷水機組、冷卻塔和水泵等）組合方式；同時控制系統根據溫度、壓力、流量等參數變化，自動調節電動閥門及變頻器等執行機構，確保系統能夠及時跟隨空調負荷的變化，給空調末端提供穩定的供水溫度，保證舒適的空調效果，并以最可靠、穩定的方式運行，整個系統達到最經濟的運行狀態，從而提高系統的管理效率。
冷凍水泵組動態變頻優化智慧控制技術
合理的冷凍水泵變流量控制在保證系統末端供冷需求的前提下，降低水泵的能耗。
一次泵變頻控制
二次泵變頻控制
一、二級泵聯鎖控制
冷卻水雙溫度優化智慧控制技術
冷卻供水溫度控制和冷卻供回水溫差控制，冷卻水供水溫度每降低1℃，制冷劑壓縮機的功耗約降低2.5%，系統實際COP能提高1.5%-2.5%。
SMART-ICE優化控制技術
1）制冷主機優先
★ 控制方式：
▲設定主機出口溫度為冰蓄冷系統供冷溫度。
▲ 當系統負荷小于主機供冷量，主機負荷率較低時，主機及相應的水泵，冷卻塔應可進行臺數調節。
主機優先模式控制原理圖
★技術特點：
▲主機滿負荷運行，冷量不足由融冰補充
▲在部分負荷時，主機出水溫度下降，效率降低
▲ 隨著建筑物負荷降低，蓄冷裝置的使用率也會降低，不能有效的削減峰值用電而節約運行費用
▲控制簡單，運行可靠
2）融冰優先
★控制方式：
▲根據蓄冰裝置融冰性能和負荷情況分配各個時段的融冰量
▲根據各個時段分配的融冰量，核算系統流量確定水泵開啟的最少臺數
▲根據融冰量、流量和蓄冰裝置出口溫度、計算蓄冰裝置進口溫度
▲ 根據蓄冰裝置進口溫度，計算主機出口溫度設定溫度
融冰優先模式控制原理圖
▲當主機負荷率較低時，主機及相應的水泵、冷卻塔可進行臺數調節。
▲當乙二醇泵運行數量與主機數量不一致時，根據回水溫度動態調整主機溫度設定。
★ 技術特點：
▲ 蓄冰裝置按要求提供冷量，冷量不足由主機補充，主機經常運行在部分負荷工況下。
▲主機出水溫度設定較高，效率較高。
▲隨著建筑物負荷的降低，蓄冷裝置的使用率能保證，能有效地削減峰值用電而節約運行費用。
▲控制復雜，如果不能解決好釋冷量在時間上的分配問題，可造成在某時間段總的供冷能力不足。
由于在空調負荷中存在一個相對較高的尖峰值，按照融冰優先的模式運行，在空調負荷較低時容易導致制冷主機的供冷效率降低，而在峰值期間，按照每小時平均設定的融冰量即便在最快融冰速度上滿足要求，但是可能因為融冰量設定的不合理導致無法穩定系統的冷凍水供水溫度，給供冷效果帶來不利影響。
而按照主機優先的模式運行，則可能出現在小負荷時，制冷主機的供冷效率同樣不高，而在尖峰負荷時，可能出現融冰速度不能滿足要求，另外，在空調負荷大于制冷主機制冷容量時就開啟全部制冷主機供冷的方式可能導致夜間低谷電期間蓄得的冰量在次日白天供冷期間無法全部融完，系統不能充分利用夜間低谷電，系統運行的經濟性不理想。
冰 蓄 冷 案 例 分 享
杭州拱墅區人民政府大樓
盤管現場圖
需求挑戰
政府大樓位于杭州城北，總建筑面積48000㎡，其中政府辦公樓建筑面積33000㎡，法院和檢察院辦公樓15000㎡。
源牌解決方案
系統尖峰冷負荷為5234KW，建筑冷指標109W/㎡。采用HYCPC導熱塑料盤管式蓄冰系統，系統電力移峰率達到83.4%。
運行效果
2002年投入使用，目前為止運行良好。同時系統運行3年時，進行了制冰融冰性能測試。系統運行5年和15年后，分別進行了盤管管材強度測試，各項參數均達到設計要求，取得了良好的經濟效益和社會效益。
