冰蓄冷在酒店项目中的应用及能耗分析

曾浩然孙长富

1.深圳市宝鹰建设集团股份有限公司

2.深圳市节能与资源利用专家联合会

0 前言

冰蓄冷作为新时代的重要蓄能技术应用广泛，具有广阔的发展前景，在世界能源和环保日益重要的今天，冰蓄冷具有移峰填谷，提高电网运行效率和安全性，减少发电站及电网的建设投入，改善电力投资综合效益的功能。冰蓄冷技术利用夜间电网低谷时间，利用低价电制冰蓄冷将冷量储存起来，白天用电高峰时融冰，与冷冻机组共同供冷，将所蓄冰冷量释放满足空调需要，不仅可有效节省运行费用，同时可缓解高峰期用电紧张问题［1］。

1 项目概况

该项目酒店位于深圳市福田中心区，为某知名国际酒店管理公司旗下的超豪华五星级档次酒店，酒店总建筑面积56 000 m2，建筑高度99.1 m，地上26层，地下3层。酒店功能包括大堂、大堂吧、中餐厅、西餐厅、宴会会议厅、康体泳池、客房、行政酒廊及后勤配套、机动车停车库等。

2 空调冷热源

1）酒店夏季设计冷负荷为6 668 kW，冬季设计热负荷为4 300 kW（注：包括采暖负荷和生活热水负荷及游泳池热水负荷）。建筑面积冷负荷指标为119.1 W/m2，建筑面积热负荷指标为76.8119.1 W/m2。

2）采用基载主机与双工况主机联合运行的方式，选用两台制冷量600 RT（2 110 kW）、一台制冷量432 RT（1 519 kW）的基载主机（带10%的冷凝热回收），一台空调工况为440 RT（1 547 kW）、制冰工况为330 RT（1 185 kW）的双工况机组，蓄冰槽最大蓄冰量按满足主机在用电谷期8 h满负荷运行，蓄冰量为2 696 RTh（注：据酒店管理公司标准要求，主机选型应按“N+1”模式设置，同时应考虑当双工况主机无法正常工作时，其余制冷机组应能提供总冷负荷85%的输出冷量）。

3）基载制冷主机冷冻水设计供回水温度分别为7℃/12℃，冷却水供回水温度分别为32℃/37℃。双工况制冷主机空调工况供回水温度分别为5.5℃/10.5℃，冷却水供回水温度分别为32℃/37℃；夜间制冰工况最低温度为-5.6℃，冷却水供回水温度分别为30℃/34℃；融冰工况设计供回水温度分别为3.5℃/10.5℃。

4）平时运行时双工况主机夜间用电负荷低峰时制取冰水，通过蓄冰槽储存冷量，由基载制冷主机提供夜间冷负荷需求。白天用电峰期由蓄冰槽提取制冷量，通过板式热交换器交换为冷冻水供给负荷终端使用。当蓄冰槽提供冷量不足时，启动基载制冷主机，实行基载主机与蓄冰槽联合供冷。冰蓄冷主要设备配置见表1。

表1 冰蓄冷主要设备与技术参数表

3 空调水系统及冰蓄冷系统

1）冷冻水输配系统采用一次泵变流量系统。空调水管分为裙楼和塔楼两个环路，每个环路及各层支管均采用同程式系统。

2）乙二醇管路系统中的最低点处设泄水阀，在最高点处设置自动放气阀。

3）空调冷冻水系统由膨胀水箱补水定压，水箱水位由浮球阀控制，水箱置于塔楼顶部，并高出系统最高点0.5 m。冰蓄冷系统采用隔膜式气压罐定压。

4）双工况主机各工作状态（制冰工况与空调工况）下的管道系统由六个电动阀组自动切换。冰蓄冷系统原理见图1。

图1 冰蓄冷空调水系统原理图

4 冰蓄冷系统设计理念及运行模式

1）项目冰蓄冷系统设计主要用于夜间用电谷期蓄冷，白天用电高峰时段融冰供冷，利用峰谷电价差异降低空调系统整体运行能耗费用，仅在冷负荷高峰期用于辅助供冷，补充基载制冷机组供冷量的不足部分。

2）运行模式：冰蓄冷主机在用电谷期开启制冰模式，用电峰期停止双工况主机运行，启动融冰模式用于空调供冷，用电平期原则上不开启双工况主机供冷，仅在酒店冷负荷超出基载主机荷载时才开启双工况主机用于辅助供冷，使空调系统实现高效运行。

5 冰蓄冷系统经济性测算

5.1 初期投资分析

1）冰蓄冷空调系统投资费用见表2。常规空调系统设备配置及投资费用见表3。

2）通过表2、表3可知，项目酒店冰蓄冷系统工程前期投资为人民币350万元，如设置与冰蓄冷主机同样制冷量的常规空调系统工程投资为170万元，可见，冰蓄冷系统较常规空调投资多180万元，是常规空调系统投资的2.06倍。

表2 冰蓄冷空调系统设备投资概算

表3 常规空调系统设备配置及投资概算

5.2 运行费用分析

1）项目酒店所在城市用电峰期、谷期、平期电价见表4。

表4 项目酒店所在城市适用电价政策

2）冰蓄冷与常规空调运行能耗及费用、投资回收期参见表5。

3）通过表5得出：冰蓄冷系统前期投资超出常规空调达1倍以上，一年总耗电量比常规空调机组高出超48万kWh，但由于峰谷电价的不同，尤其是蓄冷电价相对谷期电价更低，故冰蓄冷年度运行总费用较常规空调少65万多元，运行费大幅减少。

表5 冰蓄冷与常规空调运行能耗及费用对比分析

6 结语

通过上述分析及测算得出：

1）冰蓄冷空调可大幅降低运行费用，虽然在前期投资、耗电量方面比常规制冷空调多，但运行费用明显低于常规空调系统，用于基本载荷设置时3年内可收回多出的投资，用于基本载荷外机组设置时5年多便可收回投资，回收期相对较短。

2）我国电网负荷不均衡，峰谷负荷量相差大，空调用电的特点表明，应用冰蓄冷技术具有移峰填谷，缓解电力供需之间矛盾的作用。国内外多年来的实践经验表明，推广冰蓄冷空调是平衡电网负荷的最佳途径之一［2］。

3）可减少空调冷源安装容量及变压器装机容量。