1、深圳市宝安国际机场水蓄冷空调系统改造工程一、工程概况深圳宝安国际机场空调使用面积为 30 万平方米，每年空调使用时间是 330天(信息大厦为 230 天)，其尖峰负荷为 20305KW。该项目白天工作时间的负荷较高，但是在夜间电价低谷时段负荷很小。采用了水蓄冷方案后，系统在夜间蓄冷，在白天电力高峰期使用蓄冷槽内储存的冷量进行供冷，这样既可以节省运行电费，又可以减少主机在白天的运行噪音。由于机场酒店正进行改造装修运营,按照水蓄冷方案，不仅可以削减机场酒店的空调系统主机及附属设备的初投资，同时也可节约运行费用。二、改造技术1、水蓄冷技术水蓄冷技术就是在电力负荷低的夜间，用电动制冷机制冷将冷量以冷水
2、的形式储存起来。在电力高峰期的白天，不开或少开冷机，充分利用夜间储存的冷量进行供冷，从而达到电力移峰填谷的目的。由于电力部门实施分时电价，蓄冰空调技术的运行费用比常规空调系统运行费用低，分时电价差值越大，用户得益越多。采用蓄冷空调技术，业主并不一定节电，但能为业主节省运行费用，更重要的是有利于国家电网的安全运行。因此，国家把它作为一种节能环保的技术来大力推广。水蓄冷技术主要是利用了水的物理特性。对于在 1 个大气压的水，4水温时其密度最大，此时为 1000Kg/M3。随着水温的升高，其密度在不断减小，如果不受到外力扰动，一般容易形成冷水在下，热水在上的自然分层状态，但水在 4以下时物性却出现明
3、显的非规律性变化，此时随着水温的降低，其密度却在不断减小。因而水蓄冷水温可利用的下限为4，水蓄冷时一般是414，水蓄热的温差较大，一般是 40-95。水蓄冷利用的是水的显热变化（水比热为 1.0Kcal/kg）。水蓄冷技术具有以下优点：经济：充分利用国家的分时电价政策，可以大大节省运行费用。削峰填谷，平衡电网压力。实用：可以使用常规冷水机组，适用于常规供冷系统的扩容和改造。并且能够实现蓄冷和蓄热的双重用途。节能：夜间气温降低，冷却效果好，系统满负荷运转时间较多，从而提高冷机的工作效率。也可节省维护保养费用。合理：水蓄冷可减少制冷设备的装机容量和用电容量。从而减少了电力投资费用（包括电力补贴费和
4、变压器、配电柜等电力设施） 。另外作为备用冷源，增加了空调系统的可靠性；还可结合低温送水和低温送风，可减少设备的容量，降低设备的噪音。适用：蓄冷槽可以利用消防池来做，或者放在地下，不占用有商业价值的地方，减少机房的占用面积，从而可减少投资。环保：由于白天开的冷机较少，所以噪音很小，而且清洁无污染，操作方便。2、本项目水蓄冷方案为了达到节能目的及满足建筑的空调冷负荷要求,可采用部分水蓄冷空调系统或全水蓄冷空调系统。针对目前各建筑物的负荷情况，利用原有 AB 候机楼制冷站内的制冷设备，在机场路旁绿化地新建蓄冷水池 18000M3，并新增蓄冷水泵、放冷水泵及相应管道，构成水蓄冷制冷系统，分别向 AB
5、 候机楼、信息大厦、机场酒店供冷。根据本项目各建筑空调负荷实际运行情况，最热日白天最大冷负荷为20305KW，因此我公司制定了利用夜间 AB 候机楼的 7 台 1000RT 主机进行蓄冷（蓄冷时使用 6 台，一台为备用）的方案。通过制冷系统平衡计算，利用新增的 18000M3 蓄冷水池（水池有效容积 50 米 X 40 米 X 9 米），当蓄冷温差为8.5(4.513)，蓄冷能力 45536RTh（160104kW）。在上述范围内，晚上需开动 1000RT 的冷水机组 6 台用于蓄冷，蓄冷时间为 7.5 小时。本项目的峰值冷负荷应该出现在设计日的 14:00 左右，采用综合逐时负荷系数法计算出
6、各时段负荷分布如下图所示：设 计 日 负 荷 分 布 图010002000300040005000600070001:002:003:004:005:006:007:008:009:0010:0011:0011;3012:0013:0014:0015:0016:0016:3017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:00 0:00时 间 （ H）负荷（RT）逐 时 负 荷其峰值负荷出现在设计日的 14:0015:00。根据负荷分布图可以看出，本项目白天负荷较大，夜间负荷较小，采用水蓄冷方案会有比较好的经济效益。蓄冷系统流程图如下所示： 冷冻水泵V1蓄冷槽V2V3蓄冷水泵
7、 蓄 热 水 泵 V4制冷机组冷却水泵用户原有系统管新增部分蓄冷罐放冷时流向 蓄 热 水 泵 常规运行流向 蓄 热 水 泵 蓄冷罐蓄冷时流向 蓄 热 水 泵 放冷水泵 蓄 热 水 泵 V5V6其次要进行热平衡计算。 候机楼、信息大楼、机场酒店（230 天）各负荷日负荷平衡设计日（100%负荷）时的运行策略：根据设计日的热负荷平衡表，在夜间的电力低谷时段（23：00-06：00）用 7 台 3516KW 主机（蓄冷时使用 6 台，1台备用）边蓄冷边放冷冷 8 个小时。在设计日白天运行时，蓄冷槽可满足部分高峰负荷，其他时段运行主机。蓄冷槽有效体积为 18000m3，最大蓄冷量为160104KWH。
8、100热负荷平衡图如下：100%负 荷 运 行 图010002000300040005000600070001:003:005:007:009:0011:0012:0014:0016:0017:0019:0021:0023:00时 间 (h)负荷(RT)水 池 蓄 冷水 池 放 冷主 机 供 冷80%热负荷时的运行策略：根据 80热负荷平衡表，这种负荷状态下，由于全天的总负荷有所减少，所以可以减少白天的冷机开机时间。在夜间的电力低谷时段（23：00-06：00），用 7 台 3516KW 主机（蓄冷时使用 6 台，1 台备用）边蓄边冷 8 个小时。在白天运行时，蓄冷槽可满足大部分高峰、平段负荷
9、，部分时段运行主机。80热负荷平衡图如下：80%负 荷 运 行 图010002000300040005000600070001:00 3:00 5:00 7:00 9:00 11:00 12:00 14:00 16:00 17:00 19:00 21:00 23:00时 间 (h)负荷(RT)水 池 蓄 冷水 池 放 冷主 机 供 冷60%热负荷时的运行策略：根据 60热负荷平衡表，这种负荷状态下，由于全天的总负荷有所减少，所以可以减少白天的冷机开机时间。在夜间的电力低谷时段（23：00-06：00）用 7 台 3516KW 主机（蓄冷时使用 6 台，1 台备用）边蓄边冷 7.13 个小时。在
10、白天，蓄冷槽可满足全部时段负荷，此时只开启放冷水泵即可。60热负荷平衡图如下：60%负 荷 运 行 图010002000300040005000600070001:003:005:007:009:0011:0012:0014:0016:0017:0019:0021:0023:00时 间 (h)负荷(RT)水 池 蓄 冷水 池 放 冷主 机 供 冷30%热负荷时的运行策略：根据 30热负荷平衡表，这种负荷状态下，由于全天的总负荷有所减少，所以可以减少白天的冷机开机时间。在夜间的电力低谷时段（23：00-06：00）用 7 台 3516KW 主机边蓄边放 3.57 个小时。在白天，蓄冷槽可满足全部
11、时段负荷，此时只开启放冷水泵即可。30热负荷平衡图如下：30%负 荷 运 行 图010002000300040005000600070001:003:005:007:009:0011:0012:0014:0016:0017:0019:0021:0023:00时 间 (h)负荷(RT)水 池 蓄 冷水 池 放 冷主 机 供 冷 候机楼、机场酒店（100 天）各负荷日负荷平衡设计日（100%负荷）时的运行策略：根据设计日的热负荷平衡表，在夜间的电力低谷时段（23：00-06：00）用 7 台 3516KW 主机（蓄冷时使用 6 台，1台备用）边蓄边冷 8 个小时。在设计日白天运行时，蓄冷槽可满足全
12、部高峰负荷及部分平段负荷，其他时段运行主机。蓄冷槽有效体积为 18000m3，最大蓄冷量为 160104KWH。100热负荷平衡图如下：候 机 楼 、 酒 店 100%负 荷 运 行 图010002000300040005000600070001:003:005:007:009:0011:0012:0014:0016:0017:0019:0021:0023:00时 间 (h)负荷(RT)水 池 蓄 冷水 池 放 冷主 机 供 冷80%热负荷时的运行策略：根据 80热负荷平衡表，这种负荷状态下，由于全天的总负荷有所减少，所以可以减少白天的冷机开机时间。在夜间的电力低谷时段（23：00-06：00
13、），用 7 台 3516KW 主机（蓄冷时使用 6 台，1 台备用）边蓄边冷 7.92 个小时。在白天运行时，蓄冷槽可满足全部时段负荷，部分时段运行主机。80热负荷平衡图如下：候 机 楼 、 酒 店 80%负 荷 运 行 图010002000300040005000600070001:00 3:00 5:00 7:00 9:00 11:00 12:00 14:00 16:00 17:00 19:00 21:00 23:00时 间 (h)负荷(RT)水 池 蓄 冷水 池 放 冷主 机 供 冷60%热负荷时的运行策略：根据 60热负荷平衡表，这种负荷状态下，由于全天的总负荷有所减少，所以可以减少白
14、天的冷机开机时间。在夜间的电力低谷时段（23：00-06：00）用 7 台 3516KW 主机（蓄冷时使用 6 台，1 台备用）边蓄边冷 5.94 个小时。在白天，蓄冷槽可满足全部时段负荷，此时只开启放冷水泵即可。60热负荷平衡图如下：候 机 楼 、 酒 店 60%负 荷 运 行 图010002000300040005000600070001:003:005:007:009:0011:0012:0014:0016:0017:0019:0021:0023:00时 间 (h)负荷(RT)水 池 蓄 冷水 池 放 冷主 机 供 冷30%热负荷时的运行策略：根据 40热负荷平衡表，这种负荷状态下，由于
15、全天的总负荷有所减少，所以可以减少白天的冷机开机时间。在夜间的电力低谷时段（23：00-06：00）用 7 台 3516KW 主机边蓄边放 2.97 个小时。在白天，蓄冷槽可满足全部时段负荷，此时只开启放冷水泵即可。30热负荷平衡图如下：30%负 荷 运 行 图010002000300040005000600070001:003:005:007:009:0011:0012:0014:0016:0017:0019:0021:0023:00时 间 (h)负荷(RT)水 池 蓄 冷水 池 放 冷主 机 供 冷3、蓄冷设备选型1、 蓄冷机组：制冷量为 3516KW 主机 7 台，利用原有 A、B 候机
16、楼主机，无需改为双工况主机。2、 蓄冷槽：蓄冷槽的有效体积为 18000m3,需要用 6 台主机蓄冷 8 个小时，一边蓄冷一边放冷，蓄冷量为 160104KWH。蓄水槽采用分层式蓄冷技术，内部设计有上下布水器。蓄冷温度：蓄冷槽的最低蓄冷温度设计为 4.5。蓄冷温差：可以计算出夏季冷水的最大蓄冷温差 T=13-4.5=8.53、控制系统：由软硬件组成。硬件采用国外名牌产品，软件是我公司选用具有独立知识产权的蓄能空调优化控制系统，该系统包括优化系统、现场控制器和各种前端传感器、执行机构等组成。蓄能空调优化控制系统示意图优化中心 工作终端互联网优化工作站现场总线PLC 控制器变频器 温度传感器远程
17、IO 流量计仪表 蓄冷槽温度采集现场设备优化系统根据以上技术方案，设备选型如下：功率 数量序号 名称 型号 厂家 规格 （KW） 1 A、B 候机楼制冷（蓄冷） 主机(RT) 约克、麦 克维尔 1000 620.5 72 信息大厦制冷主机(RT) 约克 650 407 33 A、B 候机楼冷却塔 马利 900m3/h 33 34 信息大厦冷却塔 马利 500m3/h 18.5 35 A、B 候机楼冷却水泵 PACO 900m3/h，32m 110 96 信息大厦冷却水泵 PACO 590m3/h,28.5m 75 47 A、B 候机楼循环水泵 PACO 700m3/h，40m 110 98 信
18、息大厦循环水泵 PACO 430m3/h，32m 55 49 机场酒店循环水泵 PACO 430m3/h，33m 55 210 蓄冷水泵 凯泉 712m3/h，55m 160 411 A、B 候机楼放冷水泵 凯泉 330m3/h，18m 30 512 信息大厦放冷水泵 凯泉 240m3/h，30m 37 313 机场酒店放冷水泵 凯泉 130m3/h，35m 22 314 蓄冷槽 （含保温防腐布水和槽体） 佩尔优 18000m3 0.0 115 自控系统 佩尔优 0.0 1三、改造效果及分析（ 经济分析）1、空调运行费用计算通过模拟分析蓄冷系统的运行，并参考 2011 年实际总运行电量，经计算
19、可得出蓄冷空调系统和常规空调系统的运行电费。空调供冷期按每年 330 天(信息大厦为 230 天 )来计算。运行电费汇总如下：常规与蓄冷运行电量比较表 常规与蓄冷运行费用比较表常规 蓄冷 常规 蓄冷高峰段 5939085 1373983 高峰段 5131369 1273714平峰段 6716964 2330668 平峰段 5803457 1587572谷段 781837 10263636 谷段 675507 2632157合计 13437885 13968288 合计 11610333 5493443节省费用 6116890节省用电 -530403削峰 4565101削平 4386295填谷
20、-94817992.空调运行电量统计电 量 汇 总 常 规 采用的负荷系数 100%负荷 80%负荷 60%负荷 30%负荷 合计:Kw候机楼开启天数 90 60 120 60 330信息大厦开启天数 65 45 80 40 230机场酒店 90 60 120 60 330候机楼峰电量 1691324 928974 1387340 365199 4372837信息楼峰电量 326381 187230 273585 73185 860381机场酒店峰电量 240068 139530 238028 88241 705867候机楼平电量 1945161 1061905 1654073 438004
21、5099144信息楼平电量 281159 165417 242106 67710 756392机场酒店平电量 291832 170011 290934 108651 861428候机楼谷电量 111003 64099 83905 27098 286104信息楼谷电量 0 0 0 0 0机场酒店谷电量 157120 95291 171670 71652 495732合 计（kWh） 5044048 2812456 4341641 1239740 13437885蓄 冷 候机楼、信息大厦、机场酒店蓄冷采用的负荷系数 100%负荷 80%负荷 60%负荷 30%负荷 合计:Kw候机楼开启天数 90
22、60 120 60 330信息大厦开启天数 65 45 80 40 230机场酒店 90 60 120 60 330候机楼峰电量 258570 151860 228660 68010 707100信息楼峰电量 330828 111014 54440 16332 512614机场酒店峰电量 43764 28842 55968 25696 154270候机楼平电量 1069959 306123 288480 85020 1749581信息楼平电量 212485 91150 48996 16332 368963机场酒店平电量 60192 40128 76824 34980 212124候机楼谷电量
23、3291858 2189838 3695855 928741 10106292信息楼谷电量 0 0 0 0 0机场酒店谷电量 44550 28842 55968 27984 157344合 计（kWh） 5312205 2947796 4505191 1203095 13968288水蓄冷系统年运行节约电费：611.7 万元，效益非常显著。本项目为采用合同能源管理模式进行改造，所有设备及管道均有佩尔优投资，通过节约电费分成的模式回收投资，对客户没有任何风险。节省电费的计算方法 实付电费=改造前电价 （低谷电量 +平段电量+高峰电量）应付电费=高峰电价 高峰电量 +平段电价平段电量 +低谷电价低
24、谷电量当月节省电费=应付电费-实付电费。当月所节省电费当月清算当月支付，机场方在每月供电部门核算完成甲方当月电费后一个月内支付给佩尔优。四、改造的推广价值随着我国经济的持续发展，在城镇地区空调用电需求和所占电网供电比例越来越大，并成为季节性冲击电网负荷供需平衡的主要因素。由于空调负荷在一天中的用电高峰和用电低谷与电网的用电高峰和用电低谷相重合，这就加大了电网负荷的峰谷差。而电力生产企业为平衡季节性和昼夜间负荷的这种双重波动而投资建设的电厂，在经济上是低效益的。为鼓励调峰用电，充分利用现有的电力资源，深圳市提出了一系列的鼓励措施，如推行峰谷分时电价政策，分时电价表如下：峰谷分时电价表深圳市用电电价（元/度）目前单一电价（元/度）蓄冷分时电价（元/度）尖峰 09:00-11:30,14:00-16:30，19:00-21:00 0.864 0.9544平峰07:00-09:00,11:30-14:00,16:30-19:00, 21:00-23:000.864 0.6344低谷 23:00-7:00 0.864 0.3544谷期优惠电价23:00-7:00 0.2495本次改造很好的解决了季节性冲击电网负荷供需平衡的问题，可以为缓解高峰用电紧张和低谷用电过剩的矛盾提供一些借鉴，在公共建筑的改造中得到广泛的应用。（佩尔优节能科技股份有限公司供稿，杜卫东，杨伟国，杜丽新笔。 ）
