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，刘树森21天津工业大学纺织学院，天津（300160）2天津工业大学建筑环境系，天津（300160）摘要：本文将冰蓄冷空调与普通纺织厂空调做了经济性比较，并针对纺织厂空调的特殊工艺要求将其做了相应的改进，将冰蓄冷技术运用到纺织厂空调中，进而达到移峰填谷，节能降耗的目的。关键词：冰蓄冷；纺织厂空调；二次冷源；节能纺织厂空调的任务是使车间的空气保持一定的温度、湿度、流动速度和清洁度，使其不受室内外各种因素变换的影响，因此纺织厂空调是保障生产、改善劳动环境的必要条件，是纺织企业的一项基本工作。但同时也应指出，空调又是纺织企业的一个能耗大户，空调设备的用电量约占企业总用电量的25％，总用水量的80％。当前纺织市场竞争激烈，产品供大于求，各个企业为提高竞争力，不但要提高产品的技术含量和档次，而且还要努力降低生产成本，节能降耗已成为纺织企业共同面临的课题，空调节能也列入各企业的降耗议题。目前国家整体用电紧张，电费越来越高。而纺织厂空调又是空调大户，随着电费的升高，将给纺织厂带来严重的经济负担。如何能够充分利用电力资源，节省空调运行费用是摆在我们面前的首要任务之一。充分利用夜间用电谷的电量来制冷，以供白天使用的冰蓄冷空调是解决这一问题的有效方法。1.冰蓄冷空调介绍蓄冷空调技术是在电力负荷很低的夜间低谷期，采用电动制冷机制冷，利用蓄冷介质的显热或潜热特性，用一定的方式将能量储存起来；在电力负荷较高的用电高峰期，把储存的冷量释放出来，以满足建筑物空调或生产工艺的需要。与常规空调相比，蓄冷空调系统可均衡电网峰谷负荷，提高发电设备运行经济性，在电力部门实施峰谷分时电价政策下，用户可节省运行费用，从而使各行业受益，具有重要的国民经济效益和社会效益。从表1、2可以看出通过冰蓄冷技术将夜间的电能转化为冷量将有着很好的经济潜力。表1全国一些城市、地区的峰谷电价比以及电价差情况[1]城市或地区电网峰谷电价比电价差（元/度）上海1.76：10.263华东电网3：10.4福州市4：11.2武汉市4：10.77南昌市5：11.55表2天津市各个时段电价差时间段名称价格（元/度）8:00-11:0018:00-23:00尖峰1.05元/度7:00-8:0011:00-18:00平段0.67元/度23:00-翌日7:00低谷0.31元/度）在寿命期内电价不变；从目前的状况看，即便电价改变，也是朝着峰谷电价差异增加的方向转化，这样就会只增加冰蓄冷空调的经济性。所以这条假设具有一定合理性。2）冰蓄冷空调初投资增加只是考虑了蓄冷设备增加的差额部分。纺织厂空调按照一般空调系统计算。2.2初投资初投资主要考虑土建，设备购置费，设备安装费用，电力增容费用等等。冰蓄冷空调系统与普通的纺织厂空调系统在建筑物投资费用上面两者相差不多，在计算分析模型中不予计算。蓄冷空调系统的初投资为：ZAFBXX++=---------------------（1）其中：XB-----------蓄冷空调的初投资XF----------蓄冷空调设备投资，包括蓄冷空调系统制冷机组的投资费用，以及蓄冷设备的投资费用。A-----------设备运行费用和调试费用Z------------电力增容费，MPZ=，其中M为每千瓦用电量电力增容费；P为空调系统的配电容量。2.3运行费用冰蓄冷空调系统的设备配电容量—般比常规空调系统配电容量要小，并且由于电力部门还实行三段时峰谷分时电价政策，冰蓄冷空调系统是利用夜间谷段的低价电蓄冰，在日间电力高峰段放冷，可以比常规空调系统节约电费。由于每年的电价保持不变，维修费按设备价格的5‰计算[2]。系统年运行费用表示为：JdBGC005.0+=------------------（2）dG-----------空调年运行电费η/)(gpfdLQMQHQEG++=，式中H、M、L为尖峰、平段、低谷的电价。E为空调运行时间。Qf，Qp，Qg的空调负荷。η为系统性能系数。3.经济分析实例某纺织厂空调设计日峰值冷量为23367KW，约6644RT。逐时负荷图如图1所显示。主机与蓄冰设备串联、单循环系统,带电制冷与基载主机，制冰主机为双工况螺杆冷水机组，蓄冰设备为美国BAC钢盘管，蓄冰方式为非完全冻结方式。针对该负荷形式采用如下的运行策略：1.主机单制冰时段：此时段为电价低谷段,双工况主机满负荷运行制冰储存,以备白天电价高峰时使用。同时夜间少量冷负荷由基载主机提供。时间段为23点到早上7点。+主机供冷时段：此时段内尽量使用融冰制冷,同时主机全部或部分满负荷运行，尽量提高主机效率,同时节约电费。3.单融冰供冷时段：此时段为高价电时段,冷负荷完全由融冰满足,最大限度节约用电。当建筑物冷负荷降低时，可增大单融冰时段，尽量节约电费。4.制冷机单供冷时段:此时段,在部分负荷下，冷负荷完全可以由主机提供，以便让冰在高电价高峰期供冷。让所蓄的冰都能节约最多的电费。图1100%逐时负荷以及运行策略图从图中可以看出：采用双工况主机制冷量为3849RT。所以选择1170RT主机2台，780RT主机2台，共计3900RT，以满足工况需求。除此之外选择基载主机140RT和252RT各一台，蓄冷设备89台。与普通制冷设备相比较初投资分析见表3，经济分析表见表4。表3设备初期投资分析表单位：万元蓄冰空调系统常规空调系统设备容量RT价格设备容量RT价格双工况主机3900975.0主机66521663.0基载主机39298.0蓄冰设备211762.6主机冷却水塔4292201.9主机冷却水塔6652307.2板式热交换器219.0水泵133.0水泵121.6乙二醇(Ton)83167.0小计2556.42091.8蓄冰系统增加投资464.60：万元蓄冰式空调系统常规式空调系统蓄冰系统增加造价设备投资总额25562092464.60电力设备费总额291.2395.1-103.9系统投资总额2847.62486.9360.7100%负荷条件下，运行费用比较见表5。表5100%负荷条件下，运行费用比较表单位：万元时间电价负荷蓄冰空调系统常规空调系统冷量分配蓄冷主机冰槽供冷耗电量电费耗电量电费RTRTKWhRMBKWhRMB0:000.31126280602900899123381:000.31126275002842881123382:000.31126274302835879123383:000.31197275202874891194604:000.31197264902739849194605:000.31197263102719843194606:000.313942706027978673841197:000.676073772303902615943988:001.052909195895120252126284529879:001.05360221451657221823293522369810:001.05514940851064422544365034528611:000.67544840901358423028345327356912:000.67590941531766429628785778387113:000.67631642042112434829136176413814:000.67643942922147443929746296421815:000.67664442922352443929746497435316:000.67636342922071443929746221416817:000.67571641501596429328765590374518:001.05521340421161418043895097535219:001.0542204040180417843874127433320:001.0532253066159317033293153331121:001.0526614879883194320402602273222:001.0534303430033535223:000.3112627530284888312338总计5071256962注：冰槽冷量损失约为270RT可见蓄冰系统较常规系统节省电费6255元/天。由于全年运行不可能都处于100%符合条件下，根据上述计算方法分别计算了80%，60%，30%负荷的时间。并且假定全年运行为154天，则100%负荷31天，80%负荷31天，60%负荷61天，30%负荷31天。通过分析可以出表6。：元负荷天数每天节省费用总共费用100%31625519390580%311082533556960%611075265588830%317259225020可以看出每年Gd可以节省141万元/年，同时根据公式2考虑维修费按设备价格的5‰计算，则总体每年可节省140万元。通过上述分析可以看出，对于本套系统而言，初投资增加360.7万元，每年可节省140万元，则回收期为2.6年。目前公认冰蓄冷空调的投资如果在5年内回收,就应该积极采用[3]。4.冰蓄冷技术的在纺织厂的改进应用纺织厂空调属工艺性空调，对温度和湿度的控制精度相对较高，所以送风温度与室内的温度的差值不宜太大，温差与室温控制的精度有关，其关系如表7表7室温的控制精度与送风温差的关系［４］室温控制精度℃±0.1~±0.2±0.5±1送风温差℃2~33~66~10以某纺织厂细纱车间为例：空调设计参数为T=30℃，φ=65%，送风温度Ts=26.9℃,冷水温度15.45℃，回水温度18.83℃。而冰蓄冷装置提供的冷冻水温度在1℃~4℃，远低于普通喷淋室所使用的冷冻水温度，要保证车间温湿度的控制精度，可以将低温冷冻水与部分回水按一定的比例混合，形成二次冷源供喷淋室使用。混合比例可按以下公式计算：Q=Cm△t假设喷淋水及送风参数不变，混合水温控制在15.45℃Q1=Q2即Cm1△t1=Cm2△t2Q1，Q2-----------低温冷冻水吸热量，回水放热量Kjm1，m2-----------低温冷冻水水量，回水水量Kg△t1，△t2-----------低温冷冻水温升温差，回水温降温差℃计算可得m1／m2＝３／１４工作流程如下图2所示，低温冷冻水与回水在A点混合，进入喷淋室，剩下小部分回水进入板式换热器中进行换热。）近年来，各地电力部门纷纷出台了峰谷电价政策，该技术挖掘了电网低谷潜力，对纺织厂这样的空调大户，更有利于节能降耗，优化资源配置。２）该技术追加投资回收期小于５年，经济效益明显，应当提倡使用。３）该系统回水温度较高，融冰温差大，释冷效率较高。４）将冰蓄冷技术引入工艺性空调领域，拓展了该技术的应用范围，更加有利于夏季“削谷填峰”，尽可能得避免了用电高峰时，因拉闸限电造成的经济损失。由于我国各地区的电价政策不尽相同，所以在考虑安装冰蓄冷空调时，首先要进行详细的技术经分析。5）从表中可以看出，冰蓄冷式空调系统的制冷设备经常处于满负荷运行状态，有助于主机运行效率的提高。另一方面由于冷冻水温度较低，冷量损失也较大，所以做好蓄冷设备的保温。[1]刘道平，冰蓄冷空调系统方案的技术经济分析方法，[2]李晓燕，冰蓄冷空调系统的经济分析与比较，哈尔滨商业大学学报第20卷第2期2004.4223-228。[3]高祖锟,推荐使用两种冰蓄冷系统[J]暖通空调1992