通信機(jī)樓部分水蓄冷研究

郭彥玲

（廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司 廣州 510630）

通信機(jī)樓部分水蓄冷研究

郭彥玲

（廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司 廣州 510630）

以一幢建筑的通信機(jī)樓的空調(diào)系統(tǒng)為研究對(duì)象，提出了水蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，通過(guò)具體的投資估算和使用該水蓄冷空調(diào)系統(tǒng)后的節(jié)約電費(fèi)情況的對(duì)比，可知僅需兩年半的時(shí)間就可以收回成本，因此，該水蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。

水蓄冷；設(shè)計(jì)；經(jīng)濟(jì)性；空調(diào)

引言

由于傳統(tǒng)“即制即用”的空調(diào)系統(tǒng)的普及，使得城市電網(wǎng)高峰用電日趨緊張，夜間低谷“窩電”現(xiàn)象日益嚴(yán)重。80年代初，一些發(fā)達(dá)國(guó)家針對(duì)電網(wǎng)出現(xiàn)的這一矛盾開(kāi)發(fā)成功空調(diào)蓄冷系統(tǒng)，將空調(diào)高峰用電轉(zhuǎn)移到低谷用電，既可緩解高峰電力不足，又可利用夜間氣溫低、制冷單耗小的有利因素節(jié)約用電，為中央空調(diào)的合理用能找出了一條有效途徑。中央空調(diào)采用蓄冷系統(tǒng)的原理為：利用夜間電網(wǎng)多余的谷荷電力繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)制冷機(jī)制并以不同的媒體狀態(tài)與形式儲(chǔ)存起來(lái)，在白天用電高峰時(shí)將冷量取出提供空調(diào)服務(wù)，從而避免中央空調(diào)爭(zhēng)用高峰電力。最常見(jiàn)的儲(chǔ)冷空調(diào)主要有兩大類(lèi)：即水蓄冷和冰蓄冷。有關(guān)資料表明，水蓄冷的儲(chǔ)能轉(zhuǎn)換效率高達(dá)90%，比其它幾種儲(chǔ)能技術(shù)轉(zhuǎn)換效率高10～25%，其具有投資省，技術(shù)要求低，維修費(fèi)用少，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)全削峰時(shí)造價(jià)遠(yuǎn)低于冰蓄冷全削峰時(shí)造價(jià)[1]。因此，采用水蓄冷技術(shù)不但可節(jié)約電費(fèi)，還可改善安全性。本文以一幢通信機(jī)樓的空調(diào)系統(tǒng)為研究對(duì)象，提出水蓄冷空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案和運(yùn)行策略，并與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性分析和比較。

1　水蓄冷原理

水蓄冷就是利用水的顯熱進(jìn)行冷量?jī)?chǔ)存[2]。具體來(lái)講，就是利用4～7℃的低溫水進(jìn)行蓄冷。這種蓄冷方式優(yōu)點(diǎn)是：節(jié)省投資，技術(shù)要求低，維護(hù)費(fèi)用少，可使用常規(guī)空調(diào)制冷機(jī)組。

水蓄冷技術(shù)適用于現(xiàn)有常規(guī)制冷系統(tǒng)的擴(kuò)容與改造，可以在不增加或少增加制冷機(jī)容量的情況下提高制冷能力。另外，水蓄冷系統(tǒng)可利用消防水池、蓄水設(shè)施或建筑物地下室作為蓄冷槽，從而進(jìn)一步降低系統(tǒng)的投資，提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性。

水蓄冷系統(tǒng)分為自然分層蓄冷、多槽式蓄冷、隔膜式蓄冷三種類(lèi)型。

2　系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1工程概況

某通信機(jī)樓數(shù)據(jù)中心一期工程包括IDC機(jī)房和配套動(dòng)力中心兩個(gè)單體建筑，總建筑面積約為17571.86m2。IDC機(jī)房樓地上4層，建筑面積為14898.27m2，建筑總高度為23.6m（室外地坪至屋頂結(jié)構(gòu)面層高度）；動(dòng)力中心地上2層，建筑面積約2673.59m2。建筑總高度15.3m（室外地面至屋頂結(jié)構(gòu)面層高度）。

空調(diào)主機(jī)選用1100RT的離心式冷水機(jī)組，冷凍水進(jìn)水溫度12℃、出水溫度7℃，冷卻水進(jìn)水溫度32℃、出水溫度37℃。近期安裝3臺(tái)（2用1備），遠(yuǎn)期安裝4臺(tái)（3用1備）。此外配有相應(yīng)的冷凍水泵、冷卻水泵、補(bǔ)水泵、冷卻塔、水處理設(shè)備等，其中冷卻塔放置在屋面，其他設(shè)備放置在一樓的冷凍站內(nèi)。

2.2數(shù)據(jù)中心機(jī)房現(xiàn)有條件

2.2.1供電局電價(jià)政策

為鼓勵(lì)調(diào)峰用電，充分利用現(xiàn)有的電力資源，東莞市提出了一系列的鼓勵(lì)措施，如推行峰谷分時(shí)電價(jià)政策，分時(shí)電價(jià)如表1所示。

表1　蓄能峰谷分時(shí)電價(jià)表

2.2.2機(jī)房使用狀況

（1）按初步設(shè)計(jì)：各樓層通信設(shè)備布置數(shù)量如表2所示。

表2　各樓層通信設(shè)備布置數(shù)量

（2）預(yù)估的各年度機(jī)柜投入使用情況如表3所示。

表3　預(yù)估各年度機(jī)柜投入使用情況

2.3水蓄冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

水蓄冷是對(duì)空調(diào)系統(tǒng)低谷用電時(shí)間內(nèi)，充分蓄冷以便獲得更多的廉價(jià)冷量，因此要增加蓄冷主機(jī)及蓄冷水箱，增加一次性投資，但可以獲得運(yùn)行費(fèi)用的節(jié)約，根據(jù)很多工程實(shí)例的總結(jié)，我們認(rèn)為當(dāng)峰谷電價(jià)比為2.5時(shí)推薦使用蓄冷技術(shù)，當(dāng)峰谷電價(jià)比為3.0以上時(shí)強(qiáng)烈推薦，本工程峰谷電價(jià)比為3.14，可放心使用蓄冷技術(shù)。

蓄冷水箱可考慮要作冗災(zāi)系統(tǒng)，提高制冷系統(tǒng)的安全性，板換要加大（因瞬時(shí)放冷量加大），共3臺(tái)板換及泵和管路系統(tǒng)。經(jīng)當(dāng)?shù)叵谰衷S可，可與消防水池共用，此項(xiàng)原因可減少投資。（因冗災(zāi)所需體積較小，水池可劃分兩個(gè)，其中一個(gè)與消防共用）因此回收期可縮短。蓄冷系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)指標(biāo)如表4所示。

表4　蓄冷系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)指標(biāo)

本設(shè)計(jì)的總體水蓄冷系統(tǒng)流程圖如圖1所示。

圖1　水蓄冷系統(tǒng)流程圖

2.4水蓄冷系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析

制冷主機(jī)4臺(tái)，3用1備，可實(shí)現(xiàn)滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)高峰期時(shí)段可使用谷期所蓄的冷量。按該設(shè)計(jì)，不需要增加主機(jī)數(shù)量，只需要建設(shè)一個(gè)3300m3的蓄冷池，增加蓄冷泵、放冷泵及板式換熱器，根據(jù)目前情況，將蓄冷池建在室外空地或在建筑物地下設(shè)水池。蓄冷溫度4～5℃，盡量減少水池體積，減少一次性投資。

按目前的模型考慮，節(jié)約電費(fèi)情況如表5所示。

表5　節(jié)約電費(fèi)情況說(shuō)明

本方案投資估算如表6所示。

表6　投資估算

由表5可知，每年節(jié)約電費(fèi)240.42萬(wàn)元，由表6可知該項(xiàng)目投資為626萬(wàn)元，因此，收回成本僅需要大約兩年半的時(shí)間。

2.5安全性分析

當(dāng)機(jī)房?jī)陕肥须娡ｋ娗也糠钟蜋C(jī)故障不能開(kāi)啟時(shí)，按機(jī)房各期設(shè)計(jì)，UPS電源可以供電1h，開(kāi)關(guān)電源可供電3h。此時(shí)，可通過(guò)小容量移動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組對(duì)放冷泵和精密空調(diào)供電，實(shí)現(xiàn)部分空調(diào)的繼續(xù)工作，保障重要通信機(jī)房或者重要IDC機(jī)房在緊急狀態(tài)下的運(yùn)行。

3　結(jié)語(yǔ)

在整個(gè)建筑能耗增加中，空調(diào)系統(tǒng)占有非常關(guān)鍵的部分，尤其是通信行業(yè)的設(shè)備機(jī)房，其用電量日趨增大，有著很大的節(jié)電和環(huán)保改善潛力。

空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要考慮節(jié)能和節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用兩個(gè)方面，數(shù)據(jù)中心是耗能大戶(hù)，采用水蓄冷技術(shù)雖然不能節(jié)能，但在平衡電網(wǎng)峰谷負(fù)荷及節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用方面有著重大意義，在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，我們已經(jīng)成功運(yùn)用水蓄冷技術(shù)，首次增加的投資在4年左右能全部收回，從數(shù)據(jù)中心主要設(shè)備15年的使用壽命看，有著巨大的經(jīng)濟(jì)效益，在峰谷電價(jià)大的地區(qū)值得推廣。

通信機(jī)房?jī)?nèi)空調(diào)系統(tǒng)的能耗占約45%，而空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)形式是否恰當(dāng)直接影響空調(diào)系統(tǒng)的能耗大小。所以從機(jī)房設(shè)計(jì)一開(kāi)始就要對(duì)空調(diào)系統(tǒng)重視起來(lái)，選擇合適的空調(diào)系統(tǒng)形式和送風(fēng)形式，最大程度地節(jié)省電能，響應(yīng)國(guó)家的節(jié)能政策，以減輕企業(yè)運(yùn)行維護(hù)負(fù)擔(dān)和機(jī)樓對(duì)環(huán)境的壓力，向綠色節(jié)能建筑發(fā)展。

[1]王崢.水蓄冷空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及經(jīng)濟(jì)性分析[J].華北電力大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，34（2）：130.

[2]于航，渡邊俊行.大溫差水蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的工程應(yīng)用實(shí)例[J].暖通空調(diào)，2002，32（3）：66～69.

TU83

A

1673-0038（2015）34-0259-02

2015-6-10

郭彥玲（1986-），女，助理工程師，碩士，主要從事暖通空調(diào)設(shè)計(jì)工作。