蓄冰空調系統的調試與研究

宋琦

【摘要】吳中路61#工程冷源采用蓄冰空調系統。系統使用至今，運行穩定，效果良好，達到了設計指標，滿足用戶的使用要求。本文就系統調試時一些關鍵技術要點及發現的問題進行了分析與研究，希望可以給施工方帶來一點小小的幫助。

【關鍵詞】蓄冰空調系統;系統調試

蓄冰系統是利用電機壓縮制冷劑，使之成冰，并利用蓄冰的熱力性能，將冷量儲存起來。由于電力系統在夜間處于低估期，利用該時段的電力特性，可以達到錯峰用電，節省用電費用。通常，因為夜間的用電量較小，所以電力負荷也比較低，此時適宜啟用電動制冷機進行制冷，從而使蓄冷介質迅速結冰。然后，發揮蓄冷介質的潛熱功能。蓄冷系統的工作原則是在低谷用電時期啟動主機來制冰，在高峰用電時通常不啟用或者很少啟用雙工況制冷主機，同時，會盡量減少主機的啟動與關閉次數，這樣方能確保系統內前一天的冰能全部融化。因此，系統調試的好壞直接影響到該系統的功能實現及使用效果。

1、工程概況

吳中路61#項目1#樓大樓空調系統主要采用蓄冰制冷循環系統，制冷壓縮機組采用并聯運行方式，壓縮機形式是雙工況螺桿壓縮機，單臺制冷量約為550KW，總制冰量約310KW，考慮用電成本及壓縮機運行工況，設置制冷時段在電力的低谷期（22：00-6：00）.最主要的冷源是蓄冰系統，結合經濟學和蓄冰率的角度，將蓄冷時間控制為8個小時，即晚上十點到次日早上六點。同時，啟用并聯系統，并設計兩臺雙工況螺栓冷水機組，每一臺的制冷量是550kw，平均制冰量是310Kw。

通過壓縮機的電動調節閥DF3設置溫度調節，設置溫度范圍在-6～-2.6°C，每天蓄冰裝置獲得的制冷量大約在5400KWH，用于日常冷量的供熱需求。

2、冷凍機放布局

冷凍機房（含控制室）面積290平方米。機房內主要設備如下：

該系統所采用的低溫冷媒是體積濃度為27%的乙二醇，在供冷期間，冷媒的溫度是3.5到8.5攝氏度。通常要運用一臺板式換熱器實施換熱，然后，給空調提供冷凍水，供水溫度是5攝氏度，回水溫度是12攝氏度。其次，每一臺冷水機組會配套一臺冷卻水循環泵、乙二醇初級循環泵、板式換熱器。再次，會將板式換熱器。蓄冰裝備、水泵與冷水機組安置在地下的制冷機房里，同時，為每一臺冷水機組設置一臺冷水塔。

該系統組成有冷水機組，冷卻水泵，蓄冰裝置，板冷換熱器，主要設備布置在地下壓縮機房內。單臺冷水機組配置一個冷卻塔，冷卻塔布置在5層裙房屋上。冷水機組采用27%的乙二醇作為冷媒介質，冷媒溫度設定在3.5°C～8.5°C，冷媒水通過循環水泵至壓縮機，熱量控制通過板式冷卻器換熱。蓄冰系統冷源運行時，主要有四種工況：主機制冰、主機單供冷、盤管單融冰、主機融冰聯合供冷，這是整個調試的關鍵。

3、系統調試要點與研究

3.1 主機制冰模式的調試

通常，在制冰過程中，因為乙二醇的溫度變化非常大，所以會設置兩個乙二醇泵的頻率，在制冰初期，會通過控制程序將乙二醇泵的頻率設置在合理范圍內，與此同時，會將雙工況主機的出口溫度設計成-5.6℃，溫度設置可調，然后，再開始制冰。

需要注意的是，如果雙工況主機的乙二醇出口溫度在-6.5℃以下，或者蓄冰裝置的出口溫度低于5.0℃（可調）時需設定制冰模式停止。

3.2 主機單供冷工況調試模式

目前，主機單制冷通常基于非標準工作模式，如果只是在夜間沒有蓄存冰量或者蓄冰裝置出現故障以及蓄存冰量已經用完，此時，就需要采用人工模式進行干預和完成（如果干預是指僅進行工況切換操作）。其次，對于雙工況主機來講，為控制程序設置乙二醇泵以便于為主機單獨供冷工況的頻率。

如果系統的冷負荷較大需要常規主機+雙工況主機運行供冷，常規主機按常規方式運行供冷（主機冷凍水出口溫度設定為5℃）。

3.3 調試融冰供冷模式

如果系統已經發出融冰供冷指示，就會立刻關閉制冷主機系統，由融冰來提供所有冷量。

融冰模式時，系統給出停機信號，融冰系統對主空調系統提供能量。系統的運行順序為：開啟、關閉相應電動閥→乙二醇泵。其中乙二醇泵控制空調系統5℃（可調）的供水溫度。

系統調試時，主要把控閥門的正確切換。

3.4 主機與蓄冰裝置聯合供冷工況模式的調試

此工況的調試分主機優先和融冰優先兩種情況。

主機優先時，主機按常規方式運行供冷（常規主機冷凍水出口溫度設定為5℃）。冰蓄冷系統：開啟相應電動閥，保證3.5℃乙二醇供液溫度，根據冷負荷的變化狀況來調節閥門，將冷凍水的供水溫度控制為5℃，同時，將雙工況的主機出口溫度設置為3.5℃，充分保證主機不卸載運行，從而保證供水溫度。

融冰優先模式是在部分負荷下（實際上也是空調運行的大部分時間）同時主機也需運行供冷的情況下將所蓄的冰量全部用完。

常規主機按常規方式運行供冷（常規主機冷凍水出口溫度設定為5℃）。

當系統冷負荷較大，需要運行2臺主機時，雙工況主機乙二醇出口溫度設置為約5.0℃（根據負荷及所需融冰量可調），將乙二醇供液溫度設置為3.5℃，在雙工況主機卸載運行的同時也提高進入蓄冰裝置的乙二醇溫度，提高蓄冰速度，從而在保證乙二醇供液溫度的同時將所蓄的冰量全部用完。

當系統冷負荷減小時，停止雙工況主機的運行，常規主機冷凍水出口溫度仍設置為5℃，將乙二醇供液體溫度設置為3.5℃（可調，可設置為4.0℃）。

當系統需要雙工況主機運行過程中，程序設定會自動設置乙二醇在該工況運行過程中的頻率，并將出口溫度控制為6.0℃。由控制程序設置乙二醇泵后，在結合供冷工況頻率，將雙工況的主機出口溫度設置成6.0℃。

4、系統調試常見故障及排除

蓄冰系統的核心系統為乙二醇系統，在調試過程中，該系統的故障分析及排除是系統正常運行的關鍵。

4.1主機顯示屏上顯示缺少冷媒水水流循環

冷凍機的載冷劑是冷卻低溫水，制冷壓縮主機的液體是乙二醇。兩者通過板式冷卻器進行熱量交換，通過系統溫控閥設定，確保壓縮機系統溫度恒定。而冷卻水系統形成冷卻塔和水泵循環，確保外圍冷卻系統正常。

因為雙工況主機的載冷劑均為乙二醇水溶液，末端系統的載冷劑是冷凍水，所有需要借助中間通過板式換熱器實施兩種介質的熱交換。

經過檢查，初步判斷可能是冷媒水水流量不足，或系統閥門開啟狀態不足，或管路內部有堵塞，需要清洗。也有可能是冷媒水出口水流保護開關誤動作，或著壓力開關需要調整。冷媒水系統尚未建立循環或者循環水量不足，或者雖然已經建立了水流循環而此時主機冷媒水出口的水流開關的觸點卻出現了誤碼動作。

根據上述判斷，由簡單到復雜對整個系統做如下排查：

查看冷媒水系統該的閥門有沒有全部打開;

查看冷卻水泵的進出口壓力是否處于正常狀態、水泵運轉正常與否;查看水泵的額定電流設置是否正常，如果開機偏高，就需要在開機時調小出水閥，如果開機偏低，就要檢查水路是否存在堵塞問題;

查看膨脹水箱的液位正常與否，系統是否存在缺水問題，自動補水的浮球閥工作正常與否（僅指冷凍水）;

查看機組冷媒水出口的水流開關的觸點工作狀態是否正常，如果存在異常問題，就必須立刻予以解決。最終經過一一排查后，發現主系統上有個閥門無法正常開啟，更換閥門后，系統正常運行。

4.2蒸發壓力過低，常跳低壓

發現上述問題時，主要懷疑是冷媒水流量不足，系統中存在不凝性氣體，蒸器管束存在污漬或者是乙二醇溶液的濃度不正常。因此對整個系統做了如下排查：

查看冷媒水系統該打開的閥門開關正常與否，從觸摸屏上檢查電動蝶閥是否到位，如果未到位，就采用手動法進行調整;

查看冷媒水泵的進出口壓力是否正常，電機的轉動正常與否，如果存在異常問題處理方法與冷卻水泵相同;

查看系統高處的自動排氣閥工作正常與否，如果存在堵塞問題，應立刻關閉閥門，進行拆卸與更換;

查看機組出口的冷媒水溫度和蒸發器制冷劑溫度之間的溫差是否在標準范圍以內，如果超標或者未達到標準，就可能是蒸發器內管束被污染，需要立刻全面清潔蒸發器;

對于雙工況主機要經常檢查乙二醇水溶液的濃度，確保其要規定的范圍內。

最終發現自動排氣閥堵死，更換閥門后，系統正常運行。

總結：

冰蓄冷空調系統經常是運用夜間電網低谷電力來運轉制冷系統制冰和蓄存冷量，在白天電網高峰時期，會向建筑物提高融冰釋冷，滿足空調系統的供冷需求，從而有效提升了能源利用率、改善資源配置方案，這對經濟建設的發展和實現電網的“移峰填谷”頗為重要。