冰蓄冷在酒店空调系统中的应用经济性分析

时间：2025-01-06

龚延旺

摘要：本文以海南某酒店为例，分别采用了冰蓄冷空调系统和常规空调进行系统设计选型，在当地电价优惠政策条件下，比较了两种方案的初投资和运行费用，得出了电价对冰蓄冷系统经济性的影响，可供设计参考。

关键词：冰蓄冷；电价；经济性

1引言

近年我国中大城市电网负荷峰谷用电量存在显著差距，电力部门在中大城市逐步实施分时电价政策，鼓励移峰填谷，充分利用电力资源，而蓄冷空调技术是目前移峰填谷技术中应用最有效的方式之一。国家和许多地方政府电力部门对于蓄冷空调系统大力支持并给予优惠政策。

冰蓄冷空调系统是在夜间利用制冷主机制冰，将冷量以冰的形式蓄存起来，然后在白天根据空调负荷要求释放这些冷量，这样在电力低谷段蓄冰，在用电高峰时期就可以少开甚至不开主机，将电网高峰时间的空调用电量转移至电网低谷时使用，从而利用峰谷电价政策，达到为用户节约电费的目的。

冰蓄冷空调技术之所以得到政府以及工程技术界的重视，重要原因之一是冰蓄冷技术具有卓越的移峰填谷功能，是电力需求侧管理的重要技术手段。

2空调系统负荷分析

以海南某酒店为例，该酒店为豪华地标酒店、公寓式酒店、会展酒店、会展中心、商业中心、电影院、水上乐园等功能为一体的70多万平方米超级酒店群建筑，占地面积约26.5万m2，总建筑面积70多万 m2，地上建筑面积50.48万m2，地下建筑面积20.33万m2（含人防1.28万m2）。空调尖峰冷负荷为4033RT，日供冷负荷70370RTh（供冷时间为24小时）。

设计日夏季空调逐时冷负荷柱状图如下图图1所示：

3海南现行电价政策表

4空调系统设计选型

为了分析比较，分别设计常规空调系统和冰蓄冷空调系统，分述如下：

4.1常规空调系统

选用约克型号为YKHFGDJ15CWE的离心式冷水机组4台，单台制冷量为1000RT，输入功率为666KW。

4.2冰蓄冷空调系统

选用约克型号为YKKQK3H95CUG的双工况螺杆式冷水机组2台和型号为YKKQK3H95CUG的基载主机2台，双工况主机单台空调和蓄冰工况制冷量分别为800RT和609RT，输入功率分别为572KW和535KW；基载主机单台制冷量为800RT，输入功率为572KW。选用蓄冰槽蓄冰量为：609RT*2台*8小时=9744RT。

5冰蓄冷系统运行策略与经济性分析

5.1冰蓄冷系统运行策略分析

为了充分发挥各装置在整个供冷季节转移尖峰时段空调用电负荷的功能和提高整个空调系统的全天运行效率，实现在整个供冷季节省运行电耗、运行电费最省的优化目标，针对建筑物的小时动态冷负荷，对各天的24小时冷负荷分布图进行科学分类，通过优化分析，确定经济运行的多种控制模式。

运行原则：低谷电开足主机制冰，高峰电尽量少开主机，尽可能减少主机的启停次数，主机开启时尽可能在高负荷率下运行，提高系統效率。

冰蓄冷系统运行模式说明：

（1）双工况主机以制冰工况运行蓄冰装置蓄冰模式

（2）双工况主机以空调工况运行单独供冷模式

（3）双工况主机以空调工况运行与蓄冰装置融冰联合供冷模式

（4）蓄冰装置融冰单独供冷模式

设计日冰蓄冷空调运行方式如下图2所示：

5.2电价对冰蓄冷系统的影响分析

选用冰蓄冷空调系统时，采用蓄冰转移峰电节约运行费用的量取决于峰谷电价本身的价格差，由于空调主机制冰工况下运行时蒸发器冷冻水出口温度一般为-5.5℃，使得机组冷媒R-22蒸发温度下降，导致制冷主机制冷能力和制冷能效比COP值下降。如下图3 R-22冷媒压缩制冷特性曲线示意图所示：常规工况单位冷媒气体的制冷能力为1-4，而蓄冰工况制冷量为1'- 4'。

由于这是冷媒气体的压缩特性，各大主机生产厂家的制冷主机蓄冰工况下制冷能力下降的幅度基本相同，以本项目设备表制冷机组为例，双工况离心机组在常规工况下制冷能力为800冷吨，而在夜间冷冻液温度在-5.6℃时，制冷能力仅为609冷吨，效率仅为常规工况下的609/800=76%，制冷量下降24%，COP大约下降19%。

从三亚市的峰谷电价时段划分可知，夏季高峰夜间低谷电力0.3232元/kWh蓄冰如果应用于其他时段，其他时段的电费必须高于0.3232/81%=0.399元/kWh，另外由于蓄冰和融冰过程中乙二醇溶液泵的耗电（在蓄冰和融冰段都需要运行，一般蓄冰乙二醇溶液泵的功率约占主机功率的5%），加上蓄冰槽的在蓄冰、融冰过程中的保温冷损失，合计约占主机耗电的10%，实际上其他时段的电费必须高于0.399元/kWh *115%=0.459元/kWh时利用低谷蓄冰量才会节省运行费用，而0.459元/kWh < 0.659元/kWh，远小于1.062元/kWh。

因此，由电力政策可见：

与当前0.6432元/kWh的平段电价差为：0.6432-0.459=0.1842元/kWh。即采用冰蓄冷转移平段用电到低谷电每千瓦时可节约0.1842元，节省的比例为28.6%，（=0.1842/0.6432）。

与当前1.0592元/kWh的高峰段电价差为：1.0592-0.459=0.6元/kWh。即采用冰蓄冷转移高峰用电到低谷电每千瓦时可节约0.6元，节省的比例为57%，（=0.6/1.0592）。

6冰蓄冷系统与常规空调系统运行费用比较

6.1冰蓄冷系统设备造价

6.2常规空调系统设备造价

6.2冰蓄冷系统与常规空调系统运行费用比较

7结论：

由上述的分析可以看出：

采用冰蓄冷供冷系统时，相对常规冷水机组方案空调系统初投资增加259.6万元。年运行费用节省76.8万元/年。投资回收年限为3.4年，之后运行费用的节约均为纯利润，按制冷主机使用寿命20年计算，投资收益为 76.8万元/年×（20-3.4）年=1274.9万元。

由于采用冰蓄冷系统可以使得主机大部分时间都处于满负荷工作状态，主机此时COP高，而常规空调系统中主机通常都处于部分负荷状态，COP低。因此，采用冰蓄冷系统节省的运行费用应大于上述数值。

采用冰蓄冷系统，在部分负荷情况下，无须开启空调主机，只需开启空调水泵（变频运行）即可。