某办公建筑冰蓄冷空调系统毕业设计.doc
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1、 毕业设计(论文)说明书 I 装 订 线 摘摘 要要 长沙市某办公建筑的冰蓄冷空调系统的设计,本设计主要是围绕冰 蓄冷的冷源部分而进行的。 为平衡电网负荷、削峰填谷结合长沙市实行的谷峰电价政策,对 冰蓄冷空调系统与常规的空调系统的经济性进行分析比较从而确定了此 建筑适合应用冰蓄冷空调系统。通过对该建筑的冷负荷计算和冷负荷的 分布情况的分析,从而确定了冰蓄冷空调系统宜采用的运行策略,工作 模式和运行控制方案进而确定了其机组容量和蓄冰槽的容量。此冰蓄冷 空调系统采用的是风机盘管加新风系统,其中新风系统不负责室内负荷 把室外空气处理到室内的等焓状态点而送入室内。最后,在讨论冰蓄冷 空调系统的经济性时
2、对冰蓄冷空调系统的能耗情况和经济性进行了整体 的分析和比较。 关键词关键词: 办公建筑 冰蓄冷 空调系统 经济性分析 毕业设计(论文)说明书 II 装 订 线 ABSTRACT The graduation project designs air conditioning systems with ice storage for XX official building in Changsha City, this design mainly is revolves the ice storage the cold heat sink partial to carry on. For bala
3、nces the electrical network load, to unify the valley peak electrovalence policy which Changsha implements, gathered the air- conditioning system with ice storage and the conventional air-conditioning system efficiency to the ice carries on the analysis comparison thus to determine this construction
4、 suited using the air conditioning systems with ice system. Through to this building cold load calculation and cold load distributed situation analysis, thus had determined the ice storage the movement strategy which the air-conditioning system with ice storage suitably used, the working pattern and
5、 the operating control plan then had determined its unit capacity and ice storage capacity. This air conditioning systems with ice storage is uses of the air blower plate tube adds the new atmosphere system, new atmosphere system is not responsible for in the room to shoulder the outdoor air process
6、es to the room in some to enthalpy condition sends in the room. Finally, air-conditioning system with ice storage when the discussion ice the efficiency air-conditioning system with ice the energy consumption situation and the efficiency has carried on the whole analysis and the comparison. Key word
7、s: air-conditioning system, ice storage, economic analysis, building of office 毕业设计(论文)说明书 共 3 页 第 1 页 装 订 线 目目 录录 1 绪绪 论论 .1 1.1 冰蓄冷空调技术的社会背景.1 1.2 冰蓄冷空调的发展历史和现状.1 1.3 冰蓄冷空调系统介绍.2 1.3.1 冰蓄冷空调的基本概念.2 1.3.2 冰蓄冷系统的分类.4 1.3.3 冰蓄冷系统的运行方式.4 1.3.4 冰蓄冷系统的工作模式.5 1.3.5 低温送风空调.8 1.4 冰蓄冷在制冷空调中的发展趋势.9 1.4.1 建立与
8、冰蓄冷相结合的低温送风空调系统.9 1.4.2 开发新型的蓄冷技术和设备.9 1.4.3 建立区域性蓄冷空调供冷站10 1.5 应用蓄冷空调技术的意义10 2 建筑概况建筑概况 .12 2.1 项目名称12 2.2 设计依据12 2.3 工程概况12 2.3.1 建筑物概况12 2.3.2 建筑的围护结构的情况14 2.4 室内外设计参数的确定15 2.4.1 室外空气计算参数15 2.4.2 室内空气设计标准15 3 设计方案论证设计方案论证 .16 3.1 夏季设计日空调冷负荷16 3.2 蓄冷系统的运行策略和工作模式以及工作流程17 3.2.1 蓄冷系统运行策略17 3.2.2 冰蓄冷空
9、调设计模式的选定17 3.2.3 冰蓄冷空调系统的流程配置18 3.3 设备的确定18 3.3.1 制冷机组的确定18 3.3.2 蓄冷设备容量确定18 3.4机组运行情况的确定 .19 3.5 蓄冷介质与蓄冷系统形式选择20 3.5.1 蓄冷介质的选取20 3.5.2 蓄冷形式的选取21 3.6 设备的选择:21 毕业设计(论文)说明书 共 3 页 第 2 页 装 订 线 3.6.1 冷源设备的选择21 3.6.2 蓄冰设备的选择21 3.6.3 其他设备的选择计算22 3.7 方案的比较及经济分析与结论23 3.7.1 方案一:螺杆水冷式冷水机组23 3.7.2 方案二:螺杆水冷式双工况冷
10、水机组+蓄冰设备.24 3.7.3 方案三:风冷式螺杆冷水机组+蓄冰设备.25 3.7.4 方案比较(采用价值分析法)26 3.7.8 冰蓄冷系统的回收年限28 3.7.9 结论和建议28 4 冷负荷的计算冷负荷的计算 .30 4. 1 房间冷负荷的构成 .30 4.2 房间湿负荷的构成30 4.2.1 房间的湿量由下列各项构成:30 4.2.2 湿负荷计算30 4.3 空调系统冷负荷的构成31 4.4 冷负荷计算31 4.4.1 通过墙体、屋顶的传热形成的冷负荷31 4.4.2 通过窗户的瞬变传热的冷负荷31 4.4.3 通过窗户的日射得热的冷负荷31 4.4.4 通过设备、照明、人体形成的
11、逐时冷负荷32 4.4.5 新风冷负荷32 4.5空调系统的设计与分析 .32 4.5.1 风机盘管的选择34 4.5.2 新风机组的选择35 5 冷源系统设计与分析冷源系统设计与分析 .37 5.1 确定典型设计日的空调冷负荷37 5.2 选择蓄冷装置的形式和模式及运行策略38 5.2.1 蓄冷装置的形式的选取38 5.2.2 选择冷源蓄冷模式和运行策略38 5.3 进行蓄冷冷源设计并确定它的运行控制方案39 5.3.1 确定制冷主机和蓄冷装置的容量39 5.3.2 蓄冷设备容量确定39 5.3.3 机组运行状况的确定及负荷分布情况40 5.3.4 制冷机组的选取42 5.3.5 蓄冰设备的
12、选择:43 5.3.6 系统流程设计43 5.4 冰蓄冷空调系统的水力计算与集成44 5.4.1 乙二醇初级泵系统的水力计算与选择44 5.4.2 乙二醇次级泵系统的水力计算与选择.45 5.4.3 低位乙二醇膨胀水箱的选择计算47 毕业设计(论文)说明书 共 3 页 第 3 页 装 订 线 5.4.4 冷冻水系统的水力计算与设备选择47 5.4.5 冷却水系统的水力计算与选择51 5.5 冰蓄冷空调系统的运行控制53 5.5.1 运行策略53 5.5.2 控制策略53 5.5.3 淡季的空调运行控制54 6 冰蓄冷空调系统的全年能耗分析冰蓄冷空调系统的全年能耗分析 .56 6.1 装机电功率
13、统计 56 6.2 年耗能量分析56 6.2.1 蓄冷空调的工程的夜间的年能耗56 6.2.2 蓄冷空调工程的日间的年能耗:56 6.2.3 蓄冷空调工程的年能耗57 7 方案的比较和经济分析方案的比较和经济分析 .58 7.1 分为如下三种方案进行比较分析.58 7.1.1.方案一:螺杆水冷式冷水机组.58 7. 1.2 方案二:螺杆水冷式双工况冷水机组+蓄冰设备 .59 7.1.3 方案三:风冷式螺杆冷水机组+蓄冰设备 61 7.2 三种方案的寿命周期成本分析 62 7.2.1 年经营费的计算和比较 .62 7.2.2 各方案的功能项目评分与功能评价指数汇总 .63 7.2.3 各方案的寿
14、命成本指数 Gi63 7.2.4 各方案的寿命周期价值指数 Vi的计算.64 7.3. 冰蓄冷设计方案下的经济性评价 .65 7.3.1 采用峰谷比为 3:1 的回收周期.65 7.3.2.采用峰谷比为 4:1 的回收周期.65 结结 论论 67 致致 谢谢 68 参考文献参考文献 69 附附 录录 70 毕业设计(论文)说明书 共 78 页 第 1 页 装 订 线 1 绪绪 论论 1.1 冰蓄冷空调技术的社会背景冰蓄冷空调技术的社会背景 环境污染和能源危机已成为当今社会的两大难题,如何合理的利用能源为人类 创造现代生活已经成为当今社会的共识。在人类共同警视的时期,蓄能空调应运而 生。随着社会
15、的发展电力工业作为国民经济的基础产业,以取得了长足的发展。但 是,电力的增长仍然满足不了国民经济的快速发展和人民生活用电的急剧增长的需 要,全国缺电情况仍未得到根本的改变。目前电力供应紧张表现在以下两点: (1)电网负荷率低,系统峰谷差加大,高峰电力严重不足致使电网经常拉闸限 电。电网的峰谷差占高峰负荷的比例已高达 25%30%。随着用电结构的变化,工 业用电比重相对减少,城市生活商业用电快速增长,达成电网高峰限电,低谷电用 不上的问题也越来越突出。 (2)城市电力消费迅速,而城市电网不能适应,造成有电送不出,配不上的局 面。 解决电力不足的问题,一方面是靠增加对电力的投入,加快电力建设的步伐
16、,多装 机组;另一方面还要继续坚持开发与节约并重的能源开发的工作方针,加强计划用 电和节约用电,通过经济的、技术的、行政的和法律的手段,鼓励用户节约用电, 移峰填谷,充分利用电力资源,大力开发低谷用电。为鼓励用户削峰填谷,电力部 门同地方制订了峰谷电价政策,将高峰电价与低谷电价拉开,使低谷电价只相当与 高峰电价的 1/21/5,鼓励用户使用低谷电,这项政策目前已在部分地区实施, 并将推广至全国。 在电力供应紧张的情况下,峰谷电价政策的实施,为蓄冷空调技术提供了广 阔的发展前景。 1.2 冰蓄冷空调的发展历史和现状冰蓄冷空调的发展历史和现状 自古以来人民就懂得使用天然冰保存食物和改善环境。采用人
17、工制冷的空调 蓄冷大约出现在 1930 年前后,那时的蓄冷只是着眼于减少制冷机容量和制冷设备 的购置费用。随着设备制造业的不断发展,制冷机的成本大幅度降低,节省购置费 用渐渐的失去了吸引力。相反,蓄冷装置成本高及电耗多的不利因素却突出起来, 以致使该项技术的应用陷入了相当一段停滞期。 自七十年代世界能源危机以来,各国政府都十分重视开发新能源与“节省能源” ,促使了蓄冷技术的迅速发展。美国、加拿大、日本和欧洲一些国家率先将冰蓄冷 技术引入到建筑空调系统里来,积极开发蓄冷设备与蓄冷系统,实施的工程逐年成 毕业设计(论文)说明书 共 78 页 第 2 页 装 订 线 倍增多。在日本近年来积极引进蓄冷
18、技术,大力开展冰蓄冷技术的研究与开发应用, 到 1989 年美国、日本、加拿大等国从事冰蓄冷系统开发和冰蓄冷专用制冷机生产 的公司多达 49 家;美国提出将在 1997 年将空调蓄冷技术普及应用到 99%的宏伟目 标;根据有关统计 1990 年北美冰蓄冷空调系统的投资占当年新增暖通空调系统总 投资的 24.2%; 我国台湾省自 1984 年建成第一个冰蓄冷空调系统以来,蓄冷空调系统发展很 快,由 1992 年 33 个蓄冷空调系统,到 1993 年为 142 个,到 1994 年就已建成 225 个蓄冷空调系统,总冷量高达 2009000Kwh;移稼高峰用电超过 52000Kw,用户每年 节省
19、台币达 3.1105 万元; 九十年代,我国大陆地区蓄冷技术也得到了发展,首先中电深圳工贸公司在办 公楼中应用了法国的冰球式蓄冷系统,使装机容量降低 45%以上;北京西冷工程公 司开发研制的有压式齿球蓄冷器已获国家专利并用在北京日报社综合楼和广州市面 上某办公楼的空调系统中,取得了良好的社会效益和经济效益;同时浙江国祥制冷 工业公司推出了完全结冻式冰蓄冷系统在浙江诸暨百货大楼实行了国产大型冰储冷 首例中央空调系统,仅用一年时间就完成了设计施工任务,并于 1995 年 8 月 10 日 调试成功投入运行。储冰蓄冷国产化的成功,克服了冰储冷中央空调投资大的缺点, 对推广冰蓄冷空调事业起到很好的促进
20、作用; 国家计委、国家经贸委和电力工业部联合提出到 2000 年将转移 100012000 万 Kw 的尖峰负荷到低谷使用,这将为国家节省 150250 万元的资金,这是节能节 电中一项利国利民的重大创举;据统计,就北京市面上目前拥有集中空调的宾馆与 写字楼约 250 座,商场约 50 家,空调负荷约 3040 万 kw,这是些负荷具有较大的 冰蓄冷空调前景,即具有很大的削峰填谷的潜力,联系到全国冰蓄冷空调的前景更 加是宏伟壮观。 由中国制冷学会组织的“第三届海峡两岸制冷空调学术交流会- 冰蓄冷空调技术研讨会” 。海峡两岸著名的空调科技工作者、专家教授、欢聚一堂 畅所欲言,共同探讨研究:(1)
21、.冰蓄冷技术在制冷空调工程中的应用前景与发展 趋势;(2).冰蓄冷技术应用的环境及匹配的设备;(3).冰蓄冷技术的新工艺和 新设备;(4).衡量和推广冰蓄冷技术(设备)先进性指标;(5.冰蓄冷工程应用 实例总结等问题,这将会大大地促进海峡两岸冰蓄冷技术的迅速发展。 1.3 冰蓄冷空调系统介绍冰蓄冷空调系统介绍 1.3.1 冰蓄冷空调的基本概念冰蓄冷空调的基本概念 空调系统不需要能量或用能量小的时间内将能量储存起来,在空调系统需求大 量的冷量时,就是利用蓄冰设备在这时间内将这部分能量释放出来。根据使用对象 和储存温度的高低,可以分为蓄冷和蓄热。 结合电力系统的分时电价政策,以冰蓄冷系统为例,在夜
22、间用电低谷期,采用 毕业设计(论文)说明书 共 78 页 第 3 页 装 订 线 电制冷机制冷,将制得冷量以冰(或其它相变材料)的形式储存起来,在白天空调 负荷(电价)高峰期将冰融化释放冷量,用以部分或全部满足供冷需求。每 1 千克 水发生 1的温度变化会向外界吸收或释放 1 千卡的热量,为显热蓄能;而每 1 千 克 0冰发生相变融化成 0水需要吸收 80 千卡的热量,为潜热蓄能。很明显,同 一物质的潜热蓄能量(相变温度)大大高于显热蓄能量(1温差),因此采用潜热蓄 能方式将大大减少介质的用量和设备的体积。 冰蓄冷空调系统主要就是利用水结成冰的潜热进行工作,原理工作示意图如图 1-1。 图图
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