广州某制药厂空调水蓄冷节能改造系统设计及经济性分析
制药企业中央空调系统的节能改造
制药企业中央空调系统的节能改造摘要：随着我国科技的不断发展，中央空调的应用已经普及到各个行业。
中央空调是耗电量最大的电器设备之一，在一般情况下，空调的供暖或制冷占每年所用耗电量的一半，因此对于中央空调的节能改造是理所应当的。
为实现国家的可持续发展战略，我们以制药厂中央空调系统的节能改造为例，进行分析研究。
关键词：中央空调系统；节能改造一、前言随着我国科技的不断发展，空调的应用也越来越广泛，然而其耗电量较大，对环境也有一定的影响。
我国建筑行业用电所耗费的电量已经达到全国能源消耗的25%以上，并且还在持续增加。
针对此情况，我们以厂房面积为2000平方米、封闭性强的药厂进行中央空调系统的节能改造分析。
根据生产的需要，药厂需要用蒸汽进行消毒灭菌、用注射用水进行冲洗，对空调的温度要求较高。
例如对中央空调系统水温的采用为冬季49摄氏度，其他季节7摄氏度。
主要有5套组合式空气处理箱、2台190冷吨（1044kW）开利螺杆式冷水机组（1台备用）、2台150m³/h冷却塔（1台备用）、3台35kW冷却水泵（2台备用）、3台35kW 冷冻水泵（2台备用）、1台板式换热器、2台30kW热水泵（1台备用），在改造前空调每年耗电费最低达90万元。
二、一般的改造方法1、排出室外空气的利用针对某些区域的回风完全不回收利用，而其排出室外的空气温度基本都在25℃左右的问题，公司组织相关人员研究在尽可能减少改造费用的前提下利用好这部分冷空气。
经研究讨论发现：在排风口不远处有一台冷库用的机组，夏天由于机组周围环境气温较高经常造成压缩机高压太高，相当费电而且对机组不利。
综合考虑后，决定将厂房里排出的空气引到冷库机组冷凝器旁，对着冷凝器吹，整个改造只花费了一千多元钱。
经过这一改造解决了冷库机组高压太高的问题，冷库降温也比原来快了很多，排出的空调冷气得到了充分的利用。
2、由于每年7、8、9月的温度过高，冷却塔的效果不佳，一般情况下从冷却塔回流到冷凝器的冷却水温高达三十多度，同时冷水机组的排气压力的大小也影响电量的使用情况，冷水机组的排气压力很高，会耗费很多电能。
水蓄冷系统节能中央空调工程设计分析
水蓄冷系统节能中央空调工程设计分析摘要：在进行水蓄冷系统节能中央空调系统设计时, 须准确的分析建筑物空调负荷特点, 并计算建筑物的逐时负荷, 然后根据计算负荷的特点和运行方式来确定主机选型和控制方案, 目的是减少设备的装机容量, 满足各运行时段的负荷需求, 保证主机效率, 充分利用水蓄冷系统装置的优势, 减少系统的能耗。
进行系统设计时, 须结合系统的运行特点, 从系统全局的观点来考虑各设备的匹配和综合效能, 在设计建模的过程中, 需要在满足建筑空调需求的约束条件下, 实现运行费用目标函数最小的目标。
水蓄冷系统节能设计需要实现满足经济、可靠、灵活、高效的设计要求。
关键词:水蓄冷;空调；节能;设计;一、水蓄冷技术中央空调系统简介水蓄冷中央空调系统是用水为介质，将夜间电网多余的谷段电力（低电价时）与水的显热相结合来蓄冷，以低温冷冻水形式储存冷量，并在用电高峰时段（高电价时）使用储存的低温冷冻水来作为冷源的空调系统。
常规电制冷中央空调系统分为两大部分：冷源和末端系统。
冷源由制冷机组提供6 ℃～8 ℃冷水给末端系统，通过末端系统中的风机盘管，空调箱等空调设备降低房间温度，满足建筑物舒适要求。
采用蓄冷空调系统后，可以将原常规系统中设计运行8 h或10 h的制冷机组压缩容量35%～45%，在电网后半夜低谷时间（低电价）开机，将冷量以冷冻水的方式蓄存起来，在电网高峰用电（高价电）时间内，制冷机组停机或者满足部分空调负荷，其余部分用蓄存的冷量来满足，从而达到“削峰填谷”，均衡用电及降低电力设备容量的目的。
图 1 水蓄冷改造项目的系统原理图二、节能效益分析2.1用户效益水蓄冷系统可以大幅度降低用户的空调运行电费，降低经营成本。
蓄能系统的用电策略是：在低电价时段制取冷（热）量储存起来，在相对高电价时段少用或不用电，把储存的能量释放出来使用。
电力部门施行的峰谷时段的电价比可达4∶1，因此由于电价差而节省的运行电费达30%～70%。
蓄冰空调系统与经济节能技术分析
蓄冰空调系统与经济节能技术分析发布时间：2023-03-16T01:25:00.843Z 来源：《中国建设信息化》2023年第1期作者：臧棣[导读] 空调蓄能技术是九十年代以来在国内兴起的一门实用综合技术臧棣中铁建投（广州）发展有限公司广东广州 511400摘要：空调蓄能技术是九十年代以来在国内兴起的一门实用综合技术。
可以对电网的电力起到移峰填谷的作用，有利于整个社会的优化资源配置。
同时，由于峰谷电价的差额，可以使用户的空调系统运行电费下降。
空调系统的后期运行电费是大厦管理的主要费用支出，采用蓄冰空调技术是否能为后期的物业管理起到一定的经济效益，并积极应付近年来国内普遍出现的电荒现象，是本文重点探讨的内容。
关键词：蓄冰空调系统节能技术一. 蓄冰空调的概况：1. 原理：蓄能空调，就是利用蓄能设备在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，在空调系统需求量大的时间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，在夜间用电低谷期，采用电制冷机制冷，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。
潜热（冰）蓄能是利用物质发生相变将所吸收或释放的热能储存起来，而显热（水）蓄能则是将物质发生温度变化时所吸收或释放的热能储存起来。
例如，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。
2.发展：早在几千年前，我国《诗经》中就有“凿冰冲冲，纳于凌阴”的记载，当时还没有机械制冷，我们的祖先利用大自然的造化将冬天的冰储存起来到夏天使用，这应该是最古老的蓄冰工程了。
XX医疗用品生产开发公司水蓄冷节能解决方案
广州百特侨光医疗用品有限公司水蓄冷节能方案目录一、项目基本概况 (2)1、业主概况 (2)2、机组概况 (3)二、设计依据 (3)三、水蓄冷系统简介 (4)3.1概述： (4)3.2 工作原理 (4)3.3 优点 (5)四、布水系统介绍 (5)4.1 温度分层原理 (5)4.2 布水器设计 (6)4.3 总结 (9)五、水蓄冷系统设计 (9)5.1 概述 (9)5.2蓄冷罐设计 (10)5.3 蓄冷空调系统 (11)5.4蓄冷罐参数 (11)5.5蓄冷节约运行费用 (11)六、投资预算分析 (28)七、投资回收期及总结 (28)7.1 工程模式 (28)一、项目基本概况1、业主概况本工程位于广东省广州市荔湾区宝华路。
本公司主要经营氨基酸注射液体、脂肪乳注射液体、多腔袋输液袋，机器、仪器设备、原材料等2、机组概况广州百特侨光医疗用品有限公司制冷设备站房有3台型号相同的日立水冷螺杆式冷水机组，单台额定制冷量为425RT，单台额定功率为84.7kW；水泵房中有3台相同的冷却水泵，单台额定输入功率为30kW，额定流量为173m3/h,扬程38m；水泵房中有3台型号相同的冷冻水泵，单台额定输入功率为22kW，额定流量为90m3/h,扬程43m。
根据本月17日我司技术人员到贵司考察以及从贵司相关技术人员处得知：贵公司所使用的是大宗工业电价，制冷设备站房中3台冷水机组中有一台作为备用机组使用，3台机组轮流开启每隔一定时间一换。
通常时间开启两台机组，开启两台冷冻水泵和一台冷却水泵，其中冷冻水泵和冷却水泵已经做了变频改造。
机组开启负荷根据末端实际使用来调节。
在此我司再次感谢贵公司给我们提供的制冷设备运行的记录数据，此运行记录对给贵公司的制冷设备进行节能改造具有很大的帮助！根据该公司末端用冷需求、现运行情况及现场实际情况，提出水蓄冷节能技术改造方案，通过谷电蓄冷，峰平电价时段放冷的策略，同时提高机组能效比，达到节约能源费用的目的。
水蓄冷技术在医药厂房中的应用
水蓄冷技术在医药厂房中的应用发布时间：2023-02-13T03:25:54.761Z 来源：《中国科技信息》2022年9月第17期作者：周黄俊[导读] 在现代社会中，建筑能耗占我国总能耗的比例逐年增加周黄俊中国医药集团联合工程有限公司广州分公司510000【摘要】在现代社会中，建筑能耗占我国总能耗的比例逐年增加，而中央空调的能耗经常占建筑能耗的40%以上，在医药类洁净厂房中，该比例将会更大。
另外一方面，在广东地区，为了促进电力负荷移峰填谷，提高能源利用效率，降低企业用电成本，政府有相关鼓励措施，通过以蓄冷电价采用峰平谷电价的方式，以达到社会经济效益与企业效益双赢的局面【关键词】医药厂房水蓄冷高效机房节能水蓄能技术就是在在电力负荷低谷时段，用电动制冷机制冷将冷量以冷水的形式储存起来；或用加热装置制热将热量以热水的形式储存起来，在用电高峰时段，充分释放夜间储存的冷热量，以满足建筑物供冷（供热）的全部或部分需求。
社会、经济效益：热能储存可以有效的与电网调节结合起来，在电力低谷时储存能量，在电力高峰时释放能量，从而少开或不开机组，达到电力“移峰填谷”，平衡电网运行的作用。
蓄能技术的应用，受建筑物使用功能、空调负荷特性、工程所在地能源政策、电力峰谷时间段、投资回收年限等因素的影响和制约，因此水蓄冷方案应该经过技术经济的比较确定。
制冷机房的耗能设备包括冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵，此外再加上冷却塔，可以组成制冷机房能耗系统，其能耗占空调系统能耗的75%。
由于该部分设备布置较为集中，且能耗比例大，因此空调系统的节能重点为制冷机房能耗，故提出制冷机房系统能效比概念，即制冷机房冷水机组提供的制冷量与机房耗电量的比值，是衡量制冷机房系统运行效率高低的综合指标。
制冷机房系统设计能效比即为设计工况下的能效比，制冷机房系统全年能效比则为全年的系统能效比，即全年制冷量与耗电量之比。
在本文中，将结合广东某医药厂房项目，分析如何将水蓄冷技术应用在医药厂房中并提高空调系统能效。
制药厂中央空调系统的节能改造
关键 词：制 药厂 ； 中央 空调 ； 能改造 ； 节 能耗对 比
１ 中央 空 调 系 统
库 机 组 高压 太 高 的 问题 ， 库 降 温 也 比原 来 快 了很 多 。 冷 排 出 的空 调 冷 气 得 到 了充 分 的 利 用 。
该 厂 房 面 积 有２０ ０ ｍ ，密 闭 性 好 。 根据 生产 工 ０ 多 艺 需 要 ， 蒸 汽 进 行 在 线 灭 菌 ， 调 的 负 荷 比较 大 。中 用 空
２３ 过 度季节 的 空调 系统运 行 问题 的解 决 ． 每年４ ｌ月、２ 厂房 内的生产 灭菌会产生库机 组冷凝器 旁， 对着冷凝器吹 。 整个 改 量 的 热 量 ， 风 调 到 最 大 都 无 法 保 持 洁 净 室 的温 度 ， 新 仍
造 只 花 费 了一 千 多 元 钱 。经 过 这 一 改造 确 实 解 决 了冷
２２ 冷 水机 组冷 却温 度过 高 问题 的解 决 ．
每 年 ７ ８ ９ ， 京 的 气 温 太 高 ， 却 塔 的 效 果 不 、、月 南 冷
央空调 系统春 、 、 夏 秋季采 用７℃冷 水， 冬季采用４ ０℃
热水 。
是很好 ，从冷 却塔 回到冷水机组冷凝器 的冷却水温 只
能 到３ ５℃ ， 水 机 组 的排 气 压 力 很 高 ， 很 费 电 ， 经 冷 也 还
但 比起 原 先 补 充 针对有 些区域的空气完全不 回用 问题 ，其排 出室 量 是 比原 来 大 了一 些 ， 也 是 很有 限 的 ， 外 的 空气 温 度 都 在 ２ ５℃ ， 厂 组 织 人 员 研 究如 何 将 这 工 部 分 冷 空 气 利 用 起 来 ， 不 会 花 费 很 多 的 改造 费用 。 又
＿ 备 用 研 ◆ｈｎｅｉ ｏ ｎ 装 应 与 究 ｚａ ｂ ｎ ｎ ｕａｉ ｕｇｉｇ ｇ Ｙｊ ｙｙ ｙ ｕ
某水蓄冷空调系统的设计及经济性分析
某水蓄冷空调系统的设计及经济性分析胡涛;管海凤;董凯军;周群【摘要】A design approach of an air conditioning system with water thermal storage for process cooling of a large industrial building in Guangdong region is presented in this paper. After completion of the project, a detailed economic analysis and calculation on actual operation data is developed. The results show that the month economical rate of electricity charge with this water cold storage system is 34.8%~78.2% compared with traditional air conditioning system. And the total average economical rate of electricity charge is 65.1%. Moreover, this air conditioning system with water cold storage system also has saved 743000 yuan for enterprise after four months of actual operation.%介绍了一种应用于广东地区某大型工业厂房工艺用冷的水蓄冷空调系统的设计方法.该工程竣工后,根据实际运行数据进行了详细的经济性分析计算,结果表明:相比常规空调水蓄冷空调系统的月节费率为34.8%~78.2%,总平均节费率为65.1%,实际运行4个月为企业节省用电费用74.3万元.【期刊名称】《制冷与空调（四川）》【年(卷),期】2017(031)002【总页数】6页(P188-193)【关键词】大工业厂房;工艺冷却;水蓄冷;节费率;运行经济性分析【作者】胡涛;管海凤;董凯军;周群【作者单位】三峡大学机械与动力学院宜昌 443002;中国科学院广州能源研究所广州 510640;中国科学院广州能源研究所广州 510640;广州地铁设计研究院有限公司广州 510010【正文语种】中文【中图分类】TK9水蓄冷技术一般是在夜间电网低谷时运行制冷机，把电能转换为冷量并以低温冷水形式储存在蓄冷结构或容器中，在白天电网峰电时再将储存的冷量取出释放出来供末端用户使用，在峰谷电价政策的前提下，既能达到电力移峰填谷，又能实现运行费用降低的目的[1]。
冰蓄冷空调改造设计及经济性分析
１ ３ ２ ４ ６ ７ ９ ０ １ ５ ８ ｉ Ｉ１２１ ３１ ４１ ５１ ６１ ８ １ ０２ｌ２ ３ ２ ７１ ９２ ２２ ４
１工程概 况
本 企 业 加 工 车 间 厂 房 总 建 筑 面 积 为 ２ ４ ０ 。 调面 积 ２ ０ ｍ。空 调设 计 日峰 ７ ０ ｍ。 空 Ｏ ０ 。 １ 值 冷 量 为 ３ ４ ｋ 。 系 统 冷源 使 用 常 规 电 ３８ Ｗ 本 制 冷 空 调 机 组 ， 台 制 冷 量 为 ｌ ５ ｋＷ ， ２ 每 ９３ 共 台 同 型 号 冷 水 主 机 。 间 主 要 功 能 是 以 精 车
孙 洋 （ 国航 空工 业金 城 集 团南京 机 电液 压工程 研 究 中心 中
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江 苏南 京 ２１ ０ １ ２） １
现状 南 某 业 机组空 统 要 奄专 毫 ＿水冷 调系 进行了 分冰 冷改 文中 介绍了 冰 设计 式及系 造方 结 程 部 蓄 遣， 主要 部分 蓄冷 模 统改 法。 合工
生 产 设 备 运 行 经 济 性 ， 电 力 部 门 实 施 峰 在 谷 分 时 电价 政 策 下 ， 峰 运 行 可 节 省 运 行 调 费 用 ， 在 电 力 需 求 紧 张 时 更 优 化 地 保 证 并 生 产 任 务 正 常 进 行 ， 高 能 源 的利 用 率 。 提 在 冰 蓄 冷 系 统 中 ， 全 部 蓄 冷 ， 图 １ 部 分 有 见 和 蓄 冷 ， 图２ 而 大 多数 实 际 工 程 中采 用 部 见 。 分 蓄 冷 的 方 式 ， 有 少 数 工 程 中 在 其 使 用 只 情 况 特 殊 ， 者 该 地 区 电 力奇 缺 的 情 况 下 或 才 采 用 全 部 蓄 冷 的 方 式 ［。 ２ Ｊ 全 部 蓄 冰 模 式 如 图 １ 示 ， 蓄 冷 时 间 所 其 与 空 调 制 冷 时 间 完 全 错 开 ， 夜 间主 机 在 在 电 力 低 谷 期 全 负 荷 运 行 ， 得 空 调 所 需 要 制 的 全 部 冷 量 。 电 力 高 峰 期 ， 机 不 需 要 运 在 主
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广州某制药厂空调水蓄冷节能改造系统设计及经济性分析
发表时间：2019-05-06T11:41:36.333Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年1期作者：张磊
[导读] 介绍了广州某制药厂水蓄冷改造工程的系统设计及经济性分析，结果表明，对实行峰谷电价政策的地方，水蓄冷系统对既有空调系统的改造有较大的可实施性，具有较大的节省空调运行费用的潜力，初投资回收期短。
张磊
广州城建开发设计院有限公司
摘要：介绍了广州某制药厂水蓄冷改造工程的系统设计及经济性分析，结果表明，对实行峰谷电价政策的地方，水蓄冷系统对既有空调系统的改造有较大的可实施性，具有较大的节省空调运行费用的潜力，初投资回收期短。
关键词：水蓄冷；节能改造；系统设计；经济性分析
引言
随着工业的发展和人们生活水平的进一步提高，空调用户逐年增长，相应的电力消耗增长也很迅速。
由于电力需求的多样性和不确定性，使得按满足客户最大需求设置的发供电能力，在需求低谷时段大量被闲置，不仅增加了发供电成本，而且也增加了客户的电费负担。
为了改善这个状况，国家在各地陆续出台相关政策，实行峰谷电价政策，鼓励用户侧“移峰填谷”。
水蓄冷空调是对既有空调项目的节能改造，响应“移峰填谷”政策的较好方式之一。
本文结合笔者设计的广州某制药厂水蓄冷空调节能改造工程，对水蓄冷空调系统设计进行阐述，对方案的经济性进行简要的分析。
1工程概况
广州某制药厂，包括青霉素楼、头孢楼、综合楼等三栋独立的生产大楼，总空调面积约2万㎡。
各大楼在首层均设有各自独立的制冷机房。
2改造条件
2.1 峰谷电价
该项目申请到的峰谷电价为：谷段（0：00~8：00）0.32元/kwh，平段（8：00~14：00，17：00~19：00，22：00~00：00）0.61元/kwh，峰段（14：00~17：00，19：00~22：00）0.95元/kwh。
2.2 冷源
原各机房各有3台120-225RT不等的螺杆机或数码涡旋模块机，总共装机容量为1614RT。
主机使用年限不长，性能较好。
2.3 水蓄冷罐建造场地
在厂区青霉素生产楼与综合生产楼之间有一绿化带闲置，可建造两个共约4000m³的蓄冷罐。
2.4 末端连接形式
由于早期的空调末端大部分采用三通阀，若采用三通阀，则需要在对冷源进行水蓄冷改造时尚需将每个末端的三通阀改为二通阀。
在现场我们发现，原有的末端均是采用二通阀。
3系统设计
3.1 系统的集成方式
根据冷水机组是否间接供冷，可将水蓄冷系统划分为全开放式、半封闭式和全封闭式三种。
全开放式系统：是指冷水机组在电力低谷时段蓄冷时，通过管路上开关阀动作从外部水系统切入与水池连接的板换以内，待蓄冷完毕，再把冷水机组切出与外部系统相连进行直接供冷，或者水池对末端直接供冷，即不通过板换相连。
国际上通行的做法是在水池液面与系统最高点的垂直距离不超过58米情况下，可以考虑采用全开放式系统集成方法。
在全开放式系统中，由于冷水机组的切入切出，水池液面与系统最高点的垂直距离超过58米（0.6MPa）时，单向受压阀门的密封性、动作灵活性都将受到影响，特别是切断装置关闭不严或误操作情况下，将引发系统内冷冻水急速泄往底部水池，水池溢水可造成地下室电气淹没等安全事故。
因此，国外一般以58米为界，超出此高度，严禁采用此系统集成方式。
半封闭式系统：系统相对高度超过58米，蓄冷用冷水机组不宜切出换热器一次侧，供冷时通过板换进行间接供应，而非蓄冷机组为避免间接供冷带来的制冷效率降低，可设置于换热器二次侧，进行直接供冷。
这种系统中换热器两侧均有冷水机组供冷，称为半封闭系统。
存在峰、平、谷三段电价的地区，有时为了进一步降低第二轮力峰段的运行费用，有必要进行平段循环再蓄冷，则必须采用半封闭系统。
全封闭系统：由于蓄冷时间限制，系统中所有冷水机组均需参与蓄冷方能使水池完全蓄冷，而系统相对高度又超过58米，此时冷水机组供冷时通过板换进行间接供应。
存在峰、平、谷三段电价的地区，有时为了进一步降低第二轮电力峰段的运行费用，有必要进行平段循环再蓄冷，则必须采用全封闭系统。
本改造工程蓄冷水罐建造在地面上，水罐内的液面高度与空调末端高度差约10m左右，为提高冷量利用率，因此采用蓄冷水罐直接供
冷的全开放式系统。
其系统原理图如下：
4.5 投资回收期
D=初投资/年节省费用=200.5/76.7=2.6（年）
该水蓄冷改造工程仅需2.6年就可以收回初投资费用。
5.结语
该改造工程是利用原来的空调冷源系统进行水蓄冷改造，充分利用了现有条件，蓄冷罐提供的冷量占电力高峰时空调冷负荷的85%左右，“移峰填谷”效果明显。
如果蓄冷的冷水机组采用7℃的常规出水温度，则系统的耗电量基本不会增加。
在峰谷电价差较大的情况下，采用水蓄冷系统，对既有空调冷源系统进行节能改造，投资回收期会很短，值得推广应用。
参考文献
[1] 严德隆张维君空调蓄冷应用技术[M].北京中国建筑工业出版社.1997.
[2] JG J158-2008.蓄冷空调工程技术规程.[S]北京中国建筑工业出版社.2008.。