动态冰蓄冷系统在大型通信楼的应用

负责北京电信动力电源维护及节能减排 相关工作，包括各类隐患整治，节能方 案可行性论证，建立节能模型，设备现 场实验和节能数据分析等工作。
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基载主机及相应设备正常工作，提 供该通信楼的基本冷负荷外，所有 设备均停止运行，整个系统处于备 份状态。
冰蓄冷系统的经济效益分 析及典型案例
以北京电信永丰冰蓄冷系统为 例，设定夜间制冰时间为8 h，空调 机组制冷量设定为18 000 k W。5台 1 100 R T冰蓄冷双工况机组相对无 蓄冰系统的空调机组增加投资70%左 右，空调工况下制冷量为18 000 k W 的动态冰蓄冷系统，其运行耗电约为 5 100 kW；该系统在制冰工况下的制冷 量约为10 000 kW，运行电耗3 500 kW， 每天运行8 h制冰模式，产冰量约相当 于5 h的满负荷空调制冷量。按照电费 峰值1.07元、谷值0.25元计算，节省 成本20 285（元/天），每年约节约成 本750万元。就算考虑蓄冰池所占用 的地产费用，整个系统保守估计5年 将收回投资，5年后将为通信楼带来 相当丰厚的回报。
得的冷量全部以冰形式储存起来，以 供冷负荷高峰期使用。在结冰期间蓄 冰装置不断吸取机组所产的冷量，判 断制冰结束的条件如下：
● 控制系统的时间程序指示为非 蓄冰时间；
● 制冰主机出口温度低于-7 ℃ （可调）时或储冰装置的进出温差降 到1.5 ℃（可调）。
⑵双 工 况 主 机 + 融 冰 供 冷 模式
冰蓄冷系统的各个元部件尽可能 采用有保证、高灵敏度的元件，如电 动阀等。
载冷剂多为乙二醇水溶液。
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作者简介
赵晓峰 北京电信动 力维护中心主 任，工程师。作 为北京电信节能 小组的主要负责 人，着眼于推进 电源安全维护、
第三，新型通信楼宇，在设计 前就基本确定面积、机架满额数量 等参数，对于机架能耗基本确定的 情况下，通信楼宇能较好地提前预 估电力需求容量，不太会发生频繁 的电力增容事件，也利于冰蓄冷系 统的长期应用。
通信楼宇冰蓄冷系统设计 及选型
⑴冰蓄冷系统设计步骤 ● 首先确定设计日的24 h逐时空 调冷负荷，确认需转移的高峰用电 负荷。 ● 选择蓄冰装置，通信楼宇基本 采用动态制冰方式。 ● 确 定 蓄 冰 系 统 的 运 行 策 略 。 目前可以选择的为部分负荷蓄冰和全 负荷蓄冰。考虑到大型通信楼的重要 性，一般采用部分负荷蓄冰。 ● 选择其他配套设备。 ● 对 于 部 分 负 荷 蓄 冰 系 统 ， 容 量设计应充分发挥制冷主机的作 用，在一定比例富余度下，尽可能 使制冷主机昼夜运行，达到制冷主 机装机容量最小。 ⑵冰槽设计 为了尽量利用建筑空间，可以 将蓄冰槽设计为非标准型，顶板上 方预留设备入口兼检查孔，供设备 及检修人员出入。冰槽结构为外保 温，自蓄冰槽向外的结构组成分为 防水涂刷层、橡塑保冷层刷层、橡 塑保冷层。 ⑶运行策略 在保证通信网络供电安全的前提 下，为节约电费成本，满足电力部门 削峰填谷的需求，在电力高峰段，主 用冷水机组满负荷运行，不足冷量由 融冰输出供给。系统设计的同时考虑
首先，北京地区的商业电价实行 峰、谷、平分段计费，峰段电费是谷 段电费的4～5倍，采用夜间制冰白天 释冷能极大地节省电费支出。
其次，随着全球气候转暖，北京 夏季的高温天气有气温变高、时间变 长的趋势，对于大型通信楼，储备部 分冷源相当必要。当高温天气超出预
报情况或空调系统发生故障时，蓄冰 系统能配合空调系统进行制冷，保护 楼宇内通信设备的环境需求。
特别策划 打造绿色通信世界——中国电信节能减排的探索与实践
串联系统是指主机在蓄冷槽上 游。其优点是系统流程简单、输出温 度恒定，系统温差在8～10 ℃，维护管 理较为简单；缺点是蓄冰制冷与蓄冰 装置无法同时运行。
北京电信永丰机房2010年建成 高压10 k V供电的蓄冰冷水机组，在 国内通信业属于首例。系统为冰蓄冷 自动控制机房，应用江森M E T A S Y S 系统，采用串联系统，在电脑界 面上可以设置一个总的系统开关 （S Y S-W），当系统开关打开时， 可以实现全自动控制，即用户设定时 间表，系统自动按照预定时间表切换 工况运行，也可以由用户自主选择工 况运行。运行中，由于天气的不同， 冷量需求不同，M E T A S Y S系统可以 实现工况的自动跳转，计划分配冰槽 冷量，以达到削两峰（避开用电高 峰，降低机组负荷高峰），经济运行 的目的。
部门精确化管理和低成本运营，在保障 用电安全和符合运行要求的前提下，以 最大限度地节能降耗为目标，特别是对 电能高消耗的数据中心给予重点关注， 在降低企业生产成本、减少污染排放、 提升企业社会形象上作出努力。
林武隽 北京电信动 力维护中心 工程 师。2000年获得北 京邮电大学工学学 士学位，2003年获 得北京邮电大学工 学硕士学位。目前
合理确定最佳蓄冷比例，这直 接关系到系统建设的初期投资和运 行费用。
温度传感器的误差对常规空调影 响不大，但对冰蓄冷系统来说就会影
响到蓄冷效果和机组保护，所以双工 况主机的温度传感器精度应该有相当 高的标准要求。
蓄冰槽还要考虑载冷剂的膨胀 量，设计冰槽进出口管道高度时，既 要考虑蓄融冰机理，隔冷处理，以免局部形成 冷桥。
备用情况，备用冷水机组负荷设计要 同时考虑主要冷水机组故障和蓄冰系 统分区故障的情况。在夜间电力高峰 时段或过渡性季节，可以仅输出融冰 供冷来满足通信机房的制冷需求，此 时的溶液冰可以不经过冷水机组，避 免了泵功率的浪费。
⑷蓄冰策略 大型通信楼的冰蓄冷系统，采用 负荷均分的部分蓄冰策略较为合适。 这样既可以用在夜间存储的冷量最大 限度地满足电力高峰期的空调冷负荷 需求，节约系统运行成本，也尽可能 少地占用建筑的有效面积。 ⑸北京电信永丰信息楼冰蓄 冷设计方案 永丰I D C机房净面积在20 000 m2 左右，按冷负荷1.5 kW/ m2测算冷负荷 为10 000 RT（冷吨）。第一期冷机方 案按10 000 m2IDC机房进行配置，设计 10 kV高压冷机由2台2 500 RT常规机组 和5台1 100 RT冰蓄冷双工机组构成， 互为备用。
8∶00-19∶00，当系统负荷很 小时，系统将自动跳转到融冰工况。 融冰工况时，当系统负荷大于一定值 时，自动跳转为联合供冷工况。
⑴双工况主机制冰模式 应用在23∶00-7∶00。此时段为 电力低谷期，电价低廉。双工况主机 设定为制冰工况并满负荷运行，所制
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动态的制冰储冰：制冷系统正常运行后， 内循环水泵将蓄冰池内的水输送至板冰机蒸发 器顶部的洒水槽处，通过洒水槽将水均匀地洒 在板冰机蒸发器的外表面，与板冰机蒸发器内 部的制冷剂热交换，部分水在板冰机蒸发器上 结冰，没有结冰的水落入蓄冰池内，再次循 环。待蒸发器表面的冰层厚度为5～8 m m时， 采用热氟将板冰机蒸发器上的冰脱落，掉进蓄 冰池内，漂浮在水面上，通过快速的制冰脱冰 循环，最终将蓄冰池内的水全部制成冰。
冰蓄冷系统对北京地区大 型通信楼的适用分析
冰蓄冷的最终目的是为电网削峰 平谷，实现能源的合理利用。就技术 本身而言，基本在所有使用大中型空 调系统的场合都能应用，但考虑它比 普通空调多一次能量转换，必然带来 更多能量的消耗，如果没有合适的分 时电价结构和相关优惠政策，很难起 到节约成本的目的。我们认为在电价 结构合理、有备用冷源需求、电力需 求容量明确的楼宇最为适用，下面以 北京电信为例进行说明。
冰蓄冷系统的制冷主机和蓄冰装置组成的 管道系统可以是各种形式的，但基本可以分为 并联和串联两种模式。
并联系统是指主机与蓄冰槽并联。其优 点是可以兼顾压缩机与蓄冰槽容量和效率； 缺点是连接方式使冷冻水的出口温度和出水 量的控制变得相当复杂，往往难以保持恒 定，浪费能量。
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永丰信息楼蓄冰系统的运 行工况
北京电信永丰冰蓄冷系统在8∶00 开启时根据冰量传感器进行计算，保 证19∶00之后必须有足够的冰量。此 处按照设计日进行预留，并随时间不 同按照运行经验增减。其余冰量将平 均分配到8∶00-19∶00，系统通过冰 槽流量和进水出水温差计算每小时用 冰量，并通过调整上游冷机出口温度 进行控制。
融冰吸热：通过温度比例调节阀，将部 分空调回水通过板冰机蒸发器顶部的洒水槽均 匀洒在板冰机蒸发器外表面，由于制冷机组停 止运行，空调回水经过板冰机蒸发器，均匀地 洒在蓄冰池上方的冰层上，通过热交换，温度 降低至接近0 ℃，再由蓄冰池底部采用水泵输 送至空调回水处混合，将空调回水温度降低至 空调出水的标准，通过比例调节阀和空调出水 温度配合控制空调的出水温度。在储冰量不足 时，机组可运行在冷水制冷模式，即运行部分 压缩机，作为中央空调机组使用。
双工况主机+融冰供冷模式（满 负荷情况）工作在8:00-19:00。当 机房冷负荷大于制冷机组所产生的 冷量时，需要蓄冷槽与制冷机同时 供冷，即联供运行。在此阶段双工 况主机满负荷运行，不足冷量由融 冰满足，融冰供冷量根据负荷变化 由电动调节阀来调节。除了人为检 修干预外，应采用机载主机优先。 微机控制系统根据动态负荷预测的 数据，控制蓄冷槽释放冷量，既要 尽可能使蓄冷量当天基本用尽，又 要防止最后几小时蓄冷系统供不应 求，使冰蓄冷系统运行得到最经济 的效果。
冰蓄冷系统应注意的问题
对于发达地区，单位建筑面积的 代价较高，蓄冰槽占地面积应尽量节 省，地面、屋顶、绿化带下方是最理 想的蓄冰槽规划位置。
蓄冰耗能较高，每日蓄冰时间不 得超过当地的低谷电价时间段，否则 得不偿失。
在满足蓄冰时间段的情况下， 选择蓄冰装置所需的蓄冷温度不宜过 低，否则对制冷机出力不利（蒸发温 度每低1 ℃，出力减少2%～3%）。
⑶融冰单供冷模式 融冰单供冷模式工作在19:0023:00，此阶段为电力高价期。融冰 供冷满负荷运行，不足冷量由双工 况主机满足，这样既可以避开电力 高峰期，将系统的最高用电量降至 最低，节约运行成本。融冰供冷量 根据负荷变化由变频泵来调节。尤 其在秋冬季，冷负荷低时，只靠释 冷便能满足负荷，微机控制系统根 据动态蓄冷负荷预测，自动控制系 统的运行方式，使冰蓄冷系统运行 在最佳状态，以达到削峰填谷、节 约能源的目的。 ⑷备份模式 备份模式工作在7:50-8:00。此 阶段由于没有其他负荷，系统中除