CN110848840B - 区域供冷系统及供水温度优化方法 - Google Patents
区域供冷系统及供水温度优化方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110848840B CN110848840B CN201911074039.7A CN201911074039A CN110848840B CN 110848840 B CN110848840 B CN 110848840B CN 201911074039 A CN201911074039 A CN 201911074039A CN 110848840 B CN110848840 B CN 110848840B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- refrigerating
- cooling
- power consumption
- unit
- water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 179
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 175
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000005457 optimization Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims abstract description 92
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 74
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 65
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 27
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 21
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims description 17
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 17
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000008400 supply water Substances 0.000 claims description 6
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 14
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 28
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000009428 plumbing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
- F24F5/0007—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning
- F24F5/0017—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning using cold storage bodies, e.g. ice
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F11/00—Control or safety arrangements
- F24F11/30—Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
- F24F11/46—Improving electric energy efficiency or saving
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Air Conditioning Control Device (AREA)
Abstract
本发明公开了区域供冷系统供水温度优化方法，包括区域供冷系统，还包括以下步骤：确定制冷系统中的耗电部件；确定输配系统中的耗电部件；确定回水温度T2，统计供水温度T1在温度区间【a，b】中各供水温度T1对应的总耗电量Z的数据，取总耗电量Z最低时对应的供水温度T1为最佳供水温度。本发明具有如下有益效果：通过建立区域供冷系统的模型，确定制冷系统和输配系统的耗电部件，针对供冷区域不用工况下的各项参数的变化，能够分别耦合出区域供冷系统在不同供水温度下的能耗情况，从而能够针对该不同工况，找出供冷区域内的最佳供水温度，从而合理控制区域内的供水温度，降低区域供冷系统的运行能耗。
Description
技术领域
本发明涉及供冷领域，特别涉及一种区域供冷系统及供水温度优化方法。
背景技术
区域供冷系统作为一种高度集约化、规模化的能源高效利用技术，目前在国内得到了大力的推广，常常作为市政基础设施设立，并通常会与城市的规划建设同步实施。与集中供热系统由源、网、用户三部分的结构类似，区域供冷系统由制冷系统与输配系统及末端用户组成。
与供热不同，区域供冷系统供回水温差通常在8～12℃，温差小于供热温差，但由于供冷输送比供热输送的要求更好，因而单位面积内的供冷输送系统的能耗往往较高，这一因素制约了区域供冷系统的发展。
根据区域内用户的需求，在供冷站建设时，供水温度和回水温度通常会进行统一，但实际上，考虑到随着供冷区域内各因素的变化，例如服务对象、服务面积、服务半径或采用的供冷源的变化，如果依旧维持统一的初始供回水温度，区域供冷系统的总能耗很可能会明显超出预期的增加。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种区域供冷系统及供水温度优化方法，能够根据供冷区域的负荷情况，确定最佳供水温度，降低区域供冷系统的运行能耗。
根据本发明的第一方面实施例的区域供冷系统，包括：基载制冷机组，连通基载主机一级泵形成基载主机制冷系统回路；双工况制冷机组，连通第一乙二醇泵和双工况换热器形成双工况主机制冷系统回路，连通第二乙二醇泵和蓄冷设备形成双工况主机蓄冷系统回路；双工况换热器连通双工况主机一级泵形成双工况主机制冷输出回路；蓄冷设备连通融冰一级泵和融冰换热器形成融冰系统回路；融冰换热器连通融冰制冷一级泵形成融冰输出回路；双工况主机制冷系统回路和双工况主机制冷输出回路通过双工况换热器进行换热；融冰系统回路和融冰输出回路通过融冰换热器进行换热；基载主机制冷系统回路、双工况主机制冷输出回路和融冰输出回路通过二级泵向用户供冷。
根据本发明实施例的区域供冷系统，至少具有如下有益效果：利用双工况制冷机组的特性，结合基载制冷机组的作用，可以根据供冷区域的实际负荷量，动态切换制冷的输出方式，在较低负荷时，可以通过蓄冰设备完成供冷，负荷逐渐增大则可以考虑添加基载制冷机组和双工况制冷机组配合供冷，能有效降低能耗，提升供冷效率。
根据本发明的一些实施例，基载制冷机组连通第一冷却水泵和第一冷却塔形成第一冷却回路。通过第一冷却回路的设置，能够高效冷却基载制冷机组的制冷主机结构，使设备能够稳定运行。双工况制冷机组连通第二冷却水泵和第二冷却塔形成第二冷却回路。通过第二冷却回路的设置，能够高效冷却双工况制冷机组的制冷主机结构，使设备能够稳定运行。
根据本发明的第二方面实施例的区域供冷系统供水温度优化方法，包括第一方面实施例的区域供冷系统，还包括以下步骤：确定制冷系统中的耗电部件，包括基载制冷机组、基载主机一级泵、第一冷却水泵、第一冷却塔、双工况制冷机组、双工况主机一级泵、第二冷却水泵、第二冷却塔、融冰一级泵和融冰制冷一级泵；确定输配系统中的耗电部件，包括二级泵；确定回水温度T2，统计在一定时间t内、供水温度T1在温度区间【a，b】中各供水温度T1对应的总耗电量Z的数据，总耗电量Z＝制冷系统中的耗电部件的耗电量之和X+输配系统中的电部件的耗电量之和Y，取总耗电量Z最低时对应的供水温度T1为最佳供水温度。
根据本发明实施例的区域供冷系统供水温度优化方法，至少具有如下有益效果：通过建立区域供冷系统的模型，确定制冷系统和输配系统的耗电部件，针对供冷区域不用工况下的各项参数的变化，能够分别耦合出区域供冷系统在不同供水温度下的能耗情况，从而能够针对该不同工况，找出供冷区域内的最佳供水温度，从而合理控制区域内的供水温度，降低区域供冷系统的运行能耗。
根据本发明的一些实施例，基载制冷机组和双工况制冷机组的耗电量的计算方法相同，如下：制冷机组的耗电量＝制冷机组的实际总冷量×制冷机组的单位耗电量，制冷机组的单位耗电量＝单体制冷机组的额定功率/(设计工况下制冷机组的性能系数×单体制冷机组的制冷量)。考虑到基载制冷机组和双工况制冷机组的耗电量计算方式相同，且实际区域供冷系统中，根据区域内供冷负荷，基载制冷机组和双工况制冷机组会分别布置多个且可能会适应性调整，通过先计算出制冷机组的单位耗电量，根据制冷机组的制冷量来单位化耗电量，便于后续对应多台制冷机组的耗电量统计。
根据本发明的一些实施例，设计工况下制冷机组的性能系数的计算方法如下：
COP＝COPn/Kn
Ka＝A×B
A＝3.46×10-7(LIFT)4-1.22×10-3(LIFT)2+1.43×10-2×LIFT+1.33546833
B＝1.97×10-3×LE+0.986211
LIFT＝LC-LE；
COP是名义工况下制冷机组的性能系数；COPn是设计工况下制冷机组的性能系数；LC是满负荷下制冷机组冷凝器的出口温度；LE是满负荷下制冷机组蒸发器的出口温度。名义工况下制冷机组的性能系数指代的是国家规范下的公开，是设计工况下制冷机组的性能系数的计算基准，根据满负荷下制冷机组冷凝器和蒸发器的出口温度差，即LIFT值，即可计算出该LIFT值对应的设计工况的性能系数，根据该性能系数则能够计算出制冷机组的单位耗电量。
根据本发明的一些实施例，基载主机一级泵、第一冷却水泵、双工况主机一级泵、第二冷却水泵、融冰一级泵、融冰制冷一级泵和二级泵的耗电量计算方法相同，如下：水泵耗电量＝对应制冷机组的实际总冷量×水泵的单位耗电量，水泵的单位耗电量＝水泵的实际功率/单体制冷机组的制冷量；N＝(Qv×ΔH)/367η；N是水泵的实际功率；Qv是水泵流量；ΔH是水泵扬程；η是水泵效率。考虑到基载主机一级泵、第一冷却水泵、双工况主机一级泵、第二冷却水泵、融冰一级泵、融冰制冷一级泵和二级泵中的介质均是水，这里统一水泵耗电量的计算方式，为了后续把各耗电部件分配到制冷系统和输配系统，再根据实际各水泵对应的制冷机组的实际制冷量，来统一计算耗电量，这里统一计算出水泵的单位耗电量。
根据本发明的一些实施例，水泵流量的计算方式如下：
Qv＝12.66×Q/(ρ×cp×Δt)；Q是对应制冷机组的供冷量；ρ是冷冻水在对应供回水平均温度下的密度；cp是冷冻水在对应供回水平均温度下的比热容；Δt是冷冻水供回水温差。由于通常在区域供冷系统中，回水温度T2固定，这里的Δt对应的主要是供水温度T1。
根据本发明的一些实施例，扬程的计算方法如下：ΔH＝1.27×1011×S×Q2v；S是管路及设备阻力特性系数。
根据本发明的一些实施例，第一冷却塔和第二冷却塔的耗电量计算方法相同，如下：冷却塔耗电量＝对应制冷机组的实际总冷量×冷却塔的单位耗电量，冷却塔的单位耗电量＝冷却塔的实际功率/单体制冷机组的制冷量；M＝Qm×Pm；M是冷却塔的实际功率；Qm是冷却塔的流量；Pm是冷却塔的额定功率。为了便于统一计算制冷系统的耗电量，这里统一计算出冷却塔的单位耗电量。
根据本发明的一些实施例，确定回水温度T2＝12℃，供水温度T1的温度区间为【1.5℃，7℃】或【1.5℃，6℃】。比较通用的区域供回水温度是在供水温度3℃，回水温度12℃，使供水温度在【1.5℃，7℃】或【1.5℃，6℃】内选择，基本能够覆盖常用供水温度的范围。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为区域供冷系统实施例的系统结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，可以是同一特征也可以是不同特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
本发明第一方面实施例的区域供冷系统，参照图1，包括：
基载制冷机组110，连通基载主机一级泵120形成基载主机制冷系统回路100，基载制冷机组110作为基载主机制冷系统回路100的制冷源，能够在基载主机一级泵120的驱动下，向供冷区域内的用户进行供冷；
双工况制冷机组210，连通第一乙二醇泵220和双工况换热器230形成双工况主机制冷系统回路200，连通第二乙二醇泵和蓄冷设备310形成双工况主机蓄冷系统回路300；双工况换热器230连通双工况主机一级泵410形成双工况主机制冷输出回路400，双工况制冷机组210中的双工况可以是指代制冷工况和蓄冷工况，制冷工况下，双工况制冷机组210作为双工况主机制冷系统回路200的制冷源，经过第一乙二醇泵220的驱动介质在双工况主机制冷系统回路200运动，经过双工况换热器230对双工况主机制冷系统回路200和双工况主机制冷输出回路400进行换热，最后通过双工况主机一级泵410运输双工况主机制冷输出回路400中的冷冻水来对供冷区域内的用户进行供冷，蓄冷工况下，双工况制冷机组210则通过双工况主机蓄冷系统回路300及第二乙二醇泵来供冷至蓄冷设备310中，在蓄冷设备310中通过蓄水和/或蓄冰的方式储蓄冷源，例如可以在夜间的低谷电价进行蓄冰，在日间的高谷电价进行正常供冷；
蓄冷设备310连通融冰一级泵510和融冰换热器520形成融冰系统回路500，融冰换热器520连通融冰制冷一级泵610形成融冰输出回路600，蓄冷设备310的供冷是通过融冰一级泵510在融冰系统回路500中运输融冰，然后通过融冰换热器520来对融冰系统回路500和融冰输出回路600进行换热，最后通过融冰制冷一级泵610运输融冰输出回路600中的冷冻水来对供冷区域内的用户进行供冷，在负荷较低时，蓄冷设备310可以作为主要的制冷源对供冷区域的用户进行供冷；
本发明实施例的区域供冷系统，至少具有如下有益效果：利用双工况制冷机组210的特性，结合基载制冷机组110的作用，可以根据供冷区域的实际负荷量，动态切换制冷的输出方式，在较低负荷时，可以通过蓄冰设备完成供冷，负荷逐渐增大则可以考虑添加基载制冷机组110和双工况制冷机组210配合供冷，能有效降低能耗，提升供冷效率。
参考图1，根据供冷负荷率，即实际全天供冷需求与本区域供冷系统全天满负荷下的供冷量的比值，处于不同阶段下，本发明实施例的区域供冷系统具体可以具有以下几种供冷模式：
阶段1，负荷率≤36％，蓄冷供冷阶段，在此阶段，随着负荷率的增长，此时基载制冷机组和双工况制冷机组关闭，通过融冰系统回路中获得冷量的融冰输出回路来供冷；
阶段2，36％＜负荷率≤50％，蓄冰供冷及基载制冷机组供冷阶段，在此阶段，仅蓄冰供冷可能无法满足全天的供电负荷，在白天供冷时可以在蓄冰供冷持续的过程中，打开基载制冷机组，可以基载制冷机组为主进行供冷，具体是通过基载主机制冷系统回路和融冰输出回路来供冷；
阶段3，50％＜负荷率≤100％，蓄冰供冷、基载制冷机组及双工况制冷机组供冷阶段，在此阶段，可以在白天供冷时开启基载制冷机组及双工况制冷机组，可以双工况制冷机组为主进行供冷，具体是通过基载主机制冷系统回路、双工况主机制冷输出回路和融冰输出回路来供冷。
根据供冷负荷分阶段安排供冷方式，能够在必要时开启耗能较高的基载制冷机组及双工况制冷机组，不必要时通过能耗较低的蓄冷设备供冷，合理安排供冷模式，提升供冷效率，降低供冷耗能。
基载主机制冷系统回路100、双工况主机制冷输出回路400和/或融冰输出回路600中可以设置有用户换热器，优选是基载主机制冷系统回路100、双工况主机制冷输出回路400和融冰输出回路600后续汇聚的集中制冷管中设置有用户换热器，用户换热器用于向用户供冷。通过用户换热器，能够把基载主机制冷系统回路100、双工况主机制冷输出回路400及融冰输出回路600中的冷量根据用户的实际需求进行分配，合理利用冷量。用户换热器可以是板式换热器，用户换热器用于根据各用户的实际需求，从用户换热器中进行换热。
参照图1，基载主机制冷系统回路100、双工况主机制冷输出回路400和融冰输出回路600均可以包括形成回路的供水前段710、中间段720和回水后段730，基载主机制冷系统回路100、双工况主机制冷输出回路400和融冰输出回路600的中间段720相汇聚成若干集中制冷管，集中制冷管中设置有用户换热器，用户换热器用于向用户供冷。通过把基载主机制冷系统回路100、双工况主机制冷输出回路400和融冰输出回路600的中间段720相汇聚成集中制冷管，能够根据用户的情况再确定集中制冷管的数量及分配，便于冷量合理分配到用户。集中制冷管的设置是为了根据供冷区域内的客户数量，把集中制冷管分成若干并联的用户供冷管路，对接到各用户处，然后可以通过每个用户供冷管路上的用户换热器，提供用户所需冷源。
参照图1，基载主机制冷系统回路100、双工况主机制冷输出回路400和融冰输出回路600的供水前段710汇聚在供水分集水器740，且从供水分集水器740中连通出若干集中制冷管的一端，若干集中制冷管的另一端在回水分集水器750中汇聚，回水分集水器750连通基载主机制冷系统回路100、双工况主机制冷输出回路400和融冰输出回路600的回水后段730，集中制冷管中还设置有二级泵760。通过供水分集水器740来中转基载主机制冷系统回路100、双工况主机制冷输出回路400和融冰输出回路600前段的供水，能够高效分配供水至后续的集中制冷管，通过回水分集水器750则能够高效收集集中制冷管的回水。供水分集水器740和回水分集水器750均是本领域通用零部件，其作用包括分水和集水，可作为暂时的存储器，主要作为管路分配的中转部件。
参照图1，基载制冷机组110连通第一冷却水泵810和第一冷却塔820形成第一冷却回路800，通过第一冷却回路800的设置，能够高效冷却基载制冷机组110的制冷主机结构，使设备能够稳定运行；双工况制冷机组210连通第二冷却水泵910和第二冷却塔920形成第二冷却回路900，通过第二冷却回路900的设置，能够高效冷却双工况制冷机组210的制冷主机结构，使设备能够稳定运行。第一冷却塔820和第二冷却塔920均为本领域的通用零部件。
参照图1，基载主机制冷系统回路100、双工况主机制冷输出回路400和/或融冰输出回路600包括形成回路的供水前段710和回水后段730，优选是基载主机制冷系统回路100、双工况主机制冷输出回路400和融冰输出回路600包括形成回路的供水前段710和回水后段730，回水后段730上设置有电动阀770。电动阀770的设置能够针对蓄冷介质做到更精确的限流。电动阀770为本领域通用零部件。
参照图1，双工况主机制冷系统回路200和双工况主机蓄冷系统回路300包括形成回路的供介质前段和回介质后段，双工况主机制冷系统回路200和双工况主机蓄冷系统回路300的供介质前段和回介质后段上均设置有电动阀770；双工况主机制冷系统回路200和双工况主机蓄冷系统回路300的回介质后段有部分管路汇聚成回介质总管，第一乙二醇泵220和第二乙二醇泵为同一泵体，且设置在回介质总管上。电动阀770的设置能够针对蓄冷介质做到更精确的限流，回介质总管的设置能够节约动力源。电动阀770为本领域通用零部件。
基载制冷机组和/或双工况制冷机组是离心式冷水机组，两者优选均为离心式冷水机组，也可以是螺杆式冷水机组，离心式冷水机组和螺杆式冷水机组均是本领域通用制冷机组，单机制冷量大；双工况换热器和/或融冰换热器是板式换热器，两者优选均是板式换热器，换热效率高。
双工况主机制冷系统回路、蓄冷设备、双工况主机蓄冷系统回路和融冰系统回路中的介质优选均为乙二醇，乙二醇作为蓄冷介质，适用于温度低于零度的蓄冰设备及蓄冰流程中使用。
以上实施例中的水泵、介质泵、融冰一级泵均为本领域通用泵体，且三者可以均选用相同功能及类型的液体泵。
蓄冷装置的蓄冷腔室内通第一介质，蓄冷腔室内设蓄冷盘管，蓄冷盘管内通第二介质，通过第二介质使得第一介质降温甚至结冰，通过第一介质与外界用户热交换供冷。
本发明第二方面实施例的区域供冷系统供水温度优化方法，包括第一方面实施例的区域供冷系统，还包括以下步骤：确定制冷系统中的耗电部件，包括基载制冷机组110、基载主机一级泵120、第一冷却水泵810、第一冷却塔820、双工况制冷机组210、双工况主机一级泵410、第二冷却水泵910、第二冷却塔920、融冰一级泵510和融冰制冷一级泵610；确定输配系统中的耗电部件，包括二级泵760；确定回水温度T2，统计在一定时间t内、供水温度T1在温度区间【a，b】中各供水温度T1对应的总耗电量Z的数据，时间t可以取1天，也可以取一周，总耗电量Z＝制冷系统中的耗电部件的耗电量之和X+输配系统中的电部件的耗电量之和Y，取总耗电量Z最低时对应的供水温度T1为最佳供水温度。
通常区域内用户的回水温度T2设置为确定值，这是为了便于匹配区域内的用户。在本供水温度优化方法中，计算制冷机组的基准包括设计工况下的制冷机组的性能系数，在设计工况下，双工况制冷机组运行制冷工况，本优化方法不计入蓄冷设备、第一乙二醇泵和第二乙二醇泵的耗电量。
根据本发明实施例的区域供冷系统供水温度优化方法，至少具有如下有益效果：通过建立区域供冷系统的模型，确定制冷系统和输配系统的耗电部件，针对供冷区域不用工况下的各项参数的变化，能够分别耦合出区域供冷系统在不同供水温度下的能耗情况，从而能够针对该不同工况，找出供冷区域内的最佳供水温度，从而合理控制区域内的供水温度，降低区域供冷系统的运行能耗。
根据本发明的一些实施例，基载制冷机组和双工况制冷机组的耗电量的计算方法相同，如下：制冷机组的耗电量＝制冷机组的实际总冷量×制冷机组的单位耗电量，制冷机组的单位耗电量＝单体制冷机组的额定功率/(设计工况下制冷机组的性能系数×单体制冷机组的制冷量)。考虑到基载制冷机组和双工况制冷机组的耗电量计算方式相同，且实际区域供冷系统中，根据区域内供冷负荷，基载制冷机组和双工况制冷机组会分别布置多个且可能会适应性调整，通过先计算出制冷机组的单位耗电量，根据制冷机组的制冷量来单位化耗电量，便于后续对应多台制冷机组的耗电量统计。
根据本发明的一些实施例，设计工况下制冷机组的性能系数的计算方法如下：
COP＝COPn/Kn
Ka＝A×B
A＝3.46×10-7(LIFT)4-1.22×10-3(LIFT)2+1.43×10-2×LIFT+1.33546833
B＝1.97×10-3×LE+0.986211
LIFT＝LC-LE；
COP是名义工况下制冷机组的性能系数；COPn是设计工况下制冷机组的性能系数；LC是满负荷下制冷机组冷凝器的出口温度；LE是满负荷下制冷机组蒸发器的出口温度。名义工况下制冷机组的性能系数指代的是国家规范下的公开，是设计工况下制冷机组的性能系数的计算基准，根据满负荷下制冷机组冷凝器和蒸发器的出口温度差，即LIFT值，即可计算出该LIFT值对应的设计工况的性能系数，根据该性能系数则能够计算出制冷机组的单位耗电量。公式中，LC和LE可以通过放置在制冷机组冷凝器和蒸发器对应位置的传感器测得，COPn的计算公式是本领域通用公式。
根据本发明的一些实施例，基载主机一级泵、第一冷却水泵、双工况主机一级泵、第二冷却水泵、融冰一级泵、融冰制冷一级泵和二级泵的耗电量计算方法相同，如下：水泵耗电量＝对应制冷机组的实际总冷量×水泵的单位耗电量，水泵的单位耗电量＝水泵的实际功率/单体制冷机组的制冷量；N＝(Qv×ΔH)/367η；N是水泵的实际功率；Qv是水泵流量；ΔH是水泵扬程；η是水泵效率。考虑到基载主机一级泵、第一冷却水泵、双工况主机一级泵、第二冷却水泵、融冰一级泵、融冰制冷一级泵和二级泵中的介质均是水，这里统一水泵耗电量的计算方式，为了后续把各耗电部件分配到制冷系统和输配系统，再根据实际各水泵对应的制冷机组的实际制冷量，来统一计算耗电量，这里统一计算出水泵的单位耗电量。公式中的水泵效率是水泵产品出厂时设定，是本领域公知的确定值。
基载主机一级泵、第一冷却水泵、双工况主机一级泵、第二冷却水泵、融冰一级泵、融冰制冷一级泵和二级泵的水泵流量和水泵扬程要分别对应各自所处的回路中的数据，基载主机一级泵和第一冷却水泵对应基载制冷机组的制冷量，双工况主机一级泵、第二冷却水泵对应双工况制冷机组的制冷量，融冰一级泵、融冰制冷一级泵对应双工况制冷机组的融冰直供的制冷量，双工况制冷机组的融冰直供的制冷量是双工况制冷机组制冰完成后的融冰所提供的制冷量，二级泵的单位耗电量对应基载制冷机组的制冷量。
根据本发明的一些实施例，水泵流量的计算方式如下：
Qv＝12.66×Q/(ρ×cp×Δt)；Q是对应制冷机组的供冷量；ρ是冷冻水在对应供回水平均温度下的密度；cp是冷冻水在对应供回水平均温度下的比热容；Δt是冷冻水供回水温差。由于通常在区域供冷系统中，回水温度T2固定，这里的Δt对应的主要是供水温度T1。公式中Q是制冷机组上的额定数据，ρ、cp均是可以通过传感器测得的数据，Δt是预设数据。如供水温度逐渐升高，回水温度不变，Δt则逐渐降低，其他参数不变的情况下，水泵流量则逐渐升高。
根据本发明的一些实施例，扬程的计算方法如下：ΔH＝1.27×1011×S×Q2 v；S是管路及设备阻力特性系数。S是管路预设数据。如水泵流量则逐渐升高，则扬程逐渐升高，水泵的实际功率逐渐升高，水泵的单位耗电量和水泵耗电量均会逐渐升高。
根据本发明的一些实施例，第一冷却塔和第二冷却塔的耗电量计算方法相同，如下：冷却塔耗电量＝对应制冷机组的实际总冷量×冷却塔的单位耗电量，冷却塔的单位耗电量＝冷却塔的实际功率/单体制冷机组的制冷量；M＝Qm×Pm；M是冷却塔的实际功率；Qm是冷却塔的流量；Pm是冷却塔的额定功率。为了便于统一计算制冷系统的耗电量，这里统一计算出冷却塔的单位耗电量。Pm是预设数据，第一冷却塔的流量对应基载制冷机组，第二冷却塔的流量对应双工况制冷机组，冷却塔流量的计算方法可以参照水泵流量的计算方法。
根据本发明的一些实施例，可以确定回水温度T2＝12℃，回水温度主要根据区域供水的统一需求确定，在其他区域内，回水温度也可能会设置在15℃，回水温度一般在区域供冷系统设置前规划，一经规划后续通常不做调整，供水温度T1的温度区间可以为【1.5℃，7℃】或【1.5℃，6℃】。比较通用的区域供回水温度是在供水温度3℃，回水温度12℃，使供水温度在【1.5℃，7℃】或【1.5℃，6℃】内选择，基本能够覆盖常用供水温度的范围。
参照图1，某一供冷面积约100万m2的区域供冷系统，采用电制冷+冰蓄冷技术，设计工况下尖峰供冷能力为29840RT，双工况制冷机组装机容量为23600RT，基载制冷机组装机容量为2000RT，制冷工况下的双工况主机装机容量为14400RT，供冷半径约1公里。
在3℃供水温度为3℃、回水温度为12℃为例，制冷系统与输配系统各组件供冷参数及耗电量的情况参照下表1。
回水温度不变，根据本区域供冷系统供水温度优化方法，可以计算出在【1.5℃，7℃】区间内从低到高间隔0.1℃的调整供水温度，对应的制冷系统耗电量X、输送系统耗电量Y及总耗电量Z的数据，参照下表2。
从表1及表2可看出，区域供冷系统内，回水温度为12℃时，供水温度为2.6℃时制冷系统耗电量X最低，供水温度为2℃时总耗电量Z最低。与常规供水温度为4℃时，供回水温差为8℃相比，设计工况下区域供冷系统总耗电量Z可节约384kW。
表1制冷系统与输配系统在设定条件下出力与能耗情况
表2供水温度在【1.5℃，7℃】内对应的耗电量数据
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.区域供冷系统，其特征在于，包括：
基载制冷机组(110)，连通基载主机一级泵(120)形成基载主机制冷系统回路(100)；
双工况制冷机组(210)，连通第一乙二醇泵(220)和双工况换热器(230)形成双工况主机制冷系统回路(200)，连通第二乙二醇泵和蓄冷设备(310)形成双工况主机蓄冷系统回路(300)；
所述双工况换热器(230)连通双工况主机一级泵(410)形成双工况主机制冷输出回路(400)；
所述蓄冷设备(310)连通融冰一级泵(510)和融冰换热器(520)形成融冰系统回路(500)；
所述融冰换热器(520)连通融冰制冷一级泵(610)形成融冰输出回路(600)；
所述双工况主机制冷系统回路(200)和所述双工况主机制冷输出回路(400)通过双工况换热器(230)进行换热；
所述融冰系统回路(500)和所述融冰输出回路(600)通过融冰换热器(520)进行换热；
所述基载主机制冷系统回路(100)、所述双工况主机制冷输出回路(400)和所述融冰输出回路(600)通过二级泵(760)向用户供冷；
所述基载制冷机组(110)连通第一冷却水泵(810)和第一冷却塔(820)形成第一冷却回路(800)；所述双工况制冷机组(210)连通第二冷却水泵(910)和第二冷却塔(920)形成第二冷却回路(900)；
基载主机制冷系统回路、双工况主机制冷输出回路和融冰输出回路均包括形成回路的供水前段、中间段和回水后段，基载主机制冷系统回路、双工况主机制冷输出回路和融冰输出回路的中间段相汇聚成若干集中制冷管，集中制冷管中设置有用户换热器，用户换热器用于向用户供冷；
基载主机制冷系统回路、双工况主机制冷输出回路和融冰输出回路的供水前段汇聚在供水分集水器，且从供水分集水器中连通出若干集中制冷管的一端，若干集中制冷管的另一端在回水分集水器中汇聚，回水分集水器(750)连通基载主机制冷系统回路、双工况主机制冷输出回路和融冰输出回路的回水后段，集中制冷管中还设置有二级泵。
2.区域供冷系统供水温度优化方法，其特征在于，包括权利要求1所述的区域供冷系统，还包括以下步骤：
确定制冷系统中的耗电部件，包括所述基载制冷机组(110)、所述基载主机一级泵(120)、所述第一冷却水泵(810)、所述第一冷却塔(820)、所述双工况制冷机组(210)、所述双工况主机一级泵(410)、所述第二冷却水泵(910)、所述第二冷却塔(920)、所述融冰一级泵(510)和所述融冰制冷一级泵(610)；
确定输配系统中的耗电部件，包括所述二级泵(760)；
确定回水温度T2，统计在一定时间t内、供水温度T1在温度区间[a，b]中各所述供水温度T1对应的总耗电量Z的数据，所述总耗电量Z＝所述制冷系统中的所述耗电部件的耗电量X+所述输配系统中的所述电部件的耗电量Y，取所述总耗电量Z最低时对应的所述供水温度T1为最佳供水温度。
3.根据权利要求2所述的区域供冷系统供水温度优化方法，其特征在于，所述基载制冷机组(110)和所述双工况制冷机组(210)的耗电量的计算方法相同，如下：
制冷机组的耗电量＝制冷机组的实际总冷量×制冷机组的单位耗电量，制冷机组的单位耗电量＝单体制冷机组的额定功率/(设计工况下制冷机组的性能系数×单体制冷机组的制冷量)。
4.根据权利要求3所述的区域供冷系统供水温度优化方法，其特征在于，所述设计工况下制冷机组的性能系数的计算方法如下：
COP＝COPn/Kn
Ka＝A×B
A＝3.46×10-7(LIFT)4-1.22×10-3(LIFT)2+1.43×10-2×LIFT+1.33546833
B＝1.97×10-3×LE+0.986211
LIFT＝LC-LE；
COP是名义工况下制冷机组的性能系数；
COPn是设计工况下制冷机组的性能系数；
LC是满负荷下制冷机组冷凝器的出口温度；
LE是满负荷下制冷机组蒸发器的出口温度。
5.根据权利要求2所述的区域供冷系统供水温度优化方法，其特征在于，所述基载主机一级泵(120)、所述第一冷却水泵(810)、所述双工况主机一级泵(410)、所述第二冷却水泵(910)、所述融冰一级泵(510)、所述融冰制冷一级泵(610)和所述二级泵(760)的耗电量计算方法相同，如下：
水泵耗电量＝对应制冷机组的实际总冷量×水泵的单位耗电量，水泵的单位耗电量＝水泵的实际功率/单体制冷机组的制冷量；
N＝(Qv×ΔH)/367η；
N是水泵的实际功率；
Qv是水泵流量；
ΔH是水泵扬程；
η是水泵效率。
6.根据权利要求5所述的区域供冷系统供水温度优化方法，其特征在于，所述水泵流量的计算方式如下：
Qv＝12.66×Q/(ρ×cp×Δt)；
Q是对应制冷机组的供冷量；
ρ是冷冻水在对应供回水平均温度下的密度；
cp是冷冻水在对应供回水平均温度下的比热容；
Δt是冷冻水供回水温差。
7.根据权利要求5所述的区域供冷系统供水温度优化方法，其特征在于，所述扬程的计算方法如下：
S是管路及设备阻力特性系数。
8.根据权利要求2所述的区域供冷系统供水温度优化方法，其特征在于，所述第一冷却塔(820)和所述第二冷却塔(920)的耗电量计算方法相同，如下：
冷却塔耗电量＝对应制冷机组的实际总冷量×冷却塔的单位耗电量，冷却塔的单位耗电量＝冷却塔的实际功率/单体制冷机组的制冷量；
M＝Qm×Pm；
M是冷却塔的实际功率；
Qm是冷却塔的流量；
Pm是冷却塔的额定功率。
9.根据权利要求2至8任一项所述的区域供冷系统供水温度优化方法，其特征在于，确定所述回水温度T2＝12℃，所述供水温度T1的所述温度区间为[1.5℃，7℃]或[1.5℃，6℃]。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911074039.7A CN110848840B (zh) | 2019-11-06 | 2019-11-06 | 区域供冷系统及供水温度优化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911074039.7A CN110848840B (zh) | 2019-11-06 | 2019-11-06 | 区域供冷系统及供水温度优化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110848840A CN110848840A (zh) | 2020-02-28 |
| CN110848840B true CN110848840B (zh) | 2024-05-24 |
Family
ID=69599460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911074039.7A Active CN110848840B (zh) | 2019-11-06 | 2019-11-06 | 区域供冷系统及供水温度优化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110848840B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115993072B (zh) * | 2023-02-14 | 2023-11-07 | 华能济南黄台发电有限公司 | 一种供热机组的凉水塔集中供冷的热排放系统 |
| CN116642365B (zh) * | 2023-07-27 | 2023-09-26 | 东莞市鹏锦机械科技有限公司 | 一种基于表冷器的自适应水量节能控制方法 |
| CN117419422B (zh) * | 2023-12-18 | 2024-03-26 | 深圳市前海能源科技发展有限公司 | 区域供冷系统的能效计算方法及相关设备 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003293859A (ja) * | 2002-04-01 | 2003-10-15 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | エネルギー供給システム |
| CN1916519A (zh) * | 2006-08-01 | 2007-02-21 | 华南理工大学 | 区域集中供冷冷量调节系统及其调节方法 |
| CN105004002A (zh) * | 2015-07-06 | 2015-10-28 | 西安建筑科技大学 | 用于中央空调冷却水系统的节能控制系统及方法 |
| CN206094696U (zh) * | 2016-10-08 | 2017-04-12 | 华南理工大学建筑设计研究院 | 一种多能源大温差区域供冷系统 |
-
2019
- 2019-11-06 CN CN201911074039.7A patent/CN110848840B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003293859A (ja) * | 2002-04-01 | 2003-10-15 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | エネルギー供給システム |
| CN1916519A (zh) * | 2006-08-01 | 2007-02-21 | 华南理工大学 | 区域集中供冷冷量调节系统及其调节方法 |
| CN105004002A (zh) * | 2015-07-06 | 2015-10-28 | 西安建筑科技大学 | 用于中央空调冷却水系统的节能控制系统及方法 |
| CN206094696U (zh) * | 2016-10-08 | 2017-04-12 | 华南理工大学建筑设计研究院 | 一种多能源大温差区域供冷系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110848840A (zh) | 2020-02-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110848840B (zh) | 区域供冷系统及供水温度优化方法 | |
| CN100443814C (zh) | 区域集中供冷冷量调节系统的调节方法 | |
| CN110848839B (zh) | 可动态蓄冷的区域供冷系统及方法 | |
| CN102313331B (zh) | 冰蓄冷制冷系统及其制冷方法 | |
| CN201652646U (zh) | 动态冰蓄冷系统 | |
| CN101280941A (zh) | 双冷源热泵集中式空调装置 | |
| CN207299346U (zh) | 中央空调夜间用电低谷冰蓄冷装置 | |
| CN211781655U (zh) | 可动态蓄冷的区域供冷系统 | |
| TW202113281A (zh) | 相變蓄冷應急供冷系統 | |
| CN201434458Y (zh) | 大温差串联梯级利用空调制冷系统 | |
| CN108895587B (zh) | 一种串并联热泵双蓄供能系统 | |
| CN102384551B (zh) | 外融冰式冰蓄冷制冷系统及其制冷方法 | |
| CN207350607U (zh) | 一种冰蓄冷空调结构 | |
| CN107764122B (zh) | 一种基于余热利用的大温差冷水复合式梯级利用系统 | |
| CN200993450Y (zh) | 一种可变制冷剂流量智能冰蓄冷空调系统 | |
| CN102506473B (zh) | 直接蒸发式冰蓄冷制冷系统及其制冷方法 | |
| CN115839524A (zh) | 一种动态冰蓄冷的空调系统及其控制方法 | |
| CN202915596U (zh) | 双系统水冷螺杆机组水氟串逆流系统 | |
| CN202303728U (zh) | 外融冰式冰蓄冷制冷系统 | |
| CN202303727U (zh) | 直接蒸发式冰蓄冷制冷系统 | |
| CN211551907U (zh) | 区域供冷系统 | |
| CN211451235U (zh) | 一种制冰制冷双工况热泵机组 | |
| CN113790485A (zh) | 一种多能互补耦合能源系统装置 | |
| CN102384550B (zh) | 冰片滑落式冰蓄冷制冷系统及其制冷方法 | |
| CN202284833U (zh) | 并联双泵式冰蓄冷制冷系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |