1 工程概况

江苏省电网调度中心是华东地区重要的电力调度枢纽，也是一幢集电力调度、工艺机房、办公、会议及其他服务功能的综合性大楼。该工程建筑面积74700 m²，地上35层，面积53150 m²；地下3层，面积21550 m²；主体建筑高度为170m。

2 负荷计算

正确计算和分析负荷是选择冷水机组、制冰装置和保证系统合理的前提。因此在负荷计算时，充分考虑了各种影响因素，如办公室负荷主要出现在白天办公时间内，电网调度工艺负荷昼夜持续，餐厅、会议负荷是集中、短暂或随机。在充分调查各类用户的性质、房间使用规律等基础上，利用计算机软件进行24小时逐时冷负荷计算，热负荷则采用稳定传热的计算方法进行计算。

冷负荷计算结果如下：

⑴ 设计日峰值负荷（15：00～16：00）：2438 RT

⑵ 下班后峰值冷负荷（18：00～19：00）：1046 RT

⑶ 设计日负荷（8：00～22：00）：24967 RTh

⑷ 电网调度工艺负荷（24小时运行）：16800 RTh

⑸ 设计日蓄冰负荷：5800 RTh

⑹ 蓄冰负荷与设计日负荷之比：23.2%

3 蓄冷系统

⑴ 设计原则与方案

蓄冷系统的方案、设备选择与控制策略受诸多因素的影响。设计依据中最重要的是负荷及其分布特点以及当地的电价结构。只有在掌握负荷变化规律和充分利用电价政策的基础上才能选择合理的系统。本工程通过了解电力调度工艺、办公使用情况等确定了以下内容：

1）采用分量蓄冰、双工况冷水机组（后称主机）与蓄冰装置串联、双工况冷水机组上游、融冰优先的系统；

2）蓄冰装置为钢盘管整体式蓄冰槽，内融冰，出水温度为2～3℃；

3）根据负荷的分布情况，设置2台基载冷水机组（后称基载机）与基载水泵等组成基载环路。供/回水温度为5.5/11.5℃；

4）双工况冷水机组、乙二醇泵和蓄冰装置等组成主环路。系统冷媒采用具有高压缩比的R22，载冷剂采用重量比为25%的工业抑制性的乙烯乙二醇溶液。利用蓄冷系统融冰时流量小压力损失大，制冰时流量大压力损失小的特点，依据乙二醇溶液在不同温度时密度、粘滞系数之差异，对流量进行修正，使得融冰环路与制冰环路共用一套循环泵成为可能。

(2)主要设备

冰蓄冷系统的主要设备有：主机、基载机、钢盘管整体式蓄冰槽、板式换热器、冷却塔以及各类水泵，它们的性能参数见表1。

(3)冷源系统

分量蓄冰对于冷源来说只是一部分，它还需要其他机组和设备予以支持，更需要一个完善的系统和控制策略来适应逐时负荷的需求，以获得良好的经济效益。

本工程制冷机房内的蓄冷与空调水系统流程见图1。蓄冷系统通过板式换热器与基载环路共同组成冷源，作为空调水系统的一次水系统（冷源侧），二次变频泵负责向空调末端设备（用户侧）输送空调冷水，供/回水温度为5.5/13℃。

该系统可以实现以下5种运行模式：1）主机制冰蓄冷＋基载机供冷；2）融冰与基载机及主机联合供冷(不分时段与分时段)；3）仅融冰供冷;4）仅基载机供冷;5）仅主机供冷。它们的运行模式流程见图2。

图1 制冷机房蓄冷与空调系统流程图

⑷系统运行控制

空调蓄冷系统是以回水温度来控制各阀门的状态并与各相关的设备联动，主环路与基载环路联合运行，根据设计负荷图和电价结构表，选择设计日的系统运行策略，设计中还考虑了不分时段和分时段2种运行模式，以后可以根据一段时间的实际运行情况进行优化组合，确定优化运行模式。各设备的运行情况、阀门的开关状态见图3及表2。

图2 蓄冰空调运行模式流程图

图3 设备运行工作图

制冷系统各运行设备及阀件状态表 表2

4 空调热源

图4 蓄热锅炉房热水系统流程图

设计日空调热负荷为44460 kWh,峰值为5000kW。热源系统主要由2台990kW、蓄水量100m³、供/回水温度为138/71℃的蓄热电锅炉，2台330kW供/回水温度为65℃/55℃的直热式电热锅炉和热水循环泵等组成。蓄热锅炉自带板式换热器，由二次侧的供水温度传感器控制一次侧的流量，保证了二次侧空调用热水供回水温度为65/55℃。由于每台锅炉具有完善的自控装置，配合系统的压差控制，故锅炉运行的台数，释热量以及热水循环泵的台数控制等都有良好的工作状态。蓄热锅炉房热水系统流程见图4。

供热系统的控制策略是：蓄热锅炉上午8～10时峰值电价时段单独供热，其余时段由蓄热锅炉与直热锅炉联合供热。夜间蓄热锅炉蓄热时，直热锅炉服务电网调度工艺用房。

5 空调水系统

大楼的水系统为四管制二次泵系统，一次泵定流量二次泵变流量。用户为三个部分：低区风机盘管及裙房、低区新风机组及裙房和高区。由于主体建筑高度为150m，为减小系统的静压，水系统分为两个不同工作压力区，即高区与低区，同时又根据不同的使用功能，将冷水按3个用户分配：低区风机盘管系统；低区空调/新风机组系统；高区系统。24层为避难层兼作设备层，一次水系统在此层通过板式换热器为高区提供空调冷、热水。冷水一次侧供/回水温度5.5/13℃, 二次侧供/回水温度7/14.5℃；热水一次侧供/回水温度65/55℃供/回水温度63.5/53.5℃。24层以下低区膨胀水箱设在25层，高区的膨胀水箱设在屋面一层。设计优先采用开式膨胀水箱，是因为它简单、可靠和经济。在本工程的水系统设计中，还着重考虑了如下几个问题：

⑴ 量分配平衡。在确定空调水管径时，根据各个用户距离冷冻机房远近的不同，在14~45mm/m的范围内选用不同的比摩阻值。在主要供水分路及各层支管设置平衡阀，并标出各平衡阀的设计流量和初定开度或压差，以改善系统的水力平衡。

⑵ 水大温差供回水。因为采用了冰蓄冷系统，供回水温差选为7.5℃（5.5/13℃）,大于常规值5℃（7/12℃）。在项目设计初期，原想采用

VAV低温送风实现大温差，但由于受工程资金制约而未被采纳。目前工程是按图5所示水系统的合理配置加以实现。标准办公层的风机盘管回水和设在每层的二级新风机组的回水合流成温度为11.1℃的空调水，其中一部分回水通过管道泵作为初级新风机组的空调供水。管道泵负担新风机组、管道、自控阀门等的压力损失，三通阀受出风温度控制调节旁通流量。初级新风机组的回水温度为16.5℃，再将此部分回水与未经初级新风机组的回水混合，达到系统回水温度13℃。这样，末端的供回水温差与冷水机组的供回水温差相吻合，实现了系统的大温差。

图5 流程示意图

⑶ 节能运行。空调热水系统采用变流量循环系统，通过末端自动调节阀、压差旁通阀及控制水泵启停台数，跟踪负荷的变化。空调冷水系统二次泵采用变频驱动，高区与低区变频泵均为2台并联运行。每台泵为系统设计流量的70%，这是基于空调系统全年大部分时间在设计负荷的60%~70%的范围内运行。在最大负荷时，2台并用；大部分时间可只开1台。低区变频泵的压差传感器设在24层的立管末段，以4~20mA的模拟信号反映出负荷变化情况。变频泵控制箱具有内置微型处理器，经过计算，发出0~10VDC的模拟信号指令变频泵加速或减速。因此，变频泵的正确选型和应用，将有效地降低变流量水系统的运行费用，节能效益十分明显。

⑷ 用户冷却水系统。为适应今后发展的需要，满足有可能设置水冷式专用空调机组的要求，设置了一个用户冷却水系统，每层预留一对DN70的接管，冷却塔独立设置。

⑸ 备用空调系统。30~35层为电力调度工艺用房，考虑到这些房间的重要性，另外设置了变冷媒流量（VRV）空调系统，作为中央空调系统的备用。

⑹ 末段旁通。在每个支路立管的末段设置旁通，以便于系统放空气，保证24小时运行的二次变频泵最小流量，另外一个作用是缩小了系统启动至达到设计状态的运行时间。