顧松彬 李高潮 鄒亞平 趙 昕

（1.深圳地鐵集團有限公司，518026，深圳；2.北京城建院深圳分院，518045，深圳∥第一作者，高級工程師）

廣州—深圳—香港客運專線深圳北站位于深圳市寶安區(qū)龍華鎮(zhèn)的西南部。根據深圳北站的布局設置，在深圳北站東西兩側形成樞紐的東、西廣場。其中，東廣場工程占地面積約80 800m2，總建筑面積約191 600m2，按功能分為出租場站、公交場站、綜合換乘中心、配套服務商業(yè)區(qū)等4大塊。

為在宏觀上節(jié)約能源，提高電網效率，深圳北站樞紐東廣場的空調系統(tǒng)采用了具有削峰填谷、平衡電網壓力、節(jié)能效果較好的冰蓄冷空調。

1 冰蓄冷空調的特點

冰蓄冷空調利用夜間低谷負荷電力制冰并儲存在蓄冰裝置中，白天融冰將所儲存冷量釋放出來，減少電網高峰時段空調用電負荷及空調系統(tǒng)裝機容量。其具有以下特點：①削峰填谷，平衡電力負荷；②改善發(fā)電機組效率，減少環(huán)境污染；③減小機組裝機容量；④改善制冷機組運行效率；⑤特別適合用于負荷比較集中、變化較大的場合，如體育館、影劇院、音樂廳等。

與常規(guī)空調相比，冰蓄冷空調具有節(jié)省電費、節(jié)省電力設備費用、節(jié)省冷水設備費用、可快速達到冷卻效果的優(yōu)勢 。

2 室外氣象參數

夏季大氣壓：1 005.60kPa；

夏季空調室外計算干球溫度：33℃；

夏季空調日平均溫度：30.00℃；

夏季空調室外計算濕球溫度：27.9℃；

夏季通風室外計算溫度：31.00℃。

3 冰蓄冷空調系統(tǒng)的冷負荷

根據深圳北站樞紐東廣場的建筑布局，各用冷末端的計算匯總結果為：

（1）設計日峰值冷負荷21 671kW；

（2）夜間峰值冷負荷1 250kW；

（3）設計日總冷負荷267 511kW·h；

（4）設計日總蓄冰冷負荷70 023kW·h。

4 冰蓄冷空調系統(tǒng)介紹

（1）系統(tǒng)模式：深圳北站樞紐東廣場的冰蓄冷空調系統(tǒng)采用分量蓄冰，制冷主機和蓄冰設備為串聯方式，制冷主機位于蓄冰設備上游。冰蓄冷空調系統(tǒng)按主機制冰、主機制冰同時供冷、制冷機供冷、融冰供冷、制冷機與融冰聯合供冷等5種模式運行，系統(tǒng)中設置了1臺基載主機。冰蓄冷空調系統(tǒng)流程圖見圖1。

圖1 冰蓄冷空調系統(tǒng)流程圖

（2）水溫值：冰蓄冷系統(tǒng)在設計工況下供冷時，進出冷水機組的乙二醇溶液溫度分別為12℃和7℃，進出蓄冰槽的乙二醇溶液溫度分別為7℃和3.5℃，進出板式換熱器的乙二醇溶液溫度分別為3.5℃和12℃，進出板式換熱器的空調冷凍水溫度分別為5℃和13℃，用于空調末端大溫差供回水。

（3）設備設置：冷水機組與乙二醇泵、冷卻水泵一對一匹配設置，各設置1臺備用，乙二醇泵工頻運行。冰蓄冷空調系統(tǒng)冷卻水流程圖見圖2。冷凍水采用一次泵變頻系統(tǒng)，根據建筑的使用功能和位置通過分／集水器干管進行分區(qū)，分／集水器之間安裝壓差控制器和旁通管進行調節(jié)。

圖2 冷卻水流程圖

（4）空調系統(tǒng)末端：包括風機盤管和空調機組，其進出水溫度分別為5℃和13℃，末端設置動態(tài)平衡電動二通閥，根據室內溫度調整水量，最終通過供回水壓差變頻調節(jié)冷凍水泵。對于新風量小于60%送風量的空調機組，則采用變頻調節(jié)，根據室內溫度首先調節(jié)水量，當末端的閥門達到設定的最小值時（同時水泵通過供回水壓差變頻調節(jié)冷凍水泵水量），再通過風機變頻控制調節(jié)風量。

5 冰蓄冷空調系統(tǒng)的主要設備

（1）基載制冷主機：采用一臺基載制冷主機，制冷量為1 934kW；進出制冷主機的冷凍水溫度分別為5℃和13℃，流量為208m3／h；進出制冷主機的冷卻水溫度分別為32℃和37℃，流量為396m3／h。

（2）雙工況制冷主機：采用4臺雙工況制冷主機，制冷工況的制冷量為3 165kW；制冰工況的制冷量為2 265kW；乙二醇流量為586m3／h；冷卻水流量為651m3／h。

（3）蓄冰設備：總蓄冰冷負荷為70 023kW·h。

6 冰蓄冷空調系統(tǒng)的自控系統(tǒng)

6.1 自控系統(tǒng)構成

本自控系統(tǒng)采用可編程控制器（PLC）實現集中管理分散控制的目標，由中央控制單元和就地控制單元兩部分組成。中央控制單元即上位機，采用專用的工業(yè)電腦，以圖形和菜單的形式提供友好人機界面，并承擔控制模型中較為復雜的計算，以及系統(tǒng)運行數據的管理。就地控制單元即下位機，采用可編程控制器，除提供底層輸入輸出操作外，還承擔簡單的單回路閉環(huán)控制。就地控制單元在脫離中央控制單元時能夠維持空調系統(tǒng)的基本運行，并具備支持這一功能的人機交互手段。

本自控系統(tǒng)可接受消防系統(tǒng)在發(fā)生火警時通知其啟動緊急停車程序的指令。

6.2 自控系統(tǒng)控制概述

本自控系統(tǒng)能實現以下運行工況的控制：①主機制冰工況；②主機制冰同時供冷工況；③主機單獨供冷工況；④蓄冰設備單獨供冷工況；⑤主機和蓄冰設備同時供冷工況；⑥系統(tǒng)關閉工況。自控系統(tǒng)通過檢測及自動控制裝置進行各種運行工況優(yōu)化控制，解決各種工況的轉換操作、蓄冷系統(tǒng)供冷溫度和空調供水溫度的控制，以及雙工況主機和蓄冷裝置供冷負荷的合理分配。

各運行模式轉換由中央控制單元程序控制，并有人工干預界面。

部分負荷蓄冰系統(tǒng)運行工況比較復雜，對控制系統(tǒng)的要求相對較高，除了保證各運行工況間的相互轉換及冷凍水、乙二醇的供回水溫度控制外，還要解決主機和蓄冰設備間的供冷負荷分配問題。

本自控系統(tǒng)采用了優(yōu)化控制（智能控制）系統(tǒng)，可根據測定的氣象條件及負荷側回水溫度、流量，通過計算預測全天逐時負荷，然后制定主機和蓄冰設備的逐時負荷分配（運行控制）情況，合理制定運行工況，最大限度地發(fā)揮蓄冰設備融冰供冷量，保證整個系統(tǒng)經濟合理運行，以達到節(jié)約電費之目的。

7 冰蓄冷空調在深圳北站樞紐的應用

深圳北站樞紐空調系統(tǒng)采用冰蓄冷空調，經過單調、系統(tǒng)調試，在2011年6月22日正式投入使用，冰蓄冷空調性能達到設計要求。該空調系統(tǒng)具有以下節(jié)能特點：

（1）空調冷水系統(tǒng)采用變頻泵設計，根據系統(tǒng)壓力變化改變水泵電機頻率來減少水流量，降低水泵功率。

（2）中央空調水系統(tǒng)采用大溫差設計，可降低水泵功率，縮小水管管徑。

（3）自動控制系統(tǒng)采用智能控制，能自動監(jiān)視和控制空調設備，使空調系統(tǒng)在最佳狀態(tài)下運行，根據北站樞紐東廣場所需冷量來控制供冷量。

（4）采用了較高能效制冷主機。

（5）選擇了較高的水輸送系數（WTF）的水泵，減少輸送能耗。

［1］ 陸耀慶.實用供熱空調設計手冊［M］.2版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

［2］ 于航.空調蓄冷技術與設計［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2007.