基于冷量关系模型的冰蓄冷关键设备选型方法与流程
1.本发明涉及冰蓄冷设计领域，特别涉及基于冷量关系模型的冰蓄冷关键设备选型方法。
背景技术：
2.在一般大楼中，空调系统用电量占总耗电量的50％左右，而制冷主机的电耗在空调系统中又占主要比例。在常规空调设计中，冷水主机及辅助设备容量均按尖峰负荷来选配。采用冰蓄冷中央空调后，可以选择相对较小的主机，在夜间主机蓄冰，白天主机与蓄冰装置一起工作满足空调负荷，这样全日主机利用率将极大提高，用电负荷将非常平均，相应的配电设施及其他投资效益大幅度提高。当空调使用时间与非空调时间和电网高峰和低谷同步时，就可以将电网高峰时间的空调用电量转移至电网低谷时使用，达到节约空调运行费用的目的，被公认为是当今较为理想的制冷方式。
3.为了保证夏季室内的舒适性，需要制冷系统向建筑物提供维持室内温度的冷量。对制冷房间来说，当室内温度稳定的时候，建筑物的制冷冷负荷q
1i
，应等于供冷设备的放冷量q
2i
，总量相等，同时瞬时冷量也相等。冰蓄冷系统设计方法都是基于该原则进行的。由于设计方法描述完备性不同，从而有不同的计算方法，主要有以下两种：(1) 根据总积分负荷等于白天制冷机在空调工况下制冷量与夜间蓄冰装置容量之和求出制冷机空调工况制冷量，即qc；(2)利用(1)中方法求出qc，对白天制冷机在空调工况下运行小时数，即n2进行修正。目前国内资料中体现的冰蓄冷系统设计基本为以上两种方法。这些方法表述简单明确，但是白天制冷机在空调工况下运行小时数n2无法确定，通过假设、选型、调整选型的过程需要反复试算才能得出合适的选型。本法(基于冷量关系模型的冰蓄冷关键设备选型设计方法) 可以在相当程度上解决以上问题。首先，设计中已知设计峰值负荷的情况下，根据求得的即可得到制冷机在空调工况下制冷量，推算操作简单，无需反复试算；其次，对某一特定项目，若要进行不同方案对比，仅需改变参数φ(设计蓄冰量百分比)，即可得到不同的主要设备选型，从而得到初投资、运行费用差异，从而根据项目等客观条件，决定项目最佳的设备配置；再次，冰蓄冷系统种类很多，本设计方法基于冰蓄冷系统冷量模型，各种类型均适用。不同的系统及形式区别主要体现在各参数取值上的不同，主要有：η
max
、φq；不同的主机类型主要体现在参数cf的不同。
技术实现要素：
4.本发明的目的在于，提供一种效果更好的基于冷量关系模型的冰蓄冷关键设备选型方法。
5.冰蓄冷系统关键设备有主机、蓄冰装置等。不同类型的冰蓄冷系统设计首先应该确定主机、蓄冰装置容量。针对特定项目而言，空调设计峰值等负荷是可知的。针对不同的冰蓄冷系统形式，最大小时取冰率是相对稳定的。因此，通过建立夜间主机释放冷量与冰槽
冷量的关系，及白天设计日供冷设计峰值负荷与主机容量和最大小时取冰率之间的关系，即可获得整个系统制冷机标定(空调工况下)制冷量与设计日负荷峰值的比值。通过该比值，即可对制冷机以及蓄冰装置容量进行选型。
6.实现本发明目的的技术方案是，提供一种基于冷量关系模型的应用于冰蓄冷关键设备选型的设计方法，基于设计蓄冰量百分比、设计日积分负荷折算峰值持续时间(h)、夜间制冰小时数(h)、制冷机制冰时制冷能力的变化率、蓄冰装置最大小时取冰率、夜间基载机负荷与设计峰值负荷q
max
比值等参数，分别确定满足夜间蓄冰时及日间峰值负荷下制冷机标定(空调工况下)制冷量与设计日负荷峰值比值，从而对制冷机以及蓄冰装置进行选型，继而对整个冰蓄冷系统设备进行计算选型。
7.一种基于冷量关系模型的应用于冰蓄冷关键设备选型的设计方法，该方法包括下述步骤：
8.步骤1：根据设计蓄冰量百分比φ、设计日积分负荷折算峰值持续时间a(h)、
9.夜间制冰小时数n1(h)、制冷机制冰时制冷能力的变化率cf，计算确定满足夜间蓄冰时制冷机标定(空调工况下)制冷量与设计日负荷峰值比值α1；
10.步骤2：根据设计蓄冰量百分比φ、设计日积分负荷折算峰值持续时间a(h)、
11.蓄冰装置最大小时取冰率η
max
、夜间基载机负荷与设计峰值负荷q
max
比值φq，计算确定满足日间峰值负荷时制冷机标定(空调工况下) 制冷量与设计日负荷峰值比值α2；
12.步骤3：根据上述得到的分别满足夜间蓄冰及日间峰值负荷的制冷机标定(空调工况下)制冷量与设计日负荷峰值比值α1、α2，确定整个系统制冷机标定(空调工况下)制冷量与设计日负荷峰值比值α；
13.步骤4：根据步骤3得到的整个系统制冷机标定(空调工况下) 制冷量与设计日负荷峰值比值α，对制冷机，冰槽分别选型；
14.步骤5：根据所选制冷机，冰槽型号及其性能参数等数据，校核夜间蓄冰及日间峰值负荷是否都满足；如果不满足，设备型号进行微调，直至校核都满足为止。
15.本发明进一步的特征在于：
16.(1)根据设计蓄冰量百分比φ、设计日积分负荷折算峰值持续时间a(h)、
17.夜间制冰小时数n1(h)、制冷机制冰时制冷能力的变化率cf，计算确定满足夜间蓄冰时制冷机标定(空调工况下)制冷量与设计日负荷峰值比值α1：
[0018][0019]
其中：φ：设计蓄冰量百分比；
[0020]
a：设计日积分负荷折算峰值持续时间(h)；
[0021]
n1：夜间制冰小时数(h)；
[0022]cf
：制冷机制冰时制冷能力的变化率；
[0023]
φq：夜间基载机负荷与设计峰值负荷q
max
比值；
[0024]
α1：满足夜间蓄冰时制冷机标定(空调工况下)制冷量与设计日负荷峰值比值；
[0025]
(2)根据如上所述的基于冷量关系模型的冰蓄冷关键设备选型设计方法,其特征在于，所述步骤2确定满足日间峰值负荷时制冷机标定(空调工况下)制冷量与设计日负荷
峰值比值α2，按如下过程进行：
[0026]
α2＝1-η
max
·
φ
·aꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0027]
其中：η
max
：蓄冰装置最大小时取冰率；
[0028]
α2：满足日间峰值负荷制冷机标定(空调工况下)制冷量与设计日负荷峰值比值；
[0029]
(3)根据如上所述的基于冷量关系模型的冰蓄冷关键设备选型设计方法,其特征在于，所述步骤3确定整个系统制冷机标定(空调工况下)制冷量与设计日负荷峰值比值α，按如下过程进行：
[0030]
α＝max(α1,α2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0031]
其中，制冷机标定(空调工况下)制冷量与设计日负荷峰值比值的设计参考值；
[0032]
(4)根据如上所述的基于冷量关系模型的冰蓄冷关键设备选型设计方法,其特征在于，所述步骤5根据所选制冷机，冰槽型号及其性能参数等数据，校核夜间蓄冰及日间峰值负荷是否都满足，具体判断如下：
[0033]
n1·cf
·qc-φqq
max
＞φ
·a·qmax
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0034]
qc+η
max
·
φ
·a·qmax
＞q
max
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0035]
有益效果：蓄冷系统由于建筑面积、功能性质及系统形式不同，通过本发明方法通过对系统各种参数的预设，可直接获得制冷机标定(空调工况下)制冷量与设计日负荷峰值比值的设计参考值。在简便选型、合理解决现有设计方法共同存在的问题的前提下，特别地，不需进行反复试算，使得设计选型更加简化、简单明了、操作性强。
附图说明
[0036]
图1为不同建筑负荷主要设备选型
[0037]
图2为不同系统形式主要设备选型
[0038]
图3不同设计蓄冰量百分比主要设备选型
[0039]
图4为本发明冰蓄冷主要设备选型方法的流程图
具体实施方式
[0040]
下面将结合方法流程图(见图3)对本发明作进一步的详细说明:
[0041]
基于冷量关系模型的冰蓄冷关键设备选型设计方法，包括下述步骤:
[0042]
(1)根据设计蓄冰量百分比φ、设计日积分负荷折算峰值持续时间a(h)、夜间制冰小时数n1(h)、制冷机制冰时制冷能力的变化率cf，计算确定满足夜间蓄冰时制冷机标定(空调工况下)制冷量与设计日负荷峰值比值α1：
[0043][0044]
其中：φ：设计蓄冰量百分比；0～100％，一般选择30％；
[0045]
a：设计日积分负荷折算峰值持续时间(h)；参考逐时冷负荷系数k表中不同功能建筑数据，也可根据经验建筑实测数据计算；
[0046]
n1：夜间制冰小时数(h)；一般根据电价谷值时数确定，也可略小；
[0047]cf
：制冷机制冰时制冷能力的变化率；
[0048]
一般情况下：
[0049]
活塞式制冷机0.60～0.65
[0050]
螺杆式制冷机0.64～0.70
[0051]
离心式(中压)制冷机0.62～0.66
[0052]
离心式(三级)制冷机0.72～0.80
[0053]
α1：满足夜间蓄冰时制冷机标定(空调工况下)制冷量与设计日负荷峰值比值；
[0054]
(2)根据如上所述的基于冷量关系模型的冰蓄冷关键设备选型设计方法,其特征在于，所述步骤2确定满足日间峰值负荷时制冷机标定(空调工况下)制冷量与设计日负荷峰值比值α2，按如下过程进行：
[0055]
α2＝1-η
max
·
φ
·aꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0056]
其中：η
max
：蓄冰装置最大小时取冰率；根据蓄冰装置特性曲线得到；
[0057]
φq：夜间基载机负荷与设计峰值负荷q
max
比值；可参考 gb50736-2012中8.7.4关于宜配置基载机组的情况计算该比值；
[0058]
宜配置基载机组的情况如下：
[0059]
1)基载冷负荷超过制冷主机单台空调工况制冷量的20％时；
[0060]
2)基载冷负荷超过35kw；
[0061]
3)基载负荷下的空调总冷量(kwh)超过设计蓄冰冷量(kwh) 的10％时；
[0062]
α2：满足日间峰值负荷制冷机标定(空调工况下)制冷量与设计日负荷峰值比值；
[0063]
(3)根据如上所述的基于冷量关系模型的冰蓄冷关键设备选型设计方法,其特征在于，所述步骤3确定整个系统制冷机标定(空调工况下)制冷量与设计日负荷峰值比值α，按如下过程进行：
[0064]
α＝max(α1,α2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0065]
其中，制冷机标定(空调工况下)制冷量与设计日负荷峰值比值的设计参考值；
[0066]
(4)根据如上所述的基于冷量关系模型的冰蓄冷关键设备选型设计方法,其特征在于，所述步骤5根据所选制冷机，冰槽型号及其性能参数等数据，校核夜间蓄冰及日间峰值负荷是否都满足，具体判断如下：
[0067]
n1·cf
·qc-φqq
max
＞φ
·a·qmax
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0068]
qc+η
max
·
φ
·a·qmax
＞q
max
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0069]
下面通过具体实施例对本发明的适用性做出具体说明。
[0070]
实施例1：
[0071]
本实施例主要为了说明不同负荷(包括建筑面积及建筑功能设定)条件下本发明的适用性：
[0072]
(1)建筑负荷等参数如下表所示：
[0073]
表1：建筑负荷参数
[0074][0075][0076]
(2)系统相关参数及计算结果：
[0077]
表2：系统相关参数及α计算结果
[0078][0079]
(3)主机等选型及校核结果：
[0080]
表3：系统关键设备选型
[0081][0082]
如上所述，由于建筑功能或者建筑面积的不同引起系统负荷的不同，通过本发明方法通过对几个参数的设定，基于冷量之间的函数关系，可直接获得主机选型相对峰值负荷的大小，从而对主机及冰槽进行选型，完成系统主要设备的选型。
[0083]
基于表3中的计算最终结果，即可同时校核计算出系统实际的蓄冰量百分比。
[0084]
实施例2
[0085]
本实施例主要说明本方法对于不同冰蓄冷系统的适用性；
[0086]
(1)建筑参数如下表所示：
[0087]
表4：建筑及系统参数
[0088][0089]
(2)系统相关参数及计算结果：
[0090]
表5：系统相关参数及α计算结果
[0091][0092]
(3)主机等选型及校核结果：
[0093]
表6：系统关键设备选型
[0094][0095]
基于表6中的计算结果，不同系统形式计算选型，仅需改变参数φ(设计蓄冰量百分比)，即可得到不同的主要设备选型。
[0096]
实施例3
[0097]
本实施例主要说明本方法对于不同设计蓄冰量百分比的冰蓄冷系统的适用性；
[0098]
(1)建筑参数如下表所示：
[0099]
表7：建筑及系统参数
[0100][0101]
(2)系统相关参数及计算结果：
[0102]
表8：系统相关参数及α计算结果
[0103][0104]
(3)主机等选型及校核结果：
[0105]
表9：系统关键设备选型
[0106][0107]
如上所述，冰蓄冷系统由于建筑面积、功能性质、系统形式以及现场机房空间、项目定位不同，通过本发明方法通过对系统各种参数的预设，可直接获得制冷机标定(空调工况下)制冷量与设计日负荷峰值比值的设计参考值。在上述不同设定建筑面积、不同建筑功能、不同系统形式及不同设计蓄冰量百分比条件下，主机及蓄冰装置选型的变化情况如图1、图2和图3所示。
[0108]
参考彦启森、赵庆珠编《冰蓄冷系统设计》。对于不同功能建筑，具体a(h)计算如下：
[0109]
[0110][0111]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范围内。
技术特征：
1.基于冷量关系模型的冰蓄冷关键设备选型方法,其特征在于，该方法包括下述步骤:步骤1：根据设计蓄冰量百分比φ、设计日积分负荷折算峰值持续时间a(h)、夜间制冰小时数n1(h)、制冷机制冰时制冷能力的变化率c
f
，计算确定空调工况下满足夜间蓄冰时制冷机标定制冷量与设计日负荷峰值比值α1；步骤2：根据设计蓄冰量百分比φ、设计日积分负荷折算峰值持续时间a(h)、蓄冰装置最大小时取冰率η
max
、夜间基载机负荷与设计峰值负荷q
max
比值φ
q
，计算确定空调工况下满足日间峰值负荷时制冷机标定制冷量与设计日负荷峰值比值α2；步骤3：根据上述得到的空调工况下分别满足夜间蓄冰及日间峰值负荷的制冷机标定制冷量与设计日负荷峰值比值α1、α2，确定空调工况下整个系统制冷机标定制冷量与设计日负荷峰值比值α；步骤4：根据步骤3得到空调工况下的整个系统制冷机标定制冷量与设计日负荷峰值比值α，对制冷机，冰槽分别选型；步骤5：根据所选制冷机，冰槽型号及其性能参数等数据，校核夜间蓄冰及日间峰值负荷是否都满足；如果不满足，设备型号进行微调，直至校核都满足为止。2.如权利要求1所述的基于冷量关系模型的冰蓄冷关键设备选型方法,其特征在于，所述步骤1中冷量关系模型，设定设计日冷量产生到消耗无损失，在步骤5阶段，考虑富余量。3.如权利要求1所述的基于冷量关系模型的冰蓄冷关键设备选型方法,其特征在于，所述步骤1中设计蓄冰量百分比φ范围从0-100％取值，设计日积分负荷折算峰值持续时间a(h)，即为可根据逐时冷负荷系数k得到。4.如权利要求1所述的基于冷量关系模型的冰蓄冷关键设备选型方法,其特征在于，所述步骤1确定空调工况下满足夜间蓄冰时制冷机标定制冷量与设计日负荷峰值比值α1，按如下过程进行：(1)根据设计蓄冰量百分比φ、设计日积分负荷折算峰值持续时间a(h)、夜间制冰小时数n1(h)、制冷机制冰时制冷能力的变化率c
f
，计算确定满足夜间蓄冰时制冷机标定空调工况下制冷量与设计日负荷峰值比值α1：其中：φ：设计蓄冰量百分比；a：设计日积分负荷折算峰值持续时间(h)；n1：夜间制冰小时数(h)；c
f
：制冷机制冰时制冷能力的变化率；φ
q
：夜间基载机负荷与设计峰值负荷q
max
比值；α1：满足夜间蓄冰时制冷机标定空调工况下制冷量与设计日负荷峰值比值。5.如权利要求1所述的基于冷量关系模型的冰蓄冷关键设备选型方法,其特征在于，所述步骤2确定满足日间峰值负荷时制冷机标定空调工况下制冷量与设计日负荷峰值比值α2，按如下过程进行：
α2＝1-η
max
·
φ
·
a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)其中：η
max
：蓄冰装置最大小时取冰率；α2：满足日间峰值负荷制冷机标定空调工况下制冷量与设计日负荷峰值比值。6.如权利要求1所述的基于冷量关系模型的冰蓄冷关键设备选型方法,其特征在于，所述步骤3确定整个系统制冷机标定空调工况下制冷量与设计日负荷峰值比值α，按如下过程进行：α＝max(α1,α2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)其中，制冷机标定空调工况下制冷量与设计日负荷峰值比值的设计参考值。7.如权利要求1所述的基于冷量关系模型的冰蓄冷关键设备选型方法,其特征在于，所述步骤5根据所选制冷机，冰槽型号及其性能参数等数据，校核夜间蓄冰及日间峰值负荷是否都满足，具体判断如下：n1·
c
f
·
q
c-φ
q
q
max
＞φ
·
a
·
q
max
ꢀꢀꢀ
(4)q
c
+η
max
·
φ
·
a
·
q
max
＞q
max
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)。
技术总结
本发明涉及冰蓄冷设计领域，特别涉及基于冷量关系模型的冰蓄冷关键设备选型方法。基于设计蓄冰量百分比、设计日积分负荷折算峰值持续时间（h）、夜间制冰小时数（h）等参数，分别确定满足夜间蓄冰时及日间峰值负荷下制冷机标定（空调工况下）制冷量与设计日负荷峰值比值，从而可直接获得制冷机标定（空调工况下）制冷量与设计日负荷峰值比值的设计参考值。该方法不需进行反复试算，使得设计选型更加简化、简单明了、操作性强。对于项目实施各阶段，简化系统选型过程、提高方案对比进程，尤其适用于项目决策阶段方案对比过程。目决策阶段方案对比过程。目决策阶段方案对比过程。
