工程概述
　　
　　聊城建工大厦是聊城建工集团投资建设的集商场和办公为一体的综合性大楼，是聊城的标志性建筑。大厦空调面积49000㎡。其中地下二层为车库及设备用房，面积约4500㎡；地下一层至地上六层裙房为大型商场，面积约33000㎡；七至二十三层塔楼为办公，面积约16000㎡。
　　
　　该工程目前为聊城唯一应用冰蓄冷系统的项目，在当地影响很大。该系统自2003年2月开始设计施工，2004年8月调试运行，2005年5月实际运行至今，经检测系统安全稳定，空调效果良好，经济效益显著，很好的满足了用户要求。笔者对该工程的方案论证、系统设计、设备招投标、施工协调、尤其系统运行调试等各个阶段进行了全程跟踪调查。现主要就设计与调试过程中存在的经验与教训进行了积累总结如下：
　　
　　系统设计
　　
　　冷负荷说明
　　
　　根据建筑使用情况及初步设计计算结果，整幢大楼的尖峰负荷为7380KW。设计日冷负荷为75000KWH.
　　
　　但经随业主多方考查论证，应业主强烈要求，可按7380X70%=5100KW配置主机容量，并在机房内预留一台机组位置，以防达不到冷负荷要求时安装。其可行性分析如下：
　　
　　1)设计手册中冷负荷计算依据是按不保证2.5%的时间考虑的，业主认为根据聊城目前商场购物群体的意识水平和办公人员对室内环境实际要求，设计标准可适当降低，即不保证时间可适当延长；
　　
　　2)从商场实际经营角度分析，空调最不利负荷时并非购物客流量最大时，因此，冷负荷中人员散热量及新风量应予以折扣。
　　
　　3)当室外气温达38℃以上时，室内温度即使在28℃左右，从“温差感觉”的角度分析，基本上也可满足购物者的环境要求。
　　
　　4)通过利用夜间通风、外遮阳、选用节能照明灯具、控制设备散热量等节能措施；采用合理气流组织将排风口设在散热最大处等技术措施；以及根据室内实际空气品质，灵活控制新风量等手段，最大限度的降低耗冷量。
　　
　　5)充分发挥冰蓄冷系统“可靠性能好”的优势。即使在最不利负荷时短时期开主机，也要比增大主机容量其经济性合适的多。
　　
　　系统方案确定
　　
　　主机及设备配置
　　
　　根据上述分析,大楼尖峰负荷按5100KW考虑。由全日冷负荷曲线及聊城地区的分时电价情况，本设计采用负荷均衡的部分蓄冰模式。制冷主机选用2台1500KW双工况螺杆式冷水机组，蓄冰设备为双金属蕊心冰球，蓄冰槽总容积为(15.9X6.7X3.1)立方米，蓄冷量15000KWH。载冷剂为25%乙二醇溶液。三台板式换热器总换冷量为(1700X3)KW，温差为1℃。
　　
　　系统流程
　　
　　考虑到系统的可靠性、稳定性及经济性，该冰蓄冷系统流程采用制冷机与蓄冰槽并联方式，当最大负荷时可以联合供冷。该模式可借助自控系统通过控制次级泵入口处的电动开关阀CV5、冰槽进出口处的电动调节阀CV1、主机与冰槽之间的并联旁通管路上的电动调节阀CV4实现蓄冰、融冰单供冷、主机单供冷、联合供冷等多种运行工况转换。利用温度传感器T1(制冰时为冰槽进口温度，融冰时为冰槽出口温度)显示冰槽蓄冰量，并进而自动控制主机的启停。系统中设有板式换热器，用以把冰蓄冷系统的乙二醇回路与通往空调负荷的循环水回路隔离开，保证乙二醇仅在蓄冰循环中流动，而不流经各空调负荷回路。
　　
　　系统调试
　　
　　引子
　　
　　2004年8月25号，系统安装完毕，甲方组织了物业公司、施工单位和多个供货厂家开始系统调试，经过一个多周的努力，其结果非常不理想：晚上两台主机经过8个小时的制冰，白天3个小时就融完了，其余时间就靠主机供冷。而室内热舒适性还非常差，冷热严重不均；每天都要故障停机很多次，十几个维修人员在机房反复检修，总也解决不了问题。这样，应甲方要求，笔者于9月5号开始着手对系统参与并主持了调试，经过对机房现场的实地调查，记录了大量的运行数据，经过对多项参数进行一系列的研究总结，对发现问题逐一进行分析并解决，特别对自控系统的进行了优化完善。使该系统得以成功运行，达到了设计要求。现就调试过程发现的问题、原因分析、解决方法及经验教训逐一汇总，以与同行交流沟通。
　　
　　问题发现及解决
　　
　　问题一
　　
　　问题发现：2004年9月5号晚21：00开启两台主机制冰，可到23:00后，1#主机频繁的过冷保护停机，至5：30制冰结束，1#机总共运行时间不到两个小时，而2#机运行正常。
　　
　　原因分析：主机过冷保护自动停机的设定温度(蒸发器出口)是-8.3℃，而当23：001#机停机时自控系统显示的温度传感器T1(冰槽进口)温度只有-6.8℃，当时对应主机蒸发器出口温度传感器显示温度：1#机为-8.3℃；2#机同T1为-6.8℃。而机组的自动保护信号正是来源于机组蒸发器出口温度，因此断定1#机出口温度传感器给出温度较实际温度低1.5℃。造成制冰期间1#机不能正常运行，从而使得冰槽蓄冰量达不到设计要求。
　　
　　解决方法：更换1#机蒸发器出口温度传感器，再经实际运行，结果三个温度传感器温度显示相吻合，两台主机运行基本同步，制冰结束时T1达-7.5℃，冰槽出口温度为-5℃。制冰彻底，达到设计要求。
　　
　　经验教训：温度传感器有误差对常规空调运行几乎无影响，但对蓄冰系统来说，就要影响到其蓄冷效果或者机组保护，因此，双工况主机的温度传感器精度应该有相当高的标准要求。
　　
　　问题二
　　
　　问题发现：乙二醇泵开启后，短时间内发生水泵电流过大，发生气蚀现象。
　　
　　原因分析：系统不运行时，冰槽内乙二醇液面刚淹过出口均流管，当开启乙二醇泵后,冰槽内液面波动，部分出口均流管露出液面，出现倒空现象。
　　
　　解决方法：增加载冷剂量，保证最低液面高出最高出口均流管20CM。再经实际运行，乙二醇泵运转正常。
　　
　　经验教训：冰蓄冷系统的乙二醇回路为开式系统，设计冰槽进出口管道高度时既要考虑蓄、融冰机理，又要兼顾防止系统倒空。同时，蓄冰槽还要考虑载冷剂的膨胀量。
　　
　　问题三
　　
　　问题发现：早8：00开始转为融冰单供冷运行，此时，电动调节阀V1开度为100%，V4开度为0%。至8：40，板换乙二醇侧进水温T3达5℃，程序显示V1开度逐渐减小，V4开度逐渐增大，但乙二醇进水温度T3却始终继续下降，冷冻水分、回水器水温也不断下降，室内温度过冷。且T1与T3数值接近。冰槽蓄冷至12：00就释放完毕。融冰速率过大，造成大量冷量损失，下午只好开主机供冷。显然,其经济性和室内舒适度不能达到设计要求。
　　
　　原因分析：对程序分析认为，当T3降至5℃时，通过控制电动调节阀V1和V4的开度来控制通过冰槽流量，进而限制融冰速率，使得冷冻水供、回水温度恒定，保证室内舒适度的情况下，尽可能延长融冰时间，发挥冰蓄冷系统的经济优势。但经实际调查，发现阀门的实际开度与程序显示不符，运行中往往发生显示为部分开启时，阀门实际为全开或全关，即阀门执行器不能灵敏响应程序指令，即阀门实际开度与程序指示有较大偏差。具体来说，当程序指示V1调小。V4开大时，实际V1全开，V4全闭，造成乙二醇溶液未经旁通，而是全量流经蓄冰槽，形成上述问题。
　　
　　解决方法：将现安装的国产电动调节阀更换为质量较有保证、灵敏度较高的进口电动阀，再经实际运行，阀门动作灵活，与程序指示相吻合，系统供水温度波动较小，融冰时间大大增加，室内舒适性有所提高。经验教训：冰蓄冷系统由于自身的特点而对自控系统有一定的依赖，那末自控系统中各元器件的精度对蓄冰系统的正常运行起着至关重要的作用，一旦其中关键元件失灵，就会造成整个系统运行失调。因此，在选择蓄冰系统的电动阀时应高度重视其质量问题。
　　
　　问题四
　　
　　问题发现：虽经更换电动阀后，延长了融冰时间，但仍达不到设计要求，阀门开度变化时，仍存在温度波动现象。
　　
　　原因分析:经与自控程序编制人员交流，得知其在设计流量控制时是按照过流量与阀门开度呈线性比例关系输入的，造成实际动态运行时，由阀门V1和V4开度比例调节的通过冰槽流量与设计要求有偏差，致使冷媒温度波动和冷量损失，融冰时间与设计要求有差距。
　　
　　解决方法：流量控制按照过流量与阀门开度呈立方关系重新编制程序，再经实际运行，系统供水温度较稳定，融冰时间基本达到设计要求。
　　
　　经验教训：过流量与阀门开度并非呈线性比例关系，当阀门开度较小时，开度比例小幅变化会引起流量的大幅度变化；反之，当阀门开度较大时，开度比例大幅变化才致使流量的小幅度变化。在程序编制时应认识到这一点。
　　
　　问题五
　　
　　问题发现：在自控程序“运行模式设定”中，主机单供冷或联合供冷运行时两台主机必须同时工作，而在冰蓄冷系统中，主机只有满负荷运行，而不能及时卸载，因此，供冷运行(尤其在非设计日工况下)时，会造成冷量浪费，增加能耗。
　　
　　解决方法:在自控程序“运行模式设定”中,增加“1#(或2#)主机备用”选项栏,即可灵活选择主机开启台数,可更大幅度的节能降耗。
　　
　　优化控制分析
　　
　　优化控制的目标是在满足用户需求的条件下，使运行费用最少。白天供冷时，控制系统根据当天的负荷预测来决定当天的运行策略，即每小时主机和融冰各自所承担的负荷如何分配，要把有限的蓄冰量用在电价最高的时候，尽量不开主机；如果主机需要开启，则力求使主机处于满负荷运行状态，且务必要避开电价高峰时段，同时当天冰必须能全部用完。使系统在满足末端空调冷负荷的前提下，保证运行费用最低。
　　
　　聊城市目前推行的分时电价结构为：高峰时段：8：00—11：00，18：00—23：00；平峰时段：7：00—8：00，11：00—18：00;低谷时段：23：00—7：00。峰平谷电价比3：2：1。优化控制策略的难点就在于要留取适当的蓄冰量以满足晚制冷高峰使用。因此，精确的负荷预测和精心的系统实时监控分析尤为重要。
　　
　　控制融冰速率
　　
　　融冰速率的控制可有效延长融冰供冷时间，提高系统的经济性。控制融冰速率的最终目的是控制水的温度。由于管道中循环水的水温有很大的惯性，一旦建立起了变化趋势后温度会朝着固有的方向变化而不会立即对控制系统的调节作出响应；又因当空调系统间歇使用时，引起围护结构额外的蓄放热，造成冰蓄冷系统要在系统开始运行时要承担室内空间的“除热量”，就会使得该回路的控制特性偏软，并且有很大的滞后。因此分析，早晨供冷一开始就融冰供冷会加大融冰速率，缩短融冰时间。但如在早7：00—8：00平价时段开主机降低冷冻水温度，对室内供冷即可降低融冰速率，延长融冰时间。经运行证实该措施是有效的。
　　
　　结语
　　
　　1.冰蓄冷系统可切实有效的为用户节约运行费用，在均衡电力负荷峰谷，改善环境质量方面具有一定的经济和社会意义。是一项值得推广采用的系统形式。
　　
　　2.冰蓄冷系统与常规空调相比，无论设计、施工、尤其运行调试、管理等各个环节均有较高要求。
　　
　　3.冰蓄冷系统运行过程中准确的负荷预测相当关键，直接影响到控制策略的优化，进而影响运行成本。
　　
　　4.冰蓄冷系统中自控程序及控制系统的元器件有高度的精度要求。
　　
　　5.设计工作者应自觉转变设计观念，更新设计方法，引进与开发新的设计手段。