关于曲江海洋公园极地馆表演池空调降温节能项目实施方案


目前海洋公园有5只极地动物-白鲸，临时和原有的4只海豚一起暂养在海豚表演池内。因极地动物白鲸生活环境温度要求：15-17℃，所以，我们一直利用空调（直燃机组）在控制表演池温度。每天直燃机开机运行9小时制出8℃左右的冷媒水，靠水泵加压循环运输到海豚设备间，利用板式换热器，两种介质互相换热，控制表演池温度（平均每天降温幅度约在0.5+0.1℃）。运行能耗示意图如下：


运行流程见下图：

根据近期的运行规律和制冷效果，发现存在以下问题：
1、 馆内温度影响，相互之间发生热传导，造成能耗浪费（海豚表演池要求15-17℃温度，其它区域供应暖气基本保持在22+2℃，主池、白鲸池、检疫区小缸等养殖缸体要求28-30℃，区域之间冷热不均，温度偏差大，造成互相间自然“窜热”，能耗浪费较大）；
2、 人工利用设备控制过程中，海水比热值大，提高或降低1℃要比淡水“用时”多出1/3，设备之间能量转化过程多，运行效率低（运行模式：直燃机以天然气为驱动能源制冷产生8℃左右的水，靠55KW水泵加压循环运输到海豚设备间板式换热器一侧，7.5KW循环泵把海水循环到另一侧，两种介质互相换热，温差小，运行效率低）；
3、 附属设备能耗较大（主机10KW制冷要产生8℃左右的水，附属设备需两台55KW水泵运行，另外还需7.5KW冷却塔等启动，不包括天然气费用）；
4、 直燃机组在低温运行，故障率过高，操作难度大，报警频繁（直燃机运行要求冷却水温度高于19℃，否则容易引起机组冷剂水污染和低压发生器结晶，造成设备严重故障）；
5、 水体温度基本上是白天空调降温，晚上停机温度就上升（每天水体温度变化在0.5℃左右）；
6、 晚上开门开窗，利用室外与室内温差控制，又容易出现动物感冒，存在不安全因素（开门开窗，加大送排风，动物易感冒，尤其海豚会打喷嚏，且存在不安全因素）；
综上所述：建议在二期项目中增加冷却塔给表演池降温，利用空调冷却塔有降温散热的作用，春秋季节或冬季控制水体温度。具体办法：以风冷模块机组制冷系统管道为基础，在屋面增加2台冷却水塔(方形横流冷却塔500立方/h处理水量)；利用管道循环泵，当室外环境温度低于水体温度3度时，开启冷却水塔给板式换热器一次介质降温散热。
在建的二期项目（白鲸表演馆）目前是按照一期设计思路考虑的。表演池水体温度控制采用—风冷模块机组运行产生8℃左右的冷媒水，靠水泵加压循环运输到白鲸设备间，利用板式换热器两种介质互相换热，控制表演池温度，那么在春秋季节，环境发生变化，势必出现机组能耗比下降，运行忽冷忽热，故障且不稳定，能耗出现浪费。如果采用冷却水塔降温散热，那么在春秋季节或冬季控制水体温度，只要室外温度低于水体温度3度时，就可以避免使用大功率的风冷模块制冷机组，即节省时间和人工成本，又能节省电能和设备消耗。示意图如下：

该方案可作为白鲸表演馆维生制冷的“备用”方案，与风冷模块制冷机组制冷相辅相成，达到制冷的“双保险”，并且冷却塔降温制冷方案在使用中节能效果明显，降温效率快，而且可以在一段时间内避免使用大功率的风冷模块制冷机组，减少电力消耗。（不建议将表演池水体直接输送到冷却塔降温散热，避免水质交叉污染），运行能耗示意图如下：


运行成本对比详见下表：
两种运行模式能耗对比表
运行模式 风冷机-制冷 冷却塔-降温散热
对比机型 特灵CXAH/CGAH120 良机 HCCT-500
机型参数 制冷量304KW
制冷功率235+5KW
进出水温度12/7℃
方型横流冷却塔
温差5℃
功率7.5×2KW
500立方/h处理水量
运行工况：环境温度在7℃左右
开机时间（主机） 7 0
供应时间（循环泵） 8 8
用电费用 电能负荷 8×（235+5） 8×（7.5×2）
电能消耗 1920 120
单价 0.91 0.91
费用 1837.2 109.2
用水费用 单位用量 1.5×8 1.5×8
单价 4.3 4.3
费用 51.6 51.6
合计（元） 1888.8 160.8
运行每天可节省1728元（运行工况低于7℃时，效率更快，时间缩短，节省增大）
通过数据和示意图可以得出：在一定运行工况条件下，冷却水塔降温散热要比风冷模块机组制冷控制时降温效率快，节省能耗。电能可节省 86.9% 多，总体能耗成本下降81.9%。而室外温度越低，节能效果越明显，全年估算可节省能耗30万元，1-2年可收回投资成本。
选用“冷却塔降温”总体方案节能效果显著，符合国家低碳发展理念要求，产业关联度高，低碳环保条件好。最大限度地降低资源能源消耗，提高资源利用率，降低环境成本，实现了园区经济、能源、环境多维度的持续发展。
咨询暖通业同行、设备厂家、业类老师、施工单位后。认为：在西北地区，秋冬季制冷运行，最简便、最行之有效的方式就是利用室外环境温差，进行最初级的换热或降温。整个方案综合考虑：安装简便、投资额度小、管理方便、节能显著；管道改造后降温效率快；节省能耗；经济成本显著；不受低温天气影响；设备故障低，损耗小；改造安装简便；投资额度小；运行模式简单管理方便等优势。方案遵循低碳发展和循环经济理念，具有低能耗、低排放、低污染、高附加值的特性；资源综合利用中技术创新、管理创新和发展模式创新，有效降低企业园区经营活动中的能源消耗和二氧化碳排放强度。