摘要：文章针对了冰蓄冷技术在空调系统中的应用前景分析，并且在这个基础之上提出了下文中的一些内容，希望能够给与同行业工作的人员提供一定价值的参考。
关键词：冰蓄冷技术；空调系统；应用；分析
1冰蓄冷系统概述
冰蓄冷系统可以分为全负荷冰蓄冷系统和部分负荷冰蓄冷系统。全负荷冰蓄冷系统在用冷时不使用冷冻机，只依靠蓄冰槽融冰来满足冷负荷需求。这种系统要求的蓄冰槽和冷冻机容量都比较大，一般用于体育馆、影剧院等负荷大、持续时间短的场所。对于一般商业建筑，由于其初投资过大而很少采用。部分负荷冰蓄冷系统在供冷时则依靠蓄冰槽融冰和冷冻机共同运行负担冷负荷，冷冻机和蓄冰槽容量都比较小，初投资和运行费可以达到综合最优，因而被商业建筑和工业制冷等广泛采用。全国如有300家30000平方米的商场采用蓄冰空调，其调峰能力相当于建设了一座30万千瓦的调峰电厂。
火电调峰电厂成本7000元/kW左右，30万千瓦的调峰电厂投资约21亿元；抽水蓄能电站的调峰电厂成本5500元/kW左右，30万千瓦的调峰电厂投资约16.5亿元。而采用蓄冰技术小于2000元/kW，转移30万千瓦高峰负荷投资共计不足6亿元。因此，在达到相同目的情况下，可节约投资约10亿元到19亿元。目前，我国已建成并投入运行的冰蓄冷系统有164个，总蓄冰量达到2477302kWh，相当于每天转移高峰时段用电869200kWh，产生了巨大的经济效益，这还未计及建设电厂占用土地、电厂管理以及对环境的污染。
2蓄冷技术的应用背景与发展过程
蓄冷技术是一门关于低于环境温度热量储存和应用技术,是制冷技术的补充和调节。蓄冷技术在空调领域内的应用从世界范围来看,大致经历了三个阶段：一是从二十世纪三十年代到六十年代,是以削减空调制冷设备装机容量为主要目标,以小冷机带动大冷负荷的水蓄冷阶段,旨在降低制冷系统的初投资；二是从二十世纪七十年代到九十年代初,是以转移尖峰用电时段空调用电负荷为主要目的的移峰填谷的冰蓄冷阶段；三是从二十世纪九十年代初到今,除了转移尖峰用电时段的空调用电负荷目标之外,又增加了利用冰蓄冷的“高品位冷量”,以提高空调制冷系统整体能效和降低空调制冷系统整体投资及建筑造价,改善室内空气品质和热舒适的目标,进入了低温、大温差供冷送风的蓄冷空调发展阶段。
近十多年来,随着经济改革的深化,商品经济的迅速发展带来了商业用电的大幅度增长,商业用电负荷绝大又集中在高峰用电阶段,而在商业空调建筑的夏季尖峰用电负荷中,空调负荷约占60%。尽管我国的电力发展很快,但在尖峰用电时段,跟不上电力消费增长速度。一方面,在低谷用电时段,城市用电负荷却增长缓慢甚至下降。因此，综合结果造成目前城市用电谷峰差日趋拉大,有的城市峰谷差已达最高用电负荷的37%。平衡电网负荷,可以采取调节电厂发电能力或调节用户负荷两种方法。从电力建设和电力供应角度来讲,电厂增加峰电供应耗资大、成本高,同时又受供电网能力的限制，因此调节用电负荷是一种更有效的方法。空调用电占民用电中很大的份额,用电负荷十分集中,采用蓄冷空调技术,在夜间用多余的电制冷蓄冷,在白天用储存的冷量补充空调用冷需求是平衡电网峰谷负荷的有效方法。
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3冰蓄冷空调系统及其工作原理
冰蓄冷空调通常采用蓄、融冰性能较好的冰盘管式空调系统，整个流程可分为蓄冷和释冷两个过程。现以应用最多的串联主机上游系统为例，蓄冷过程：夜间低谷电时,乙二醇溶液泵开启,乙二醇溶液经乙二醇泵后进入冷水机组蒸发器，经降温后的乙二醇溶液进入蓄冰设备中，将盘管周围的水冻结成冰，此时冷量储存在蓄冰设备中。释冷过程:白天空调供冷高峰时,乙二醇泵开启,将乙二醇溶液送至冷水机组进行一次降温，之后在输送至蓄冰设备中进行二次降温，降温后的乙二醇溶液进入板式换热器中吸收冷冻水的热量，在流入乙二醇泵，以此循环。
4冰蓄冷空调特点及使用场合
冰蓄冷空调作为蓄冷空调的一种，具备蓄冷空调拥有的用电负荷“移峰填谷”能力；用电低谷时电价低，运行费用低；用电低谷期可以保证制冷设备在满负荷条件下运行，设备运行状态稳定，设备利用率高等优点。除此之外，还具有其独特优点，它可以降低空调系统运行费用，冰蓄冷空调运行费用比传统空调约减少三分之一，冰蓄冷系统制冷机组的制冷容量小于常规空调系统，这主要是因为空调系统部分负荷由蓄冰设备承担；冰蓄冷系统的制冷设备多处于满负荷运行状况，可以减少停机次数、延长设备寿命；冰作为稳定的冷源供应，可以提高空调系统运行可靠性。空调系统适用冰蓄冷系统的使用场所包括：一是执行峰谷电价，且差价较大的地区；二是空调冷负荷高峰与电网高峰时段重合，且在电网低谷时段空调负荷较小的空调工程；三是在一昼夜或某一周期内，最大冷负荷高出平均负荷较多，并经常处于部分负荷运行的空调工程；四是电力容量或电力供应受到限制的空调工程；五是要求部分时段备用制冷量的空调工程；六是要求供低温冷水，或要求采用低温送风的空调工程；七是区域性集中供冷的空调工程。
5冰蓄冷技术优势
温差大，送风温度低。在冰蓄冷系统中，冰水温度零度，通过换热可以使送风温度升到4℃到6℃，送风温差可达20℃左右，形成了“低温送风系统”。当送风的温度低时，就可以减少空调的送风量，同时能在较短的时间里较快的降低空间热负荷。降低电力设备投资，因为冰蓄冷空调系统有储存冷量的能力，所以制冷机组不需要按照峰值负荷来进行选型，制冷主机的容量和装置功率远小于常规空调系统。一般可以减少30%到50%。电力高压侧和低压侧设施减少，从而降低电力建设费用。充分使用设备。冰蓄冷空调系统的制冷机组在制冰时需要满负荷运行，提高了制冷机组的COP值和制冷机组的运行效率，一般负荷会在80%到90%之间，工作状态稳定，提高设备利用率并延长机组使用寿命。
享受峰谷电价，实现“移峰填谷”。冰蓄冷制冰时间通常在晚上十一点至次日七点，这个时间段通常不是用电高峰，电网稳定，同时享受谷时电价，与同常规空调系统对比，运行费用大幅度降低，经济效益增长显著。分时电价差值越大节约的运行费用越多。
维修运行简单方便。冰蓄冷空调系统主要是通过双工况冷机进行制冰融冰，冰槽进行储存冰量，乙二醇溶液作为载冷媒介，在乙二醇泵、冷水机组、蓄冰设备及板式换热器之间进行循环，设备集中度高，且不需要过多的特殊维护。
6空调系统中蓄冷技术的应用
6.1区域性蓄冷空调供冷站
区域性供冷或供热系统对节能较为有利，可以节约大量初期投资和运行费用，进而减少了电力消耗及环境污染。这种供冷站可根据区域空调负荷的大小分类自动控制系统，用户取用低温冷水进行空气调节就像取用自来水、煤气一样方便。区域供冷能充分利用各种建筑物峰值负荷不同步的特征，减少设备容量。大温差运行是该技术的主要保障因素，当把冰蓄冷、区域供冷、超低温送风空调系统结合起来时，是性价比较好的供冷形式。当地电力供应机构应通过调整电价为负荷管理侧提供高峰和低谷分时计价的价格激励机制，才能缓解季节性电力供应短缺的矛盾，同时达到少建电厂保护环境的目的。
6.2热泵与冰蓄冷联合系统
目前，使用空气源热泵户型中央空调存在着一些亟待解决的问题。以空气为热源的热泵机组，受室外空气的影响很大，而地源热泵以土壤为热源，由于全年土壤温度波动小，随着土壤深度的增加，土壤温度变化相对稳定。冬季土壤温度比空气温度高，夏季又比空气温度低，所以地源热泵的供热供冷的COP值均高。与空气源热泵相比，地源热泵COP值平均提高30%左右，因而可以大大减少中央空调的耗电量，也为用户节省了运行费用。而冰蓄冷系统具有削峰填谷的功能，因此，为了克服冰蓄冷技术和水源热泵技术单独应用时的局限性，真正使二者有机结合起来达到削峰填谷的功效，研究开发地源热泵户型蓄冰中央空调，对节能、降低用户运行费用和电网调峰有着十分重要的意义和发展前景。
7蓄冷技术发展方向
开发新型蓄冷技术和建立客观经济评价体系。比如开发直接接触式冰蓄冷，气体水合物蓄冷，过冷水蓄冷技术等。再者，须建立客观公正的蓄冷空调系统经济分析和评估方法，以规范市场，促进其发展。
伴随不可再生能源的枯竭，能源问题开始成为人们关注的话题，于此同时，不可再生能源的大量使用，伴随温室气体的集聚排放，全球变暖，海平面上升等副作用已经显现出来。大环境的改变，必然对传统的能源消耗模式提出挑战，那么，冰蓄冷这种节能减排的成熟措施，今后将是很多大型企业办公楼的首选。
8结论
通过对上述的内容进行分析研究之后可以得出，随着最近几年气候变暖及人民生活水平提高,居民安装空调增多,使集中空调和居民空调的制冷负荷用电占整个城市用电的比例上升,而由此造成峰谷的增大是我们不得不面临和需要解决的问题。冰蓄冷系统以利用低谷电力、移峰填谷、缩小用电峰谷差、提高电网安全运行的突出优点，以及其自身独特的系统优势必将得到更加广泛的应用，可以预计，冰蓄冷空调应用前景将十分广阔。
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论文作者:王海军
论文发表刊物:《防护工程》2017年第13期
论文发表时间:2017/11/10
标签：空调论文; 负荷论文; 空调系统论文; 系统论文; 技术论文; 电厂论文; 电价论文; 《防护工程》2017年第13期论文;