冰蓄冷技术在空调系统中的应用前景分析

刘慧泉

（南京南瑞继保电气有限公司，江苏 南京 210000）

0 引言

随着社会经济的不断发展，人们对生活水平和生活质量的要求也在不断提高。空调，由于其具有可改变房间及封闭区域内空气温度、湿度、洁净度及空气流速等参数，从而达到人体舒适和工艺过程要求的功能而越来越得到广泛的应用。早在2000年相关统计数据表明，每百户城镇居民房间空调的拥有量为40台，在经济发达的地区，如北京、上海、广州等一线城市，此比例更是高达78台/百户［1］。目前，空调已经成为现代化建筑不可缺少的设施，每户城镇居民家里的空调远不止1台，空调数量的增长带来的耗电量的增加，给电力供应带来了巨大的压力。

由于我国长期的能源格局造成了过去、现在及未来几十年内仍然依靠以煤炭为主的火力发电。虽然为应对能源和环境的双重压力，我国不断调整能源结构，改变发电格局，但是据2011年数据统计，我国的火力发电依然担负着全国发电总量71%的重担。而现在随着用电量的不断增加，我国电力紧张的局面越发严重，电力状况远远不能满足用电高峰时段的需求，而在用电低谷时段由于用电负荷相对较小，电力总量较大，又造成了电网的“窝电”。众所周知，电力是不能大量储存的能源，这种昼夜用电峰谷的交替出现，不仅对发电方的调峰能力是个严峻的考验，更严重影响到了电网的安全经济运行。火力发电厂设备的频繁启停，对发电设备的寿命会造成较为严重的损害，所以大多数调峰都是通过部分发电厂降负荷运行，减少发电量来实现的。但是发电机组的设计是按照额定负荷的参数性能进行的，只有在额定负荷下，其经济性才能达到最高，设备也能安全的运行。降负荷运行时，一方面整个发电机组的发电效率降低，耗能增加，污染物排放量也随之增加，另一方面也会由此产生很多的问题，影响发电设备的安全，进而影响其使用寿命。调整用电格局，利用现有的发电设备满足对电力的需求，改善电力供应紧张局面和电力负荷情况已成为电力企业的重要工作之一。

通过对电力需求侧的管理，寻找移峰填谷的用电方式是实现对现有的电力资源充分有效利用的方式之一。在这种形势下，蓄冷空调技术应运而生［2］。本文主要介绍蓄冷空调系统中常见的几种蓄冷方式，重点探讨冰蓄冷技术及其在空调系统中的应用，进而分析冰蓄冷空调的应用前景。

1 蓄冷空调系统

蓄冷技术就是采用电动制冷机将夜间用电低谷期的电量转变成用物质的显热或潜热储存的冷量，在白天用电高峰期时再将储存的冷量释放出来，用于建筑内空调或者生产工艺中用冷［3］。制冷系统大部分耗电来自夜间低谷期用电，而在用电高峰期只有辐射设备消耗极少的电量，从而实现用电负荷的移峰填谷。蓄冷空调系统与常规空调的区别在于蓄冷空调除了有常规空调系统的制冷装置外，还增设了蓄冷装置。冷源部分不同是两者的本质区别。

蓄冷空调常用的蓄冷介质有水、冰、共晶盐和气体水合物等。这几种介质的蓄冷原理和优缺点如表1表示。

表1 蓄冷介质的蓄冷原理和优缺点对比

2 冰蓄冷技术

冰蓄冷空调系统与常规的空调系统相比，两者的制冷系统及空调风系统基本相同，只是前者比后者多了1套蓄冰设备。冰蓄冷工作系统原理图如图1所示。

图1 冰蓄冷工作系统原理图

图1（a）为充冷循环过程，图1（b）为放冷循环过程。工作原理为在空调用电低谷期通过图1（a）所示的制冰循环过程将机载冷剂的冷量传给蓄冷槽中的水，将水凝结成冰。在空调用电高峰期时，冰蓄冷系统通过图1（b）所示的放冷循环过程，载冷剂通过从蓄冷槽吸收冷量，给空调系统供冷。系统通过调节进出水量控制冰的融化速度，进而控制冷冻水的出水温度。

冰蓄冷系统制冰方式主要有静态制冰和动态制冰2种方法。静态治冰是制冰机和蓄冰槽为一体结构，冰的制备和融化在同一位置进行。动态制冰的蓄冰设备和制冰设备相对独立，冰的制备和储存不在同一位置。

3 冰蓄冷空调特点和适用场所

冰蓄冷空调作为蓄冷空调的一种，具备蓄冷空调拥有的转移电力用电负荷；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。此外，由于冰蓄冷空调独特的优越性，单位容积蓄冷量大，贮存相同冷量，冰蓄冷所需要的容积仅是水蓄冷的1/4～1/3；冷水泵耗电量、维修费用较低，适宜工程应用等优点，使其成为目前应用最广泛的蓄冷空调。

空调系统适用冰蓄冷系统的使用场所包括：（1）空调负荷在使用期内和非使用期内，差异大的场所，如大型购物商场、超市、宾馆、饭店、办公楼等白天人员集中的地方；（2）周期性使用，空调投入时间短、负荷大的场所，如体育馆、展览馆、影院剧院等；（3）一些使用空调负荷大的工业企业，如纺织厂等［4］。

4 冰蓄冷空调的研究及应用现状

早在1994年在郑州召开的电力部会议上，冰蓄冷空调技术就被列入十大节能措施之一［5］；1997年国家经贸委办公厅发布文件将冰蓄冷空调作为以后发展的重点项目；1998年我国政府又制定了鼓励使用冰蓄冷空调的优惠政策，加快冰蓄冷空调等快速推广；2004年国家发展和改革委员会、国家电网公司召开的全国电力需求侧管理工作会议，又提出要推广适用冰蓄冷空调技术［6］。目前我国已有20个省市成功建设冰蓄冷空调项目300余项。随着国家对冰蓄冷空调技术重视程度的提高，国内众多科研院校和设计院都加大了对冰蓄冷空调技术的研究开发工作。冰蓄冷技术在户式中央空调、办公楼建筑空调、民用空调、纺织厂的研究都有所开展，冰蓄冷空调技术不断得到完善。尤其是低温送风系统配合冰蓄冷空调系统，大大降低了冰蓄冷空调的能耗，降低了其运行成本。

5 结语

随着人们对空调的依赖日益加强，人民生活水平的不断提高，农村使用空调的数量也突飞猛进。空调用电必将快速增加，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。

［1］仵强.冰蓄冷在户式中央空调系统中的应用及经济分析［D］.西安科技大学，2011

［2］张文泰.冰蓄冷空调系统经济性分析［D］.太原理工大学，2010

［3］卢钧.冰蓄冷空调系统在工程中的应用［J］.制冷空调与电力机械，2011（2）

［4］叶水泉，韩云海.冰蓄冷空调技术在区域供冷系统中的应用［J］.制冷空调与电力机械，2004（6）

［5］于希明.冰蓄冷在办公楼建筑空调中的使用［D］.西安科技大学，2006

［6］刘道平.蓄冷技术及其应用现状［J］.暖通空调，1995（4）