冰蓄冷空调技术的应用

杨凤久

（北京江森自控有限公司，天津 300308）

一、项目概况

天津空港经济区航空产业支持中心系天津保税区投资有限公司兴建，用以满足空客A320总装生产线供应商的办公需求，并兼顾其他客户。

二、空调系统的方案确定

该项目空调系统设计阶段充分考虑了目前该市供电系统方面存在的问题：第一，天津市属于电力供应紧张城市，但是常常表现为缺电力而不缺电量，用电高峰和用电低谷的负荷之差约为几百万千瓦，浪费了现有的发电能力。第二，为了鼓励用电客户合理安排用电时间，提高电力资源利用效率，实行峰谷分时电价。

冰蓄冷空调系统能解决削峰填谷、平衡电力负荷，节省空调用户的电费，同时还具有以下优点：改善发电机组效率，减少环境污染，减小机组装机容量，改善制冷机组运行效率。断电时利用一般功率发电机仍可保持室内空调运行，可快速达到冷却效果，节省空调及电力设备的保养费用，水泵与空调机组运转振动及噪声降低，使用寿命延长。

三、空调设备的选型

航空产业支持中心项目空调最大负荷为2 400kW，通过综合考虑，确定该空调系统采用部分空调负荷由冰蓄冷设备提供。该建筑办公时间为早8:00到晚20:00，蓄冰时间为晚23:00到早7:00，冷冻水供水温度为6℃，回水温度为12℃，由设在制冷机房的乙二醇蓄冷设备提供的5℃供、11℃回的乙二醇溶液，通过板式换热器制成满足空调系统需要的冷冻水。系统配备两台双工况主机(单台制冷量为879kW)。蓄冷设备共3套盘管，蓄冷量为842RTH/套，载冷剂采用质量浓度为25%的乙二醇溶液，两台板式换热器，换热量为1 400kW。

冰蓄冷系统利用双工况主机在夜间用电谷段制冰蓄冷。在运行过程中，制冷机可有两种运行工况，即蓄冰工况和放冷工况。在蓄冰工况时，经制冷机冷却的低温乙二醇溶液进入蓄冰槽的蓄冰换热器内，将蓄冰槽内静止的水冷却并冻结成冰，当蓄冰过程完成时，整个蓄冰设备的水将基本完全冻结。融冰时，经板式换热器换热后的系统回流温热乙二醇溶液进入蓄冰换热器，将乙二醇溶液温度降低，再送回负荷端满足空调冷负荷的需要。

根据气候特点和实际需求的变化，运行方式可分为以下几种：第一，在负荷较小的过度季节，白天可以不开制冷机，直接利用融冰来提供冷量；第二，如果通过融冰过程转化的冷量不能满足冷负荷的需求，可以增加一台冷机；第三，在建筑最大负荷期间需要两台冷机和融冰系统同时开启，图1是冰蓄冷系统图。

四、冰蓄冷系统实际效果

相比常规中央空调系统，冰蓄冷中央空调系统增加了蓄冰装置，同时也节省了一台制冷机，空调设备的初投资图1增加了约200万人民币。但由于整个建筑的空调供冷区域只达2万m2左右，冰蓄冷中央空调的年运行周期可长达5个月，这样充分利用谷段电量可为企业节约巨额的电费开支。与常规中央空调系统相比每年可节约电费达40万余元，5年左右即可收回初期投资。同时对国家电网进行“移峰填谷”，数据显示其移峰量可达1 000kW·h。

实践证明，大量采用冰蓄冷系统，可以不增加电厂和电力设施就解决当前供电紧张的问题，是投资少、见效快的“移峰填谷”、解决用电紧缺问题的有效方法，同时可以减少夜间电力浪费、发挥发电设施使用效率以及节省用户空调用电费用。

五、冰蓄冷空调发展过程中存在的问题

虽然冰蓄冷空调是我国当前急需的节能技术，是需要大力开展的节能项目，但在我国发展并不理想，没有收到很好的效果。主要原因如下。

1.电价政策不够优惠

虽然一些地区专门为冰蓄冷空调制定了峰谷电价，但是峰谷电价差不能对用户产生足够吸引力，使得冰蓄冷空调的电费节省程度不够理想。

2.冰蓄冷系统技术水平有待提高

使用冰蓄冷系统的主要目的是：对国家电网起到“移峰填谷”的作用，解决电力紧张问题；为用户节省费用。目前，我国已经完成的冰蓄冷系统项目技术水平是不能令用户满意的，节省运行费用效果不明显，使用不方便，尤其是自控水平比较低，用户操作比较复杂。

3.冰蓄冷系统成本有待降低

目前，冰蓄冷系统项目成本比常规空调项目成本高20%左右，这样用户经常会因为一次投资较高而放弃使用。因此，降低冰蓄冷系统的成本对发展冰蓄冷系统是非常有利的。

4.冰蓄冷系统是系统工程，不能“化整为零”

一方面，冰蓄冷系统是有一定难度、有壁垒、技术性较强的项目，只有少数专业公司才具有这方面技术；另一方面，它是一个系统工程，由蓄冰设备、冷水机组、暖通设备、自控系统等部分组成，还需要方案合理、设计合理、施工质量等多环节的技术保证。

六、结语

上世纪80年代，从美国率先发展起来的蓄冰空调技术是实用、有效的节能技术。目前，不仅在美国应用范围比较广泛，而且在欧洲、日本等发达国家以及我国台湾地区也被广泛采用，是目前的发展趋势。