冰蓄冷中央空调问题与改进对策

（中国能源建设集团安徽省电力设计院有限公司，安徽 合肥 230601）

冰蓄冷中央空调问题与改进对策

王韧

（中国能源建设集团安徽省电力设计院有限公司，安徽 合肥 230601）

同传统的中央空调系统相比，冰蓄冷中央空调具有更加明显的节点节能、移峰填谷的优势，因此目前新建大楼的中央空调系统多选用此种模式。但是从实际情况来看，尽管此系统具有更加优良的节能增效优势，但是并不适用于所有的地区和建筑，仍存在一些需要改进的问题。

冰蓄冷中央空调；存在的问题；改进措施

冰蓄冷中央空调技术的应用和推广是为应对目前的能源危机和峰谷电价差异问题的出现，冰蓄冷中央空调技术的核心在于其能够实现能源的转移，实现移峰填谷，大大缓解高峰期的用电压力，降低制冷费用，减少能源消耗，促进节能减排事业的发展。同常规空调系统相比，冰蓄冷中央空调技术在节能、增效方面具有十分明显的优势，但是其依然存在一些问题需要改进。

1 冰蓄冷中央空调工艺及优点

（1）冰蓄冷中央空调工艺。同常规空调相比，冰蓄冷中央空调系统中增加了一套管路系统，该系统以乙二醇为介质，当处在夜间用电低谷期时，管路同双工况机组、冰盘管构成闭合回路，冰盘管吸收能量将冰槽中的水变成冰水混合物，实现能量的交换。当处在用电高峰期时，为了减少用电压力，节约供电费用，管路系统同冰盘管、板式交换器形成闭合回路，将空调水与冰槽中冰水混合物进行能量交换，实现空调水温度的降低。具体的冷却工艺系统如图1所示。

图1 冰蓄冷技术系统图

（2）冰蓄冷中央空调技术优势。同常规中央空调相比，冰蓄冷中央空调技术的优势主要表现在以下方面。①冰蓄冷中央空调继续减少电力消耗。冰蓄冷技术的核心在于使用冰水混合物为冷源，从而减少了低温送风系统的电能消耗，使得风机能耗降低35%左右。同时，供回水温差较大，冷水侧水泵的能耗也相应降低。总体上实现节电20%左右。②冰蓄冷中央空调系统的投资费用更少。投资费用降低主要原因在于冰蓄冷设备和管路体积更小，大大减少空间占用，不仅设备造价更低，也能降低空间占用所产生的费用。从而平衡了冰蓄冷运行费用增加的额度，实现了投资费用和运行费用总体上的减少。③制冷效果良好。同传统的风冷不同，冰蓄冷中央空调技术采用冰为制冷工具，因此空气清新度得到提高，室内人员的体感舒适度得到提升。

2 冰蓄冷中央空调技术存在的问题

总的来讲，冰蓄冷中央空调技术在降低能耗、改善制冷效果方面都比传统中央空调技术要先进很多，但是该技术最核心的优势并不在于这些方面，而是在于对能源利用方式的转移和改变，实现移峰填谷。因此具体要不要使用冰蓄冷中央空调技术需要根据当地的电价政策来决定，但是目前不少地区在采用该技术时，并没有对当地的用电政策（主要指峰谷电价比值）进行考虑，缺乏必要的经济性分析，使得冰蓄冷技术并没有发挥实际的经济效益。此外，板式换热器是冰蓄冷中央空调中比较重要的部件，但是这一部件本身存在一些缺陷，使得安装这一部件的冰蓄冷中央空调容易出现故障。板式换热器的缺点包括：密封性较差，易泄漏；需常更换垫圈，较麻烦；使用压力受一定限制，一般不超过1MPa ；使用温度受垫圈材料耐温性能的限制；流道小，不适宜于气—气换热或蒸汽冷凝；易堵塞，不适用于含悬浮物的流体；流阻较管壳式为大。为了克服换热器问题给冰蓄冷中央空调造成的问题，部分中央空调取消了换热器，转而采用变风量空调器，并对管道内壁进行防腐处理，增加乙二醇溶液回收装置，克服换热器造成的问题，提高空调系统运行的稳定性。

3 冰蓄冷中央空调技术的改进措施

（1）经济性分析。目前，进行经济性分析的方法有两种，一种是简单静态经济评价方法，一种是动态经济评价方法。简单静态经济评价方法主要应用于方案确定初期，通过计算中央空调系统的初投资费用、全年节省运行费用、投资回收期等来确定用户的实得经济效益。其中，投资回收期是方案是否落实的关键性指标，只有投资回收期在规定的范围内，才能认定方案是经济可行的。简单静态经济评价法的主要特点是计算简单、结果直观，但是评价结果的精确性和实际性比动态经济评价法。动态经济评价法选用的初衷是考虑了随着冰蓄冷中央空调工程的增多，资金的使用量将得到很快增长，资金的时间因素在经济合理性评价中所占的比重将会增加。根据资金时间因素考虑角度的不同，动态经济评价法又分为动态投资回收期分析法、寿命周期投资分析法两种，前者从资金的时间价值影响入手，后者从整个设备的寿命周期即净现值入手。

（2）优化冰蓄冷中央空调系统的运行模式与控制方法。相比其他的中央空调系统，冰蓄冷中央空调的运行费用较高，因此需要研究合理的运行模式和控制方法以最大限度的降低冰蓄冷中央空调系统的运行费用。冰蓄冷中央空调主要有四种工况：双工况主机制冰、蓄冰装置单独融冰、双工况主机单独供冷、双工况主机与蓄冰装置联合供冷。冰蓄冷的流程图如图2。

图2 冰蓄冷系统流程图

在双工况制冰模式下，为了降低运行费用，需要保证乙二醇溶液以特定的频率流动。为了达到这一目标，需要借助乙二醇泵变频器，根据系统及管道内的实际状态确定频率大小，同时在投入运行之前需要对这一工况进行调试，保证乙二醇溶液能够按照规定的频率运行。为了对该工况运行下系统的性能进行监测，需要借助自动控制系统记录该工况下，系统通过模式、主机进出口温度等数据，为日后的运行控制与维护提供必要的数据支撑。同时，当系统采用该工况工作时，为了达到节能和移峰填谷的目的，要求系统在夜间11点到第二天早上7点之间利用低谷电制冰蓄冷、在融冰单独供冷模式下，冰蓄冷系统运行之前首先需运行冷冻水系统。在冷冻水运行期间，自动控制系统需要对冷冻水系统的各种参数进行记录和反馈，并记录系统的工作模式以及投入运行的设备数量等。该模式主要在春秋季对制冷要求不高的季节使用，或空调末端负荷较小时使用，同时为了达到节能，减少电力消耗的目的，可以不开主机，制冷效果由蓄冰装置融冰提供。在双工况主机单独供冷模式下，依然在系统投入运行之前首先运行冷冻水系统。根据实际运行需要，严格遵循正确的冰蓄冷系统各阀门开关、调节的要求，其中乙二醇泵要求以变频模式启动，达到节能效果。在该模式下，为了达到节能节电的效果，要求主机在用电低谷期间或空调负荷较小的情况下负担全部的制冷负荷。

在双工况主机与融冰联合供冷的模式下，为了提高节点节能效果，要求优化运行控制调节方式，采用融冰优先当融冰无法满足制冷需求时再使用冷水机组提供剩余的供冷量。为了保证融冰制冷量能够尽可能满足供冷需要，需要合理分配各个时段的融冰量，同时保证主机的出口温度，尽量减少主机工作时间。该模式工作流程依然是冷却水系统先投入运行，随后冰蓄冷系统投入运行。

4 结语

总的来讲，相比普通的中央空调系统，冰蓄冷中央空调系统具有更加明显的移峰填谷、平衡电网负荷、减少空调投资的优势。尽管目前冰蓄冷中央空调系统受到广泛关注和应用，但是在实际的应用过程中，由于未能进行充分的经济性分析或选择了不合适的控制工况，使得该系统优秀的节电节能效益发挥不够，因此要求设计人员及技术人员需要根据供冷的实际需求，研究恰当的系统模式和工况模式，实现冰蓄冷中央空调系统的进一步发展。

[1]马千里. 冰蓄冷中央空调监控系统的设计与实现[D].电子科技大学,2013.

[2]仝小鹏. 冰蓄冷中央空调技术的应用[J]. 山西建筑,2011,(30):128-129.

TU831

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：1671-0711（2017）06（上）-0144-02