冰蓄冷空調技術的應用

楊鳳久

（北京江森自控有限公司，天津 300308）

一、項目概況

天津空港經濟區航空產業支持中心系天津保稅區投資有限公司興建，用以滿足空客A320總裝生產線供應商的辦公需求，并兼顧其他客戶。

二、空調系統的方案確定

該項目空調系統設計階段充分考慮了目前該市供電系統方面存在的問題：第一，天津市屬于電力供應緊張城市，但是常常表現為缺電力而不缺電量，用電高峰和用電低谷的負荷之差約為幾百萬千瓦，浪費了現有的發電能力。第二，為了鼓勵用電客戶合理安排用電時間，提高電力資源利用效率，實行峰谷分時電價。

冰蓄冷空調系統能解決削峰填谷、平衡電力負荷，節省空調用戶的電費，同時還具有以下優點：改善發電機組效率，減少環境污染，減小機組裝機容量，改善制冷機組運行效率。斷電時利用一般功率發電機仍可保持室內空調運行，可快速達到冷卻效果，節省空調及電力設備的保養費用，水泵與空調機組運轉振動及噪聲降低，使用壽命延長。

三、空調設備的選型

航空產業支持中心項目空調最大負荷為2 400kW，通過綜合考慮，確定該空調系統采用部分空調負荷由冰蓄冷設備提供。該建筑辦公時間為早8:00到晚20:00，蓄冰時間為晚23:00到早7:00，冷凍水供水溫度為6℃，回水溫度為12℃，由設在制冷機房的乙二醇蓄冷設備提供的5℃供、11℃回的乙二醇溶液，通過板式換熱器制成滿足空調系統需要的冷凍水。系統配備兩臺雙工況主機(單臺制冷量為879kW)。蓄冷設備共3套盤管，蓄冷量為842RTH/套，載冷劑采用質量濃度為25%的乙二醇溶液，兩臺板式換熱器，換熱量為1 400kW。

冰蓄冷系統利用雙工況主機在夜間用電谷段制冰蓄冷。在運行過程中，制冷機可有兩種運行工況，即蓄冰工況和放冷工況。在蓄冰工況時，經制冷機冷卻的低溫乙二醇溶液進入蓄冰槽的蓄冰換熱器內，將蓄冰槽內靜止的水冷卻并凍結成冰，當蓄冰過程完成時，整個蓄冰設備的水將基本完全凍結。融冰時，經板式換熱器換熱后的系統回流溫熱乙二醇溶液進入蓄冰換熱器，將乙二醇溶液溫度降低，再送回負荷端滿足空調冷負荷的需要。

根據氣候特點和實際需求的變化，運行方式可分為以下幾種：第一，在負荷較小的過度季節，白天可以不開制冷機，直接利用融冰來提供冷量；第二，如果通過融冰過程轉化的冷量不能滿足冷負荷的需求，可以增加一臺冷機；第三，在建筑最大負荷期間需要兩臺冷機和融冰系統同時開啟，圖1是冰蓄冷系統圖。

四、冰蓄冷系統實際效果

相比常規中央空調系統，冰蓄冷中央空調系統增加了蓄冰裝置，同時也節省了一臺制冷機，空調設備的初投資圖1增加了約200萬人民幣。但由于整個建筑的空調供冷區域只達2萬m2左右，冰蓄冷中央空調的年運行周期可長達5個月，這樣充分利用谷段電量可為企業節約巨額的電費開支。與常規中央空調系統相比每年可節約電費達40萬余元，5年左右即可收回初期投資。同時對國家電網進行“移峰填谷”，數據顯示其移峰量可達1 000kW·h。

實踐證明，大量采用冰蓄冷系統，可以不增加電廠和電力設施就解決當前供電緊張的問題，是投資少、見效快的“移峰填谷”、解決用電緊缺問題的有效方法，同時可以減少夜間電力浪費、發揮發電設施使用效率以及節省用戶空調用電費用。

五、冰蓄冷空調發展過程中存在的問題

雖然冰蓄冷空調是我國當前急需的節能技術，是需要大力開展的節能項目，但在我國發展并不理想，沒有收到很好的效果。主要原因如下。

1.電價政策不夠優惠

雖然一些地區專門為冰蓄冷空調制定了峰谷電價，但是峰谷電價差不能對用戶產生足夠吸引力，使得冰蓄冷空調的電費節省程度不夠理想。

2.冰蓄冷系統技術水平有待提高

使用冰蓄冷系統的主要目的是：對國家電網起到“移峰填谷”的作用，解決電力緊張問題；為用戶節省費用。目前，我國已經完成的冰蓄冷系統項目技術水平是不能令用戶滿意的，節省運行費用效果不明顯，使用不方便，尤其是自控水平比較低，用戶操作比較復雜。

3.冰蓄冷系統成本有待降低

目前，冰蓄冷系統項目成本比常規空調項目成本高20%左右，這樣用戶經常會因為一次投資較高而放棄使用。因此，降低冰蓄冷系統的成本對發展冰蓄冷系統是非常有利的。

4.冰蓄冷系統是系統工程，不能“化整為零”

一方面，冰蓄冷系統是有一定難度、有壁壘、技術性較強的項目，只有少數專業公司才具有這方面技術；另一方面，它是一個系統工程，由蓄冰設備、冷水機組、暖通設備、自控系統等部分組成，還需要方案合理、設計合理、施工質量等多環節的技術保證。

六、結語

上世紀80年代，從美國率先發展起來的蓄冰空調技術是實用、有效的節能技術。目前，不僅在美國應用范圍比較廣泛，而且在歐洲、日本等發達國家以及我國臺灣地區也被廣泛采用，是目前的發展趨勢。