冰蓄冷技術在商用建筑節能中的應用

韓廣健

摘 要：根據我國電力能源使用情況，針對近年來我國夏季用電高峰時期，用電負荷過大，導致能源使用緊張的局面，介紹將冰蓄冷技術應用于商用建筑中，以緩解電力使用緊張的局面。

關鍵詞：冰蓄冷空調商用建筑節能

中圖分類號：TU85 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（c）-0094-01

根據數據統計，我國經濟水平自改革開發以來取得了飛速發展，新建的商用建筑大多選擇組合式空調的方式集中供冷，每年夏季7～9月份，華北地區（如北京）商用建筑供冷消耗電量占城市總用電量的16%～18%，南方福建、廣東等經濟發達的省份已超過30%[1]，造成電力負荷不斷增加與電力增長相對滯后的矛盾局面，加劇了峰谷供電不平衡，使峰期供電不足的情況日益嚴重，該研究者解決這一問題，目前很多商用建筑的中央空調都采用冰蓄冷技術，即：在用電電價較低的區間（23：00～次日凌晨7：00），開啟冰蓄冷空調機組制冰并將制取的并放在蓄冰槽里進行存放，待白天電價較高時利用冰釋放的冷涼進行制冷。既緩解了夏季尖峰時刻供電的矛盾，又能取得一定的經濟效益，因此冰蓄冷技術的開發和應用越來越受到重視，應用也越來越廣泛。

1 冰蓄冷空調的系統構成和原理

目前大量應用的冰蓄冷空調技術主要是間接蒸發制冷蓄冰系統，通常以25%重量濃度的乙二醇水溶液作為載冷劑，主要設備由制冷機組、蓄冰槽、換熱器、制冷機組控制系統以及冷凍冷卻水泵組成。制冷系統的運行程序主要是針對制冷機組和蓄冰槽的相互關系，分為串聯和并聯。串聯程序又以制冷機組和蓄槽按照機組供冷和冰供冷模式區分為制冷機組上端和制冷機組下端兩種方式。通過機組控制系統可進行多種不同運行模式的切換，既能滿足冷量要求，又能最大程度節約能源費用。一般可分別進行四種工況運行，即供冷蓄冰、冰供冷、制冷、冰聯合供冷和機組直接供冷[2]。

2 蓄冷系統的運轉模式

根據蓄冷空調的工作原理，蓄冷空調的運轉模式可分為以下三種模式。

2.1 雙工況主機制冰模式

該時段為電費單價較低時間段，根據冰蓄冷空調系統的優化原理，雙工況制冷機組在電費單價較低的時間段利用制冷機組制冰。在該時間段制冷機組最大負荷運行，通過載冷劑（一般使用乙二醇溶液）制冰，并儲存在蓄冰槽內。制冷機組在制冰工況下運行時，制冷機組的COP值較供冷工況較低，載冷劑僅在制冷機組和蓄冰槽之間循環，當蓄冰槽內冰量逐漸增多是，制冷機組出口溫度開始降低。當蓄冰槽內冰量達到一定程度，滿足使用要求時，制冷機組停止蓄冰，開始進入常規供冷工況。

2.2 雙工況主機+融冰聯合供冷

該時間段內為氣溫較高，需要冷量較大，為了滿足供冷要求并同時盡量節省電費，制冷機組運行工況改為雙工況制冷機聯合蓄冰槽供冷。在該時間段內制冷機組主要運行工況為供冷工況，蓄冰制冷機組出口的載冷劑溶液和的吸收冰槽冷量的載冷劑溶液混合進入板式換熱器。在非標準設計日內，制冷機組供冷量有時相當小，通過優化控制實現蓄冰槽的有效融冰并保證系統供冷需求。

2.3 蓄冰槽單獨供冷

如谷值電價較低，在春、秋兩季，為了避免在電價較高的時間段內開啟制冷機組以及制冷機組運行COP較低的情，該時間段內蓄冰槽的總融冰供冷量滿足制冷系統供冷需求。根據制冷機組運行優化原理，為了降低運行費用，該時間段的供冷量由蓄冰槽單獨提供，制冷機組在電價較高的時間段停止運行，只在電力較低的時間段運行制冰。

3 冰蓄冷空調的經濟性分析

目前，我國大多數城市商業用電實施峰谷平不同時段不同電價的政策，下面以天津市為例，介紹冰蓄冷空調的經濟性。

時段時間電價（元/kW.h）

峰時段 8：00-11：00；18：00-23：00 1.2673

平時段 7：00-8：00；11：00-18：00 0.8293

谷時段 23：00-7：00 0.4123

假設一臺雙工況制冷機組制冷量為253冷噸，蓄冰工況制冷量為176冷噸，蓄冰槽蓄冷量為9 920kW.h，普通制冷空調與冰蓄冷空調的運行費用如下所示：

常規空調與并蓄冷空調年運行電量電費對比

年運行電量（kW.h） 年電費（元）

冰蓄冷空調 650 431.92 307 185.39

常規空調 421 221.57 419 804.04

由此可以看出冰蓄冷空調年運行費用為307 000元，普通空調系統年運行費用為420 000元。冰蓄冷空調相對于普通空調系統年節約運行費用降低將近37%。

4 冰蓄冷技術應用于商用建筑節能的前景分析

數據證明，空調蓄冷技術特別適用于供冷量需求變化較大的建筑，如大型CBD、電影院、劇場、文化館、商業廣場、工業廠房等，在采用峰谷平電價差的地區能源費用降低十分顯著，在不采取峰谷電價差的地區，對于供冷量變化較大的場所，采用冰蓄制冷機組仍能達到降低初投資、節約電費的目的[1]。

總之，冰蓄冷空調系統與普通空調系統相比，能源費用大幅降低，應用前景非常廣泛。

參考文獻

[1] 郭開華，舒碧芬.空調蓄冷及氣體水合蓄冷技術[J].制冷，1995（4）：15-16.

[2] 葉水泉，方斌東.冰蓄冷空調技術[J].制冷空調與電力機械，2004（25）：74-79.