冰蓄冷中央空調問題與改進對策

（中國能源建設集團安徽省電力設計院有限公司，安徽 合肥 230601）

冰蓄冷中央空調問題與改進對策

王韌

（中國能源建設集團安徽省電力設計院有限公司，安徽 合肥 230601）

同傳統的中央空調系統相比，冰蓄冷中央空調具有更加明顯的節點節能、移峰填谷的優勢，因此目前新建大樓的中央空調系統多選用此種模式。但是從實際情況來看，盡管此系統具有更加優良的節能增效優勢，但是并不適用于所有的地區和建筑，仍存在一些需要改進的問題。

冰蓄冷中央空調；存在的問題；改進措施

冰蓄冷中央空調技術的應用和推廣是為應對目前的能源危機和峰谷電價差異問題的出現，冰蓄冷中央空調技術的核心在于其能夠實現能源的轉移，實現移峰填谷，大大緩解高峰期的用電壓力，降低制冷費用，減少能源消耗，促進節能減排事業的發展。同常規空調系統相比，冰蓄冷中央空調技術在節能、增效方面具有十分明顯的優勢，但是其依然存在一些問題需要改進。

1 冰蓄冷中央空調工藝及優點

（1）冰蓄冷中央空調工藝。同常規空調相比，冰蓄冷中央空調系統中增加了一套管路系統，該系統以乙二醇為介質，當處在夜間用電低谷期時，管路同雙工況機組、冰盤管構成閉合回路，冰盤管吸收能量將冰槽中的水變成冰水混合物，實現能量的交換。當處在用電高峰期時，為了減少用電壓力，節約供電費用，管路系統同冰盤管、板式交換器形成閉合回路，將空調水與冰槽中冰水混合物進行能量交換，實現空調水溫度的降低。具體的冷卻工藝系統如圖1所示。

圖1 冰蓄冷技術系統圖

（2）冰蓄冷中央空調技術優勢。同常規中央空調相比，冰蓄冷中央空調技術的優勢主要表現在以下方面。①冰蓄冷中央空調繼續減少電力消耗。冰蓄冷技術的核心在于使用冰水混合物為冷源，從而減少了低溫送風系統的電能消耗，使得風機能耗降低35%左右。同時，供回水溫差較大，冷水側水泵的能耗也相應降低。總體上實現節電20%左右。②冰蓄冷中央空調系統的投資費用更少。投資費用降低主要原因在于冰蓄冷設備和管路體積更小，大大減少空間占用，不僅設備造價更低，也能降低空間占用所產生的費用。從而平衡了冰蓄冷運行費用增加的額度，實現了投資費用和運行費用總體上的減少。③制冷效果良好。同傳統的風冷不同，冰蓄冷中央空調技術采用冰為制冷工具，因此空氣清新度得到提高，室內人員的體感舒適度得到提升。

2 冰蓄冷中央空調技術存在的問題

總的來講，冰蓄冷中央空調技術在降低能耗、改善制冷效果方面都比傳統中央空調技術要先進很多，但是該技術最核心的優勢并不在于這些方面，而是在于對能源利用方式的轉移和改變，實現移峰填谷。因此具體要不要使用冰蓄冷中央空調技術需要根據當地的電價政策來決定，但是目前不少地區在采用該技術時，并沒有對當地的用電政策（主要指峰谷電價比值）進行考慮，缺乏必要的經濟性分析，使得冰蓄冷技術并沒有發揮實際的經濟效益。此外，板式換熱器是冰蓄冷中央空調中比較重要的部件，但是這一部件本身存在一些缺陷，使得安裝這一部件的冰蓄冷中央空調容易出現故障。板式換熱器的缺點包括：密封性較差，易泄漏；需常更換墊圈，較麻煩；使用壓力受一定限制，一般不超過1MPa ；使用溫度受墊圈材料耐溫性能的限制；流道小，不適宜于氣—氣換熱或蒸汽冷凝；易堵塞，不適用于含懸浮物的流體；流阻較管殼式為大。為了克服換熱器問題給冰蓄冷中央空調造成的問題，部分中央空調取消了換熱器，轉而采用變風量空調器，并對管道內壁進行防腐處理，增加乙二醇溶液回收裝置，克服換熱器造成的問題，提高空調系統運行的穩定性。

3 冰蓄冷中央空調技術的改進措施

（1）經濟性分析。目前，進行經濟性分析的方法有兩種，一種是簡單靜態經濟評價方法，一種是動態經濟評價方法。簡單靜態經濟評價方法主要應用于方案確定初期，通過計算中央空調系統的初投資費用、全年節省運行費用、投資回收期等來確定用戶的實得經濟效益。其中，投資回收期是方案是否落實的關鍵性指標，只有投資回收期在規定的范圍內，才能認定方案是經濟可行的。簡單靜態經濟評價法的主要特點是計算簡單、結果直觀，但是評價結果的精確性和實際性比動態經濟評價法。動態經濟評價法選用的初衷是考慮了隨著冰蓄冷中央空調工程的增多，資金的使用量將得到很快增長，資金的時間因素在經濟合理性評價中所占的比重將會增加。根據資金時間因素考慮角度的不同，動態經濟評價法又分為動態投資回收期分析法、壽命周期投資分析法兩種，前者從資金的時間價值影響入手，后者從整個設備的壽命周期即凈現值入手。

（2）優化冰蓄冷中央空調系統的運行模式與控制方法。相比其他的中央空調系統，冰蓄冷中央空調的運行費用較高，因此需要研究合理的運行模式和控制方法以最大限度的降低冰蓄冷中央空調系統的運行費用。冰蓄冷中央空調主要有四種工況：雙工況主機制冰、蓄冰裝置單獨融冰、雙工況主機單獨供冷、雙工況主機與蓄冰裝置聯合供冷。冰蓄冷的流程圖如圖2。

圖2 冰蓄冷系統流程圖

在雙工況制冰模式下，為了降低運行費用，需要保證乙二醇溶液以特定的頻率流動。為了達到這一目標，需要借助乙二醇泵變頻器，根據系統及管道內的實際狀態確定頻率大小，同時在投入運行之前需要對這一工況進行調試，保證乙二醇溶液能夠按照規定的頻率運行。為了對該工況運行下系統的性能進行監測，需要借助自動控制系統記錄該工況下，系統通過模式、主機進出口溫度等數據，為日后的運行控制與維護提供必要的數據支撐。同時，當系統采用該工況工作時，為了達到節能和移峰填谷的目的，要求系統在夜間11點到第二天早上7點之間利用低谷電制冰蓄冷、在融冰單獨供冷模式下，冰蓄冷系統運行之前首先需運行冷凍水系統。在冷凍水運行期間，自動控制系統需要對冷凍水系統的各種參數進行記錄和反饋，并記錄系統的工作模式以及投入運行的設備數量等。該模式主要在春秋季對制冷要求不高的季節使用，或空調末端負荷較小時使用，同時為了達到節能，減少電力消耗的目的，可以不開主機，制冷效果由蓄冰裝置融冰提供。在雙工況主機單獨供冷模式下，依然在系統投入運行之前首先運行冷凍水系統。根據實際運行需要，嚴格遵循正確的冰蓄冷系統各閥門開關、調節的要求，其中乙二醇泵要求以變頻模式啟動，達到節能效果。在該模式下，為了達到節能節電的效果，要求主機在用電低谷期間或空調負荷較小的情況下負擔全部的制冷負荷。

在雙工況主機與融冰聯合供冷的模式下，為了提高節點節能效果，要求優化運行控制調節方式，采用融冰優先當融冰無法滿足制冷需求時再使用冷水機組提供剩余的供冷量。為了保證融冰制冷量能夠盡可能滿足供冷需要，需要合理分配各個時段的融冰量，同時保證主機的出口溫度，盡量減少主機工作時間。該模式工作流程依然是冷卻水系統先投入運行，隨后冰蓄冷系統投入運行。

4 結語

總的來講，相比普通的中央空調系統，冰蓄冷中央空調系統具有更加明顯的移峰填谷、平衡電網負荷、減少空調投資的優勢。盡管目前冰蓄冷中央空調系統受到廣泛關注和應用，但是在實際的應用過程中，由于未能進行充分的經濟性分析或選擇了不合適的控制工況，使得該系統優秀的節電節能效益發揮不夠，因此要求設計人員及技術人員需要根據供冷的實際需求，研究恰當的系統模式和工況模式，實現冰蓄冷中央空調系統的進一步發展。

[1]馬千里. 冰蓄冷中央空調監控系統的設計與實現[D].電子科技大學,2013.

[2]仝小鵬. 冰蓄冷中央空調技術的應用[J]. 山西建筑,2011,(30):128-129.

TU831

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