摘要：空调蓄冷技术是指采用制冷机和蓄冷装置，在电网低谷的廉价电费计时时段，进行蓄冷作业，而在空调负荷高峰时，将所蓄冷的冷量释放出来的成套技术。因而，蓄冷技术就是合理选择蓄冷介质、蓄冷装置与设计系统组成，利用优化的传热手段，通过自动控制技术，周期性的实现高密度的介质蓄冷和合理的冷量释放。
关键词：冰蓄冷；峰谷电价；技术；应用
引言：我国发展应用空调蓄冷技术，始于20世纪80年代末期。基于我国发电厂仍高峰电力严重不足、实际电力控制技术水平不能保证低谷电力的高效率运行的事实，面对日益发展的用电需求，为了合理用电，解决电力负荷的峰谷差现象，国内的部分电网、城市开始采取分时电价的收费制度。采用空调蓄冷系统可以有效的做到合理用电，缓解电力负荷的峰谷差现象。
一、蓄冷技术的概述
采用空调蓄冷系统可以有效的做到合理用电，缓解电力负荷的峰谷差现象。其优点时，第一，用户安装蓄冷装置后，可以利用夜间低谷电时间段进行蓄冷，白天高峰电时段进行释放冷量，由于城市执行低谷段低电价、高峰段高电价的峰谷电价政策，从而给用户带来可观的经济效益；第二，用户安装蓄冷装置后，空调蓄冷的制冷机装机容量可以得到减小，可以相应减少变配电设备的配置，同时，利用峰谷电价可获得较好的经济效益；第三，空调蓄冷系统以谷补峰，减少地区的装机容量，可以做到少建电厂，提高燃煤发电机组夜间低谷运行时段的发电效率，因而，实现燃煤发电环节的节能减排；第四，采用大型冰蓄冷装置，提供大温差小流量的冷水资源，可以降低空调末端系统运行能耗，给用户带来实际的经济效益。
二、常用的蓄冷技术的分类与特点
常用空调蓄冷技术多以蓄冷介质区分，有水蓄冷、冰蓄冷和共晶盐蓄冷系统三大类。其中冰蓄冷从制冷系统构成上还可以分为直接蒸发式和间接蒸发式两种，根据制冰方式的不同，可分为静态制冰和动态制冰两种。静态式制冰方式，冰的制备和融化在同一位置进行，蓄冷设备和制冰部件为一体结构，具体形式有冰盘管式、完全冻结式、密闭件式等多种形式；动态型制冰方式，冰的制备和融化不在同一位置进行，制冰机和蓄冰槽相对独立，如冰片滑落式和冰晶式系统。
水蓄冷技术的特点是可以使用常规的空调制冷机组，蓄槽可以考虑利用消防水池，因而，初投资省，技术要求低，维修简单，维修费用低。冰蓄冷技术的特点是蓄冷密度大，故冰蓄冷贮槽小，冷损耗小，供水温度低且稳定，可采用低温送风系统，从而带来空调运行费用的降低。共晶盐蓄冷技术的特点是介于水蓄冷和冰蓄冷之间。鉴于以上特点，目前市场上采用的大多为冰蓄冷技术，经过大量工程实际案例证明该技术相对成熟，运行稳定。
三、设计冰蓄冷空调系统的相关问题
建设蓄冷空调的系统虽然还具有实现了移峰填谷、均衡了用电负荷、提高了电力的建设利用率和投资经济效益等诸多优点,但这种蓄冷系统宏观的经济效益是就国家的战略全局经济利益而言的,若要完成建设这种蓄冷空调的工程,还必须让所有的建筑业主体能够获得宏观的经济效益。蓄冷系统设计的人员一般应根据国家对建筑物的实际使用环境功能要求、建筑物的冷负荷特性、当地的高峰用电时间条件以及电价控制政策、对于蓄冷空调装置与系统主机的功能选配及其控制策略与设计以及控制系统模式的选择与组合等方面的要求进行多种功能解决方案的设计以及经济比较与功能优化的综合分析,得出一套科学的、实事求是的设计结论。
（一）冰蓄冷空调系统设计要点
（1）合理确定最佳蓄冷比例
采用过大的蓄冷比例，会造成蓄冰槽容积过大，同时变压器容量也将增大，从而运行费用也将增加，蓄冷比例过小，就不能蓄冷的优越性，蓄冷设备小了，但制冷机组却增大了，因此，存在着一个最佳配比设计问题，一般最佳蓄冷比例以30%-70%之间为宜。
（2）合理选择冰蓄冷方式
目前,在融冰蓄冷槽和空调供暖系统工程中实际应用较多的内融冰蓄冷系统形式主要是盘管式内融冰(不完全冻结式)和封装冰(冰球式)蓄冷系统。在一定温度和容量的条件下,冰球式蓄冷槽的容积越大,其蓄冷槽的占地面积相对减少,单位的蓄冷槽容量造价就越低。
(2)确定系统模式
蓄冷空调系统一般由多种主机蓄冷的模式、运行的策略及不同的对系统运行流程的安排。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其中例如主机蓄冷优先模式中一般有全部主机蓄冷优先模式和部分主机蓄冷优先模式,运行的策略中一般有主机优先和蓄冷槽主机优先的策略,系统的流程一般有串联和并联,在这些串联运行流程的安排中又可能会有主机和蓄冷槽哪一个在上游的问题等等,这些都是需要设计者作出明确合理的规划和选择,才能对蓄冷空调设备的容量大小进行合理的确定。
四、工程案例分析
奇虎360天津创业平台项目，建筑面积约16.6万平方米，地下部分为局部两层，地上部分为，一栋圆环楼即生产楼A，共4层，单层建筑面积约1万平方米，三栋高层即研发楼A\B\C,一栋2层的配套商业楼，竣工时间为2020年5月份。项目空调系统采用冰蓄冷空调系统，机房设置在地下室负二层。制冷主机采用台特灵双工况离心式制冷机组，一台特灵机载螺杆式制冷机组，蓄冰槽为钢盘管式蓄冰槽。
系统主要设备配置及参数：
本项目夏季空调设计尖峰负荷为11835kw，日负荷为106865kw，空调运行时间为10（8：00-18：00）小时，机组制冰蓄冷时间为8小时（23：00-7：00），设计蓄冰量占全天总冷负荷的30%左右，显著降低空调系统运行费用。
制冷主机：两台离心机（特灵双工况），空调工况单台制冷量3517kw约合1000冷吨，冷冻液温度：6℃/13℃；制冰工况制冷量：2400kw，冷冻液温度：-2.2℃/-5.6℃；
一台螺杆机（特灵基载主机），单台制冷量1455kw约合400冷吨，冷冻液温度：7℃/14℃
冰盘管/蓄冰槽（埃希玛）：总蓄冰量：9816RTh（冷吨.小时）
注：1冷吨就是使1吨0℃的水24小时内变成0℃的冰所需要的制冷能力，1美国冷吨=3024千卡/小时=3.517kw。
逆流钢镀锌冷却塔（埃希玛）：其中：循环水量850m3/h，2台，循环水量365m3/h，1台，安装位置：研发B楼屋顶。
双工况冷却水循环泵（格兰富）：流量：850m3/h，两用一备；
基载机冷却水泵（格兰富）：流量：365 m3/h，一用一备；
乙二醇循环泵（格兰富）：流量：780 m3/h，两用一备；
双工况主机冷冻水循环泵（格兰富）：流量585 m3/h，三用一备；
基载主机冷冻水循环泵（格兰富）：流量210 m3/h，一用一备；
系统运行方式：
冰蓄冷系统采用主机上游串联单循环回路流程，空调冷冻水由蓄冰系统提供，双工况主机与蓄冰槽串联，作为板式换热器的冷源。部分负荷情况下，根据实际情况开启机载主机进行制冷或融冰装置单独供冷，随着负荷的增加，机载主机和融冰装置联合制冷，最后负荷增加到最大时，双工况主机、融冰装置、机载主机联合进行制冷。
五、冰蓄冷技术的应用前景
各地区大大地鼓励与热泵相直接结合的蓄能制冷系统,推动了我国冰蓄冷系统和空调配套工程技术的进一步发展和广泛应用。因此我们认为应该大力地开发和研究更先进的冰蓄冷配套工程技术,为我国节约能源的发展提供了技术支持,目前,我国的节能型冰蓄冷空调配套工程技术也正在逐步发展到接近一个世界先进的水平。
总结:
先进的蓄冷空调技术已经发展成为许多世界经济发达国家所积极研究和推广的一项有利于促进能源、经济和生态环境持续健康协调发展的一项实用系统性的节能环保新技术。随着市场化和我国特色社会主义的市场经济管理体制的形成和建立,大力推广的蓄冷空调产品和技术对于进一步提高了我国的能源综合利用技术水平,促进了我国的社会和经济持续健康发展将对社会十分具有积极的意义和影响。
参考文献:
[1] 方贵银.蓄冷空调工程实用新技术[M] .北京:人民邮电出版社, 2005 .
[2] 潘雨顺.21 世纪冰蓄冷空调技术发展方向探讨[J] .通风除尘, 1998 ,(4):24 -25 .
[3] 张爱芳.在冰蓄冷空调设计中应注意的问题[J] .中国建设信息供热制冷, 2005 ,(2):38 -41 .
[4] 李圣代.冰蓄冷低温送风空调系统的节能特点及应用[J] .应用能源技术, 1997 ,(9):48 -50 .
论文作者:陈建伟
论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期
论文发表时间:2020/4/17
标签：空调论文; 主机论文; 系统论文; 技术论文; 双工论文; 负荷论文; 电价论文; 《基层建设》2019年第31期论文;