基于冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)建筑節(jié)能與可持續(xù)發(fā)展的探討

張萍萍

（沈陽華電制冷工程有限公司 110000）

基于冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)建筑節(jié)能與可持續(xù)發(fā)展的探討

張萍萍

（沈陽華電制冷工程有限公司 110000）

隨著我國經(jīng)濟(jì)與科技的快速發(fā)展，建筑節(jié)能逐漸引起了社會的廣泛關(guān)注，如何有效節(jié)省能源，保證其可持續(xù)發(fā)展，是國家發(fā)展計劃的一項重要內(nèi)容。本文通過研究空調(diào)的冰蓄冷系統(tǒng)技術(shù)，實現(xiàn)建筑的節(jié)能與發(fā)展，這同時對冰蓄冷空調(diào)的應(yīng)用與發(fā)展具有十分重要的意義。

節(jié)能 可持續(xù)發(fā)展 蓄冷空調(diào)

引言

隨著我國市場經(jīng)濟(jì)與工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，能源逐漸顯示其在建筑、工業(yè)、科技以及經(jīng)濟(jì)等關(guān)鍵領(lǐng)域的強(qiáng)大推動作用，并占據(jù)了市場的主導(dǎo)核心地位，然而，能源是自然界提供的一種有限資源，不斷地使用只會造成其減少耗盡。尤其針對建筑行業(yè)而言，電氣設(shè)備是建筑的重要組成部分，也是建筑實現(xiàn)人性化服務(wù)并給人直接視覺美的基礎(chǔ)保障，建筑電氣并不同于其他工業(yè)設(shè)施，它具有范圍廣、數(shù)量多以及用時長等特點，從而導(dǎo)致設(shè)備積累耗電總量大幅度增加且難以估計，作為日常生活設(shè)備之一的空調(diào)其本身就是一種耗電高產(chǎn)品，隨著空調(diào)設(shè)施的廣泛應(yīng)用，其給國家的電力工業(yè)帶來的巨大的壓力。因此，為了減少能源的消耗，保證建筑與能源的可持續(xù)發(fā)展，各個國家都在持續(xù)勘探新能源與研發(fā)可再生能源，同時也在積極探索開發(fā)新型節(jié)能設(shè)備，提高設(shè)備效率，冰蓄冷空調(diào)便是在這樣的背景下設(shè)計出來的。本文主要通過研究空調(diào)的冰蓄冷系統(tǒng)技術(shù)，實現(xiàn)建筑的節(jié)能與發(fā)展，這對電力工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展與降低能源消耗都具有十分重要的實際意義。

一、空調(diào)冰蓄冷系統(tǒng)的發(fā)展

空調(diào)是現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)的主要組成部分，隨著建筑業(yè)的快速發(fā)展，空調(diào)的使用也越來越多，電能消耗逐漸增加。然而空調(diào)系統(tǒng)屬于高耗能設(shè)施，一些發(fā)達(dá)國家的能耗占國家經(jīng)濟(jì)總能耗的30%以上，而空調(diào)冷熱源能耗占空調(diào)總能耗的50%以上，因此不僅造成能源逐漸消耗，而且電力的穩(wěn)定性也受到很大影響。例如白天人們用電較多，導(dǎo)致電力輸送形成用電高峰，而夜晚人們的用電相對較少，則電力輸送形成低谷，一些地區(qū)電網(wǎng)的峰谷差與這不僅給電力工業(yè)帶來很大壓力，而且造成了其效率的降低，為了提高電力載荷，滿足需求負(fù)荷量，一些國家主要是采用擴(kuò)增發(fā)電廠基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)量應(yīng)對用電高峰，然而不能有效解決谷底問題，而且增加了能源的消耗，隨著國家能源危機(jī)的日益嚴(yán)峻，以及電力峰谷現(xiàn)象的形成，如何解決用電高峰且有效降低能源消耗成為了國家日益關(guān)注的問題。

配置冰蓄冷系統(tǒng)的空調(diào)既是應(yīng)對這個問題而產(chǎn)生的，它可以有效控制電力的峰谷現(xiàn)象，而且能有效在填補(bǔ)谷底的電能，迄今為止，冰蓄冷空調(diào)的應(yīng)用是有效協(xié)調(diào)用電峰谷值與維持電力穩(wěn)定的主要措施，根據(jù)資料統(tǒng)計，蓄冷空調(diào)技術(shù)可以轉(zhuǎn)移空調(diào)尖峰用電負(fù)荷36.4%-45%，對平衡電網(wǎng)負(fù)荷有著顯著的作用[1]。在二十世紀(jì)30年代，美國為了解決制冷設(shè)備造價高問題而研發(fā)了工業(yè)制冷機(jī)，它屬于最早的蓄冷空調(diào)，隨著科技與工業(yè)的快速發(fā)展，制冷機(jī)的造價迅速下滑，導(dǎo)致制冷機(jī)市場逐漸變淡，其技術(shù)進(jìn)展緩慢。然而進(jìn)入20世紀(jì)50年代，日本逐漸對制冷機(jī)增加了關(guān)注，并不斷對蓄冷空調(diào)進(jìn)行研發(fā)與生產(chǎn)，促使水蓄冷空調(diào)在世界上的廣泛應(yīng)用。到20世紀(jì)80年代，在美國、日本、加拿大等國家先后有多達(dá)50家冰蓄冷系統(tǒng)開發(fā)企業(yè)，且冰蓄冷系統(tǒng)空調(diào)在整個北美的投資額占整個暖通系統(tǒng)總投資的 30%左右，并在其他國家得到進(jìn)一步的研發(fā)與應(yīng)用。如今，冰蓄冷空調(diào)在所有空調(diào)中逐漸顯示其強(qiáng)大的節(jié)能優(yōu)勢，并廣泛且大量地分布于世界各地，目前美國有五千以上的蓄冷空調(diào)系統(tǒng)用于不同建筑物，其蓄冷技術(shù)在全美空調(diào)上的應(yīng)用占據(jù)了95%以上。我國主要是從21世紀(jì)70年代開始應(yīng)用蓄冷系統(tǒng)空調(diào)，最初較多在體育館建筑中采用水蓄冷空調(diào)系統(tǒng)，隨后冰蓄冷系統(tǒng)空調(diào)的優(yōu)勢而逐漸被廣泛應(yīng)用于各種建筑中。

二、冰蓄冷空調(diào)的建筑節(jié)能

對于冰蓄冷系統(tǒng)空調(diào)的建筑節(jié)能而言，可以從冰蓄冷空調(diào)對建筑能耗的經(jīng)濟(jì)性角度以及電力的穩(wěn)定性角度進(jìn)行分析?；诮ㄖ芎牡慕?jīng)濟(jì)性，冰蓄冷空調(diào)的應(yīng)用對象可以從宏觀層面劃分為社會對象與用戶對象，首先針對社會層面而言，冰蓄冷空調(diào)具有重要的研究價值，同時對社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)與建筑工業(yè)等發(fā)展都具有很好的促進(jìn)作用，這一點不言而喻；然而對于用戶層面而言，冰蓄冷空調(diào)不僅具有實際的應(yīng)用價值，且具有很好的投資價值，與常規(guī)空調(diào)相比，雖然冰蓄冷空調(diào)在其系統(tǒng)設(shè)備本身沒有成本優(yōu)勢，但具有較強(qiáng)的工作效率優(yōu)勢，其通過系統(tǒng)優(yōu)勢可降低40%左右功率。然而，冰蓄冷空調(diào)并不是在熱交換工作中體現(xiàn)其節(jié)能優(yōu)勢，因為在冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)中，制冷主機(jī)一般具有三種類型，即活塞式、螺桿式和離心式，且具有空調(diào)和制冰兩種工況，其制冷能力一般隨著蒸發(fā)溫度降低而減少，隨著冷凝溫度降低而提高，通常制冷機(jī)組在制冰工況下的容量僅為標(biāo)定容量的70%左右。統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，制冷劑出液溫度每降低1℃，各制冷機(jī)容量大約減少3個百分點，且其制冷工況比空調(diào)底，因此冰蓄冷空調(diào)在熱交換中并不節(jié)能。實際上，冰蓄冷空調(diào)的主要節(jié)能優(yōu)勢體現(xiàn)在電力低谷時刻。

用電高峰與低谷形成的峰谷現(xiàn)象是現(xiàn)代電網(wǎng)的特點，隨著科技與工業(yè)的發(fā)展，這種現(xiàn)象也逐漸加劇。據(jù)統(tǒng)計，我國大部分城市的用電高峰階段電量占總電量的30%以上，此時如若根據(jù)高峰時段擴(kuò)建發(fā)電廠以匹配電量，則在用電低谷階段，多數(shù)發(fā)電廠不能得到有效利用。如根據(jù)平局用電負(fù)荷擴(kuò)建發(fā)電廠以匹配電網(wǎng)，則在夏季用電高峰時刻即會產(chǎn)生用電負(fù)荷超過發(fā)電與電力配送設(shè)備的供電能力，導(dǎo)致電力頻率下滑，當(dāng)頻率減至50Hz以下，就不能有效供電和安全用電。為了滿足尖峰用電負(fù)荷需要，就必須根據(jù)尖峰用電負(fù)荷的大小來興建更多的新電廠。在空調(diào)的社會普及率相當(dāng)高后，如果采用與推廣蓄冷空調(diào)技術(shù)，就可有效地把空調(diào)用電的約40%左右的負(fù)荷轉(zhuǎn)移到低谷時段，利用其冰蓄冷系統(tǒng)優(yōu)勢通過蓄冰吸收熱量，實現(xiàn)建筑節(jié)能的效果，從而提高了現(xiàn)有發(fā)電設(shè)備與輸配電網(wǎng)的利用率與效率，改善電力建設(shè)的投資效益。

此外，冰蓄能系統(tǒng)除了在建筑節(jié)能上給國家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟(jì)價值時，也具有良好的社會效益與環(huán)境效益。例如推遲或減少發(fā)電裝機(jī)容量，減少環(huán)境污染治理費用，減少電網(wǎng)調(diào)峰次數(shù)、降低發(fā)電成本等。本文對其所做的探討，只是基于現(xiàn)行環(huán)境之下，隨著未來的發(fā)展，還需要廣大業(yè)界人士的一致努力。

[1]葉水泉. 冰蓄冷空調(diào)技術(shù)及其發(fā)展[J].中國科協(xié).2004 年學(xué)術(shù)年會電力分會場暨中國電機(jī)工程學(xué)會 2004 年學(xué)術(shù)年會論文集, 2004∶ 432-438.

[2]馮自平. 建筑節(jié)能新技術(shù)——動態(tài)冰蓄冷[J].建筑, 2009 (3)∶ 38-40.

[3] 柳昊. 某大型商業(yè)建筑冰蓄冷空調(diào)方案可行性研究[J]. 建筑節(jié)能, 2010 (2)∶23-25.

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1007-6344（2015）03-0254-01