冰蓄冷技術(shù)在商用建筑節(jié)能中的應(yīng)用

韓廣健

摘 要：根據(jù)我國電力能源使用情況，針對近年來我國夏季用電高峰時(shí)期，用電負(fù)荷過大，導(dǎo)致能源使用緊張的局面，介紹將冰蓄冷技術(shù)應(yīng)用于商用建筑中，以緩解電力使用緊張的局面。

關(guān)鍵詞：冰蓄冷空調(diào)商用建筑節(jié)能

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

根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國經(jīng)濟(jì)水平自改革開發(fā)以來取得了飛速發(fā)展，新建的商用建筑大多選擇組合式空調(diào)的方式集中供冷，每年夏季7～9月份，華北地區(qū)（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(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的省份已超過30%[1]，造成電力負(fù)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(yán)重，該研究者解決這一問題，目前很多商用建筑的中央空調(diào)都采用冰蓄冷技術(shù)，即：在用電電價(jià)較低的區(qū)間（23：00～次日凌晨7：00），開啟冰蓄冷空調(diào)機(jī)組制冰并將制取的并放在蓄冰槽里進(jìn)行存放，待白天電價(jià)較高時(shí)利用冰釋放的冷涼進(jìn)行制冷。既緩解了夏季尖峰時(shí)刻供電的矛盾，又能取得一定的經(jīng)濟(jì)效益，因此冰蓄冷技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用越來越受到重視，應(yīng)用也越來越廣泛。

1 冰蓄冷空調(diào)的系統(tǒng)構(gòu)成和原理

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

2 蓄冷系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)模式

根據(jù)蓄冷空調(diào)的工作原理，蓄冷空調(diào)的運(yùn)轉(zhuǎn)模式可分為以下三種模式。

2.1 雙工況主機(jī)制冰模式

該時(shí)段為電費(fèi)單價(jià)較低時(shí)間段，根據(jù)冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化原理，雙工況制冷機(jī)組在電費(fèi)單價(jià)較低的時(shí)間段利用制冷機(jī)組制冰。在該時(shí)間段制冷機(jī)組最大負(fù)荷運(yùn)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(nèi)。制冷機(jī)組在制冰工況下運(yùn)行時(shí)，制冷機(jī)組的COP值較供冷工況較低，載冷劑僅在制冷機(jī)組和蓄冰槽之間循環(huán)，當(dāng)蓄冰槽內(nèi)冰量逐漸增多是，制冷機(jī)組出口溫度開始降低。當(dāng)蓄冰槽內(nèi)冰量達(dá)到一定程度，滿足使用要求時(shí)，制冷機(jī)組停止蓄冰，開始進(jìn)入常規(guī)供冷工況。

2.2 雙工況主機(jī)+融冰聯(lián)合供冷

該時(shí)間段內(nèi)為氣溫較高，需要冷量較大，為了滿足供冷要求并同時(shí)盡量節(jié)省電費(fèi)，制冷機(jī)組運(yùn)行工況改為雙工況制冷機(jī)聯(lián)合蓄冰槽供冷。在該時(shí)間段內(nèi)制冷機(jī)組主要運(yùn)行工況為供冷工況，蓄冰制冷機(jī)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(jìn)入板式換熱器。在非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)日內(nèi)，制冷機(jī)組供冷量有時(shí)相當(dāng)小，通過優(yōu)化控制實(shí)現(xiàn)蓄冰槽的有效融冰并保證系統(tǒng)供冷需求。

2.3 蓄冰槽單獨(dú)供冷

如谷值電價(jià)較低，在春、秋兩季，為了避免在電價(jià)較高的時(shí)間段內(nèi)開啟制冷機(jī)組以及制冷機(jī)組運(yùn)行COP較低的情，該時(shí)間段內(nèi)蓄冰槽的總?cè)诒├淞繚M足制冷系統(tǒng)供冷需求。根據(jù)制冷機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化原理，為了降低運(yùn)行費(fèi)用，該時(shí)間段的供冷量由蓄冰槽單獨(dú)提供，制冷機(jī)組在電價(jià)較高的時(shí)間段停止運(yùn)行，只在電力較低的時(shí)間段運(yùn)行制冰。

3 冰蓄冷空調(diào)的經(jīng)濟(jì)性分析

目前，我國大多數(shù)城市商業(yè)用電實(shí)施峰谷平不同時(shí)段不同電價(jià)的政策，下面以天津市為例，介紹冰蓄冷空調(diào)的經(jīng)濟(jì)性。

時(shí)段時(shí)間電價(jià)（元/kW.h）

峰時(shí)段 8：00-11：00；18：00-23：00 1.2673

平時(shí)段 7：00-8：00；11：00-18：00 0.8293

谷時(shí)段 23：00-7：00 0.4123

假設(shè)一臺雙工況制冷機(jī)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(diào)與冰蓄冷空調(diào)的運(yùn)行費(fèi)用如下所示：

常規(guī)空調(diào)與并蓄冷空調(diào)年運(yùn)行電量電費(fèi)對比

年運(yùn)行電量（kW.h） 年電費(fèi)（元）

冰蓄冷空調(diào) 650 431.92 307 185.39

常規(guī)空調(diào) 421 221.57 419 804.04

由此可以看出冰蓄冷空調(diào)年運(yùn)行費(fèi)用為307 000元，普通空調(diào)系統(tǒng)年運(yùn)行費(fèi)用為420 000元。冰蓄冷空調(diào)相對于普通空調(diào)系統(tǒng)年節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用降低將近37%。

4 冰蓄冷技術(shù)應(yīng)用于商用建筑節(jié)能的前景分析

數(shù)據(jù)證明，空調(diào)蓄冷技術(shù)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(yè)廣場、工業(yè)廠房等，在采用峰谷平電價(jià)差的地區(qū)能源費(fèi)用降低十分顯著，在不采取峰谷電價(jià)差的地區(qū)，對于供冷量變化較大的場所，采用冰蓄制冷機(jī)組仍能達(dá)到降低初投資、節(jié)約電費(fèi)的目的[1]。

總之，冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)與普通空調(diào)系統(tǒng)相比，能源費(fèi)用大幅降低，應(yīng)用前景非常廣泛。

參考文獻(xiàn)

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

[2] 葉水泉，方斌東.冰蓄冷空調(diào)技術(shù)[J].制冷空調(diào)與電力機(jī)械，2004（25）：74-79.