中央空調(diào)蓄冷技術(shù)應(yīng)用分析

摘 要：在城市建筑能耗加速增長的背景下，中央空調(diào)采用蓄冷技術(shù)對電網(wǎng)負荷移峰填谷正在逐漸地受到市場的重視。文章分析了中央空調(diào)四種主要蓄冷技術(shù)的特點及優(yōu)缺點，并從經(jīng)濟性角度著重探討了實際應(yīng)用比較成熟的水蓄冷和冰蓄冷兩種技術(shù)。

關(guān)鍵詞：中央空調(diào)；水蓄冷；冰蓄冷；經(jīng)濟性

1 中央空調(diào)主要蓄冷技術(shù)

目前的中央空調(diào)蓄冷技術(shù)主要包括水蓄冷、冰蓄冷、共晶鹽蓄冷和氣體水合物蓄冷等。

1.1 水蓄冷技術(shù)

利用4℃～7℃的低溫水進行顯熱蓄冷。通過管道及閥門的切換，滿足蓄冷和放冷工況的需求，如圖1所示。

1.2 冰蓄冷技術(shù)

選用蓄冰和低溫送風(fēng)系統(tǒng)相結(jié)合的蓄冷、供冷方式，可節(jié)省初投資、運行費用，已成為建筑空調(diào)技術(shù)發(fā)展的方向之一。冰蓄冷系統(tǒng)流程圖如圖2所示。

（1）優(yōu)點：蓄冷槽融冰放冷屬恒溫相變過程，水溫穩(wěn)定，冰蓄冷槽的冷損失小。（2）缺點：蒸發(fā)溫度降低，使壓縮機COP減小；設(shè)備與管路比水蓄冷的復(fù)雜，常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)改造，用冰蓄冷困難較大。

1.3 共晶鹽蓄冷技術(shù)

共晶鹽蓄冷技術(shù)是常見的中央空調(diào)蓄冷技術(shù)中的一種，與上述兩種技術(shù)相比有著比較明顯的優(yōu)點。共晶鹽蓄冷又被稱為共晶鹽相變蓄冷，能夠通過共晶鹽材料提升制冷劑運轉(zhuǎn)效率。因此，該系統(tǒng)不僅有著冰蓄冷系統(tǒng)的優(yōu)勢，還有著水蓄冷系統(tǒng)的優(yōu)勢。當(dāng)前我國對共晶鹽蓄冷技術(shù)開展的研究主要集中在共晶鹽相變材料的研發(fā)、選擇、配比、組裝等方面，并且已經(jīng)取得了一定的成效。

1.4 氣體水合物蓄冷技術(shù)

該技術(shù)在環(huán)保節(jié)能方面有著比較突出的表現(xiàn)，是一種新型的蓄冷方式，能夠避免出現(xiàn)冰蓄冷技術(shù)效率不高、水蓄冷技術(shù)密度較低、共晶鹽蓄冷技術(shù)交換律不高等問題，被認為是最為理想的蓄冷技術(shù)選擇。該技術(shù)的原理主要是利用了氣體水化物的特征，氣體水化物實質(zhì)是一種包絡(luò)狀的晶體，將來自外界的氣體分子全部緊緊的包裹在自身的水分子網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)中，通過物理力量、分子間的作用力，相互吸引，并且使得水在0℃之上構(gòu)成比較牢固穩(wěn)定的晶體，達到蓄冷的目的。當(dāng)前對這項技術(shù)的研究主要集中在系統(tǒng)研發(fā)、組裝方面，并且從力學(xué)的角度對其展開研究，希望找到能效更高的添加劑應(yīng)用在這一系統(tǒng)中。

2 中央空調(diào)蓄冷技術(shù)比較及案例分析

2.1 技術(shù)比較

目前技術(shù)較為成熟、商業(yè)應(yīng)用最多的是水蓄冷和冰蓄冷技術(shù)，其關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)比較如表1所示。由表1比較可以看出，對于既有建筑改造和資金有限的情況下，水蓄冷技術(shù)占明顯的技術(shù)和經(jīng)濟性優(yōu)勢。

2.2 案例分析[1]

某大廈空調(diào)設(shè)計總負荷為3600RT。水蓄冷設(shè)計日空調(diào)系統(tǒng)尖峰負荷3600RT，設(shè)計日空調(diào)總負荷為27756RTh。其中電力峰段冷負荷為6616RTh，電力平段冷負荷為21140RTh，電力谷段冷負荷為0RTh。

3 中央空調(diào)水蓄冷實際應(yīng)用介紹及案例分析

3.1 中央空調(diào)水蓄冷實際應(yīng)用方式

通過上文的論述已經(jīng)對水蓄冷技術(shù)建立了初步的了解，在實際工作中可以看到，通常城市用電時間性比較明顯。也就是說，白天用電量比較多，供電也相應(yīng)緊缺，到了晚上凌晨之后用電量將會減少，此時，就可以利用水蓄冷技術(shù)，將多余的電力利用起來。并且，對于中央空調(diào)水蓄冷技術(shù)來說，周圍溫度越低其需要冷卻的溫度也就相對較低，獲得的效率也就越高。

具體而言，中央空調(diào)水蓄冷實際應(yīng)用應(yīng)當(dāng)具備以下幾個方面的條件，如果在無法達到下列條件的情況下使用水蓄冷技術(shù)進行制冷，不僅無法實現(xiàn)節(jié)約能耗的目的，而且還有可能使得成本上升：其一，采用水蓄冷技術(shù)的地區(qū)必須能夠取得一定的電價優(yōu)惠，也就是說需要當(dāng)?shù)仉娏Σ块T有所配合，給予一定的優(yōu)惠政策，主要是對用電高峰時段以及用電低谷時段。其二，在使用水蓄冷技術(shù)的中央空調(diào)系統(tǒng)中盡可能的配備兩臺主機，其中一臺作為備用，避免某一臺主機長時間運行，造成主機損壞。其三，應(yīng)當(dāng)修建或者預(yù)留出一定的空間，對水蓄冷所需要的冷凍水進行儲存。其四，在中央空調(diào)主制冷機房內(nèi)，必須要在修建或者設(shè)計的時候預(yù)留出盡可能多的空間，使得后期設(shè)備改造也能夠妥善安置。

3.2 中央空調(diào)水蓄冷技術(shù)實際應(yīng)用案例

在位于我國長江中下游地區(qū)的某市，有一座規(guī)模較大的商場需要在夏季使用空調(diào)，但是不需要在冬季進行采暖。因此，該商場選取了水蓄冷技術(shù)中央空調(diào)。該商場將水蓄冷主要的制冷機房設(shè)置在地下室的最底層，并且購買了四臺制冷主機，為單制離心式的水冷冷水機組，在非特殊情況下一般運行主機數(shù)量為兩臺，另外購買了四臺冷凍泵、冷卻泵，這八臺機器分別有一半數(shù)量為備用。該商場在中央空調(diào)尾端熱交換中采用的風(fēng)柜。因此，并不會對水蓄冷技術(shù)造成影響。消防水池與中央空調(diào)制冷機房位于同一層樓，間隔距離可以忽略。在初步確定了中央空調(diào)水蓄冷設(shè)備安裝方案之后，對包括蓄冷水池容量、商場內(nèi)部冷負荷等多項技術(shù)指標(biāo)進行了計算，并根據(jù)以往經(jīng)驗及當(dāng)?shù)匚飪r等多方面，大致確定了該項安裝工程所需要投入的費用、投入之后節(jié)約的電費等多項經(jīng)濟運營指標(biāo)。

3.3 中央空調(diào)冰蓄冷實際應(yīng)用方式

與水蓄冷中央空調(diào)不一樣的是，冰蓄冷系統(tǒng)新增了一套以乙二醇為介質(zhì)的管道回路系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)，能夠在制冷的過程中，將冷量暫時的儲備起來，并且通過電動閘門對整個制冷過程進行電腦控制，能夠選擇多個制冷模式，具有較高的自動化、智能化。因此，與水蓄冷相比而言，能夠更好地節(jié)約資源，確保制冷最大效益。在實際應(yīng)用過程中，通常將冰蓄冷中央空調(diào)分為單制冰系統(tǒng)、融冰系統(tǒng)、聯(lián)合供冷多個系統(tǒng)。

4 結(jié)束語

目前的蓄冷技術(shù)研究方向較多，在實際工程應(yīng)用中，冰蓄冷和水蓄冷技術(shù)的應(yīng)用更為廣泛，但是冰蓄冷技術(shù)的一次性投入較大，對空調(diào)主機的要求較高，考慮項目的運行成本等經(jīng)濟性方面的問題，發(fā)展冰蓄冷在有國家政策補貼的條件下才較為經(jīng)濟可行。水蓄冷由于其技術(shù)簡單，一次性投入較少而得到業(yè)界的青睞，但只有在地方蓄冷電價合理的情況下，發(fā)展水蓄冷才有明顯的經(jīng)濟優(yōu)勢，對運行電費成本的節(jié)約才有更為顯著的效果。

參考文獻

[1]郭永佾.海南某大廈智能水蓄冷節(jié)能中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計[J].建筑節(jié)能，2009（10）：23-27.

[2]丁慶.冰蓄冷空調(diào)在高峰谷負荷差地區(qū)應(yīng)用的經(jīng)濟性[J].電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報，2014（1）：72-80.

作者簡介：崔曉鋼（1979-），男，碩士，山東煙臺人，深圳技師學(xué)院，工程師。

趙四化（1977-），女，碩士，吉林長春人，深圳技師學(xué)院，講師。