冰蓄冷中央空調(diào)問題與改進(jìn)對策

（中國能源建設(shè)集團安徽省電力設(shè)計院有限公司，安徽 合肥 230601）

冰蓄冷中央空調(diào)問題與改進(jìn)對策

王韌

（中國能源建設(shè)集團安徽省電力設(shè)計院有限公司，安徽 合肥 230601）

同傳統(tǒng)的中央空調(diào)系統(tǒng)相比，冰蓄冷中央空調(diào)具有更加明顯的節(jié)點節(jié)能、移峰填谷的優(yōu)勢，因此目前新建大樓的中央空調(diào)系統(tǒng)多選用此種模式。但是從實際情況來看，盡管此系統(tǒng)具有更加優(yōu)良的節(jié)能增效優(yōu)勢，但是并不適用于所有的地區(qū)和建筑，仍存在一些需要改進(jìn)的問題。

冰蓄冷中央空調(diào)；存在的問題；改進(jìn)措施

冰蓄冷中央空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用和推廣是為應(yīng)對目前的能源危機和峰谷電價差異問題的出現(xiàn)，冰蓄冷中央空調(diào)技術(shù)的核心在于其能夠?qū)崿F(xiàn)能源的轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)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(jìn)節(jié)能減排事業(yè)的發(fā)展。同常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)相比，冰蓄冷中央空調(diào)技術(shù)在節(jié)能、增效方面具有十分明顯的優(yōu)勢，但是其依然存在一些問題需要改進(jìn)。

1 冰蓄冷中央空調(diào)工藝及優(yōu)點

（1）冰蓄冷中央空調(diào)工藝。同常規(guī)空調(diào)相比，冰蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)中增加了一套管路系統(tǒng)，該系統(tǒng)以乙二醇為介質(zhì)，當(dāng)處在夜間用電低谷期時，管路同雙工況機組、冰盤管構(gòu)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(xiàn)能量的交換。當(dāng)處在用電高峰期時，為了減少用電壓力，節(jié)約供電費用，管路系統(tǒng)同冰盤管、板式交換器形成閉合回路，將空調(diào)水與冰槽中冰水混合物進(jìn)行能量交換，實現(xiàn)空調(diào)水溫度的降低。具體的冷卻工藝系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 冰蓄冷技術(shù)系統(tǒng)圖

（2）冰蓄冷中央空調(diào)技術(shù)優(yōu)勢。同常規(guī)中央空調(diào)相比，冰蓄冷中央空調(diào)技術(shù)的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下方面。①冰蓄冷中央空調(diào)繼續(xù)減少電力消耗。冰蓄冷技術(shù)的核心在于使用冰水混合物為冷源，從而減少了低溫送風(fēng)系統(tǒng)的電能消耗，使得風(fēng)機能耗降低35%左右。同時，供回水溫差較大，冷水側(cè)水泵的能耗也相應(yīng)降低?？傮w上實現(xiàn)節(jié)電20%左右。②冰蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)的投資費用更少。投資費用降低主要原因在于冰蓄冷設(shè)備和管路體積更小，大大減少空間占用，不僅設(shè)備造價更低，也能降低空間占用所產(chǎn)生的費用。從而平衡了冰蓄冷運行費用增加的額度，實現(xiàn)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(tǒng)的風(fēng)冷不同，冰蓄冷中央空調(diào)技術(shù)采用冰為制冷工具，因此空氣清新度得到提高，室內(nèi)人員的體感舒適度得到提升。

2 冰蓄冷中央空調(diào)技術(shù)存在的問題

總的來講，冰蓄冷中央空調(diào)技術(shù)在降低能耗、改善制冷效果方面都比傳統(tǒng)中央空調(diào)技術(shù)要先進(jìn)很多，但是該技術(shù)最核心的優(yōu)勢并不在于這些方面，而是在于對能源利用方式的轉(zhuǎn)移和改變，實現(xiàn)移峰填谷。因此具體要不要使用冰蓄冷中央空調(diào)技術(shù)需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐碾妰r政策來決定，但是目前不少地區(qū)在采用該技術(shù)時，并沒有對當(dāng)?shù)氐挠秒娬撸ㄖ饕阜骞入妰r比值）進(jìn)行考慮，缺乏必要的經(jīng)濟性分析，使得冰蓄冷技術(shù)并沒有發(fā)揮實際的經(jīng)濟效益。此外，板式換熱器是冰蓄冷中央空調(diào)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(diào)容易出現(xiàn)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(diào)造成的問題，部分中央空調(diào)取消了換熱器，轉(zhuǎn)而采用變風(fēng)量空調(diào)器，并對管道內(nèi)壁進(jìn)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(diào)系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

3 冰蓄冷中央空調(diào)技術(shù)的改進(jìn)措施

（1）經(jīng)濟性分析。目前，進(jìn)行經(jīng)濟性分析的方法有兩種，一種是簡單靜態(tài)經(jīng)濟評價方法，一種是動態(tài)經(jīng)濟評價方法。簡單靜態(tài)經(jīng)濟評價方法主要應(yīng)用于方案確定初期，通過計算中央空調(diào)系統(tǒng)的初投資費用、全年節(jié)省運行費用、投資回收期等來確定用戶的實得經(jīng)濟效益。其中，投資回收期是方案是否落實的關(guān)鍵性指標(biāo)，只有投資回收期在規(guī)定的范圍內(nèi)，才能認(rèn)定方案是經(jīng)濟可行的。簡單靜態(tài)經(jīng)濟評價法的主要特點是計算簡單、結(jié)果直觀，但是評價結(jié)果的精確性和實際性比動態(tài)經(jīng)濟評價法。動態(tài)經(jīng)濟評價法選用的初衷是考慮了隨著冰蓄冷中央空調(diào)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(jīng)濟合理性評價中所占的比重將會增加。根據(jù)資金時間因素考慮角度的不同，動態(tài)經(jīng)濟評價法又分為動態(tài)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(shè)備的壽命周期即凈現(xiàn)值入手。

（2）優(yōu)化冰蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)的運行模式與控制方法。相比其他的中央空調(diào)系統(tǒng)，冰蓄冷中央空調(diào)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(diào)系統(tǒng)的運行費用。冰蓄冷中央空調(diào)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(lián)合供冷。冰蓄冷的流程圖如圖2。

圖2 冰蓄冷系統(tǒng)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(dá)到這一目標(biāo)，需要借助乙二醇泵變頻器，根據(jù)系統(tǒng)及管道內(nèi)的實際狀態(tài)確定頻率大小，同時在投入運行之前需要對這一工況進(jìn)行調(diào)試，保證乙二醇溶液能夠按照規(guī)定的頻率運行。為了對該工況運行下系統(tǒng)的性能進(jìn)行監(jiān)測，需要借助自動控制系統(tǒng)記錄該工況下，系統(tǒng)通過模式、主機進(jìn)出口溫度等數(shù)據(jù)，為日后的運行控制與維護(hù)提供必要的數(shù)據(jù)支撐。同時，當(dāng)系統(tǒng)采用該工況工作時，為了達(dá)到節(jié)能和移峰填谷的目的，要求系統(tǒng)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(tǒng)運行之前首先需運行冷凍水系統(tǒng)。在冷凍水運行期間，自動控制系統(tǒng)需要對冷凍水系統(tǒng)的各種參數(shù)進(jìn)行記錄和反饋，并記錄系統(tǒng)的工作模式以及投入運行的設(shè)備數(shù)量等。該模式主要在春秋季對制冷要求不高的季節(jié)使用，或空調(diào)末端負(fù)荷較小時使用，同時為了達(dá)到節(jié)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(tǒng)投入運行之前首先運行冷凍水系統(tǒng)。根據(jù)實際運行需要，嚴(yán)格遵循正確的冰蓄冷系統(tǒng)各閥門開關(guān)、調(diào)節(jié)的要求，其中乙二醇泵要求以變頻模式啟動，達(dá)到節(jié)能效果。在該模式下，為了達(dá)到節(jié)能節(jié)電的效果，要求主機在用電低谷期間或空調(diào)負(fù)荷較小的情況下負(fù)擔(dān)全部的制冷負(fù)荷。

在雙工況主機與融冰聯(lián)合供冷的模式下，為了提高節(jié)點節(jié)能效果，要求優(yōu)化運行控制調(diào)節(jié)方式，采用融冰優(yōu)先當(dāng)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(tǒng)先投入運行，隨后冰蓄冷系統(tǒng)投入運行。

4 結(jié)語

總的來講，相比普通的中央空調(diào)系統(tǒng)，冰蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)具有更加明顯的移峰填谷、平衡電網(wǎng)負(fù)荷、減少空調(diào)投資的優(yōu)勢。盡管目前冰蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)受到廣泛關(guān)注和應(yīng)用，但是在實際的應(yīng)用過程中，由于未能進(jìn)行充分的經(jīng)濟性分析或選擇了不合適的控制工況，使得該系統(tǒng)優(yōu)秀的節(jié)電節(jié)能效益發(fā)揮不夠，因此要求設(shè)計人員及技術(shù)人員需要根據(jù)供冷的實際需求，研究恰當(dāng)?shù)南到y(tǒng)模式和工況模式，實現(xiàn)冰蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。

[1]馬千里. 冰蓄冷中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].電子科技大學(xué),2013.

[2]仝小鵬. 冰蓄冷中央空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用[J]. 山西建筑,2011,(30):128-129.

TU831

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