國外冰蓄冷空調(diào)技術(shù)的發(fā)展動向

閆勇

（山西建工集團有限公司 山西省 太原市 030006）

在蓄冷材料的選擇上，冰已經(jīng)成為性價比較高的材料之一，其成本較低且安全穩(wěn)定，當(dāng)前我國的冰蓄冷技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，不僅能夠緩解電力高峰期的用電消耗，緩解能源緊缺的發(fā)展問題，也可以進一步提升制冷的效率。因此貫徹研究國外的冰蓄冷技術(shù)發(fā)展動向，能夠成為我國空調(diào)制冷系統(tǒng)研發(fā)的重要參考信息。而在進行研究之前也要分析冰蓄冷技術(shù)的應(yīng)用原理，以提升研究的科學(xué)性和合理性。

1 冰蓄冷技術(shù)的應(yīng)用原理

我們常見的冰蓄冷空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用原理較為簡單，其主要是應(yīng)用了水、冰相變過程而產(chǎn)生的潛熱遷移特點，能夠在非電力峰值的階段內(nèi)，也能夠合理的分配制冷機的電力負(fù)荷使其正常運轉(zhuǎn)。并且能夠?qū)⒖照{(diào)運行所需要的冷量利用潛熱的形式進行儲存，儲存的主體便是固態(tài)或者結(jié)晶狀態(tài)的冰，當(dāng)在電力峰值時，空調(diào)的負(fù)荷逐漸增加，冰會吸收熱量而產(chǎn)生融化，利用低溫的冷水來為空調(diào)提供接下來的制冷需求。同樣的應(yīng)用原理也可以應(yīng)用在設(shè)備的供熱階段內(nèi)，唯一不同的是，當(dāng)系統(tǒng)正在供熱時，冰蓄冷槽內(nèi)部的冰將會被替換成熱水，利用熱水的蓄熱特性來為空調(diào)提供供熱所需的熱能。

2 冰蓄冷技術(shù)的發(fā)展

2.1 引進環(huán)境

冰蓄冷空調(diào)技術(shù)的產(chǎn)生較晚，在1970年在美國誕生，但是當(dāng)時的國外能源儲備較為豐富，因此冰蓄冷空調(diào)技術(shù)的最終誕生并沒有取得較大的矚目成果，但是發(fā)展至20世紀(jì)80年代，出現(xiàn)了影響全球的能源危機，因此冰蓄冷空調(diào)技術(shù)的優(yōu)勢才體現(xiàn)出來，并且進行了廣泛的研發(fā)和應(yīng)用。發(fā)展至今，冰蓄冷空調(diào)技術(shù)已經(jīng)被較多的國家進行研發(fā)。我國正式引進冰蓄冷空調(diào)技術(shù)是在1994年，發(fā)展至今已經(jīng)有了幾百家的應(yīng)用單位，并且在2010年進行了研究性創(chuàng)新，開發(fā)出了板式制冰蓄冷空調(diào)，并且經(jīng)過了應(yīng)用研究之后，該空調(diào)能夠較傳統(tǒng)的空調(diào)起到更好的節(jié)能效果，這為我國研發(fā)創(chuàng)新并蓄冷技術(shù)提供了良好的前景。

2.2 冰蓄冷空調(diào)技術(shù)的核心

冰蓄冷技術(shù)在空調(diào)制造過程中主要分為冰蓄冷空調(diào)技術(shù)以及蓄冰裝置研發(fā)。從理論上來講，冰蓄冷空調(diào)主要是能夠利用在電網(wǎng)低谷階段內(nèi)進行合理的電能分配式制冷機進行自主制冷，并且通過應(yīng)用冰點較低的物質(zhì)來將冷量進行冰凍保存，將其儲存到蓄冰裝置內(nèi)，當(dāng)電網(wǎng)內(nèi)的電力負(fù)荷處于高峰期時，空調(diào)的制冷效率不高，便可以將蓄冰裝置內(nèi)的冰凍冷量進行釋放，以此來彌補因為電力高峰期對空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的壓力，同時也能夠滿足人們的制冷需求。

而是冰裝置主要為常見的冰桶以及冰槽，主要的冷量儲存方式為內(nèi)融冰以及外融冰。這其中內(nèi)融冰的取冷方式主要依托了制冷劑的循環(huán)流動將冰槽內(nèi)的冷量進行稀釋并且釋放出來，與空調(diào)水進行能量交換，降低空調(diào)水的溫度。從使用的有效性上來講，內(nèi)融冰制冷能夠為空調(diào)運行提供更加安全可靠的優(yōu)勢，同時內(nèi)融冰技術(shù)發(fā)展的已經(jīng)較為成熟，是當(dāng)前我國大型建筑內(nèi)所采用的主要制冷技術(shù)。但是從制冷效果上來講，長時間的利用內(nèi)融冰系統(tǒng)來實現(xiàn)制冷，由于空調(diào)水的交換溫度會逐漸下降將會影響低溫送風(fēng)的效率，因此實用性較差。而另一種外融冰的制冷系統(tǒng)是由空調(diào)內(nèi)部的空調(diào)水與冰進行直接接觸，制冷效果較高，溫度也可以得到控制。

2.3 冰蓄冷空調(diào)技術(shù)的主要優(yōu)勢

首先，冰蓄冷空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用可以有效緩解電網(wǎng)的負(fù)荷，能夠錯過電力高峰期，并且合理的利用電網(wǎng)低負(fù)荷階段，不僅能夠?qū)τ谀茉春侠砝闷鸬酱龠M影響也可以達(dá)到保護環(huán)境的作用。相關(guān)人士曾經(jīng)對冰蓄冷空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用進行過數(shù)據(jù)統(tǒng)計，如果將商用建筑內(nèi)部的空調(diào)蓄冷系統(tǒng)更改為冰蓄冷技術(shù)，那么可以節(jié)省電費38.7億元/年，節(jié)約的煤炭能夠達(dá)到319萬t，也可以有效地減少二氧化碳和二氧化硫的排放量，而這些成果等同于種植樹木474萬畝的效果。因此我們需要重視冰蓄冷空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用，進行全面的研發(fā)，這將是節(jié)約社會能源的重要舉措。

其次，從應(yīng)用能效的角度上來看，冰蓄冷空調(diào)技術(shù)具備極強的節(jié)能潛力：①冰蓄冷系統(tǒng)的制冰階段需要進行定頻的全負(fù)荷運轉(zhuǎn)。制冷機的主體效率在70%左右，但是普通傳統(tǒng)的制冷空調(diào)在電力峰值內(nèi)為變頻運行，很難將制冷機的效率控制在80%以下。同時系統(tǒng)的變頻運轉(zhuǎn)需要電網(wǎng)能夠達(dá)到規(guī)定的負(fù)荷才可以發(fā)揮原有的效能，而在高負(fù)荷的運轉(zhuǎn)下，制冰的溫度也局限在-5℃~7℃之間，而定頻制冷機的空調(diào)水出水溫度在-9℃~5℃之間，不僅能效較低，制冷效果也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的制冷系統(tǒng)。

另外，冰蓄冷空調(diào)技術(shù)可以有效降低送風(fēng)的溫度，從而減少空間內(nèi)的電力負(fù)荷。冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)中冰水的溫度維持在0℃，通過與空調(diào)水進行能量轉(zhuǎn)換之后送風(fēng)的溫度將會控制在5℃左右，與室內(nèi)的溫度可以形成20℃的溫差，這便能夠達(dá)到低溫送風(fēng)的標(biāo)準(zhǔn)。同時低溫送風(fēng)的溫度較低，便可以有效減少送風(fēng)量，也能夠在短時間內(nèi)對于周邊環(huán)境進行降溫，使空間的熱負(fù)荷降低，便可以穩(wěn)定空調(diào)運轉(zhuǎn)的頻率，降低空調(diào)系統(tǒng)的質(zhì)量消耗。

另外，因為冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)所具備的冷量儲存特點，可以放寬制冷機組設(shè)備的類型選擇標(biāo)準(zhǔn)，這便能夠大大降低制冷空調(diào)系統(tǒng)的運行功率以及容量，可以減少電力消耗，降低電費支出。

3 冰蓄冷空調(diào)技術(shù)的未來發(fā)展方向

隨著全球工業(yè)的發(fā)展，不可再生能源的消耗量巨大，并且目前已經(jīng)出現(xiàn)了枯竭的趨勢，因此人們開始密切關(guān)注能源的問題。同時由于工業(yè)發(fā)展所需能源消耗導(dǎo)致溫室氣體急劇增加，全球變暖的趨勢已經(jīng)日益明顯，因此在針對大環(huán)境的改變同時也要注重對于傳統(tǒng)能源消耗模式進行調(diào)整。當(dāng)前冰蓄冷空調(diào)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的較為成熟，并且已經(jīng)成為大型的建筑企業(yè)所選擇的主要制冷系統(tǒng)。

在2013年，我國對于冰蓄冷技術(shù)的應(yīng)用以及研究進行了全面的分析和調(diào)查，并且對冰蓄冷空調(diào)技術(shù)的未來應(yīng)用前景進行了全面的解析，主要以我國的上海為定點研究城市。自冰蓄冷技術(shù)引入我國之后，到2013年上海已經(jīng)建立和正在實施的冰蓄冷項目已經(jīng)超過了70項，另外工業(yè)發(fā)展導(dǎo)致的能源緊張以及電網(wǎng)負(fù)荷壓力日益增高的形式，也引起了相關(guān)部門的注意，在用電政策調(diào)整的同時對于冰蓄冷空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用也逐步加強，在滿足用電需求的同時，也針對能源使用平衡現(xiàn)狀進行了分析，利用全面貫徹落實冰蓄冷空調(diào)技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用來緩解電網(wǎng)的壓力負(fù)荷，也能夠?qū)τ诳刂齐妰r起到積極的效果。從城市發(fā)展的角度來講，冰蓄冷空調(diào)技術(shù)具備極為樂觀的發(fā)展前景，其不僅符合能源節(jié)約的理念，也能夠為保護環(huán)境做出相應(yīng)的貢獻(xiàn)。

4 總結(jié)語

綜上所述，經(jīng)過對國外冰蓄冷空調(diào)技術(shù)發(fā)展動向的研究能夠看出，冰蓄冷空調(diào)技術(shù)不僅是能源應(yīng)用的重點發(fā)展方向之一，也是維護我國環(huán)境重點技術(shù)。全面貫徹冰蓄冷空調(diào)技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，能夠推動我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)質(zhì)量以及能源保護工程的落實，從而對推動城市發(fā)展以及國家繁榮有積極的意義。