雅柯钛浦（上海）工程咨询有限公司上海200335
摘要：城市用电紧张，尤其是暖通空调系统，耗电较大，加上用电存在峰谷关系，导致电厂设备低负荷运行，浪费过多的电能。而冰蓄冷技术的应用，因其自身具有高效性与实用性等优势，不仅能够缓解城市供电紧张的问题，节约用电资源，还可提升系统运行的稳定性，被广泛应用到空调系统中，获得认可。本文主要研究了冰蓄冷技术在空调系统中的应用，以供参考完善。
关键词：冰蓄冷技术；空调系统；应用
冰蓄冷技术是基于“冷热能跨时空利用”的思想，即将冬季自然条件下形成的，或者是在低温环境下制作的冰储存起来，作为夏季空调系统冷源，是一种充分发挥气候时域特点的自然资源作用的技术。因此在空调系统中，有效融合冰蓄冷技术，对节约能耗具有重要意义。
1、冰蓄冷技术的应用概述
冰蓄冷技术主要分为2种类型：全负荷冰蓄冷系统与部分负荷冰蓄冷系统，其中全负荷冰蓄冷系统在制冷时，无需冷冻机，只要依靠蓄冰槽融冰，即可满足用户对制冷的需要，这种系统要求的蓄冰槽与冷冻机容量较大，常用于体育馆、影剧院等负荷较大、持续时间短的公共场所；对于商业建筑，因成本投资较大，很少采用。而部分负荷冰蓄冷系统在供冷时，不仅要通过蓄冰槽融冰，还需通过冷冻机来负担冷负荷，但冷冻机与蓄冰槽容量较小，加上初投资与运行费用经济，在商业建筑与工业制冷中得到广泛应用。据有关数据调查显示，我国目前有300家3万m2的商场使用蓄冰空调，调峰能力如同建设了1座30万kW的调峰电场。火电调峰调查成本为7000元/kW，30万kW的调峰电厂投资成本达21亿元；抽水蓄能电站的调峰电厂投资达16.5亿元。而运用冰蓄冷技术的成本为2000元/kW，30万kW高峰负荷投资共计6亿元。在达到“削峰填谷”的目的下，可节省10~19亿元。我国当前已经建成并投入使用的蓄冰系统总共有164个，总蓄冰量2477302kWh，相当于转移高峰时段用电869200kWh/d[1]。
2、冰蓄冷技术在空调系统中的应用
2.1冰蓄冷低温送风系统
低温送风空调和冰蓄冷技术的深度融合，能够节省整个空调系统的成本投入，还可降低室内的相对湿度，改变室内的空气质量，以提升人体舒适感。我国当前采用的冰蓄冷低温送风空调，主要有3种类型：一次冷源加上低温送风散流器，一次冷源、二次冷源加上诱导式风机盘管，一次冷源、二次冷源加上串联式混合箱。例如在某会议室中应用冰蓄冷低温送风系统，依据设计规范与工艺要求，室内空气的相对温度为50%，由于低温送风空调系统冷水温度在2~4℃内，只能选用低温送风大温差空调机组，通过压出式布设，风机出口与表冷器之间的间距为500mm，在距离送风机出口100mm的位置安装穿孔率大于80%的孔板，然后将表冷器排数设置成8~10排，将表冷器迎风面风速控制在1.5~2.3m/s内，通过逆向流动的方式来控制表冷器的载冷剂，表冷器水初温控制在2~5℃内，出风温度和水的进口温度之间的温度差应大于3℃；对于机组供冷时的额定工况中进口空气状态，当低温送风空调系统处在部分符合工况时，可借助调节风量的方式来控制室温，但是送风口必须设置为变风量诱导风口，或者是通过控制空调机组的水初温与水流量，以调节送风温度。此外，还需控制表冷器管内流速，保证流速大于1.2m/s，避免在超负荷下，因水流量下降，发生流速过低和空调机组供冷量，难以满足用户的需要。
2.2区域性蓄冷空调供冷站
区域性供冷、供热系统，有利于节省初期投资成本，降低电力消耗和环境污染，这种制冷系统能够依据区域空调负荷的大小分类自动控制空调系统，当用户使用低温冷水时，相当于空气调节取用自来水和煤气一样方便、简洁。虽然区域供冷能够充分发挥各种建筑物峰值负荷不同步的特性，节约设备容量。但是由于区域性蓄冷空调供冷站受温度差的影响，极易影响到系统运行的状态，因此必须通过调节电价的方式为负荷管理侧提供高峰与低谷分时计价的价格激励体系，而有效解决电力供应紧张的问题，以达到保护电厂环境的目的[2]。
2.3热泵和冰蓄冷联合系统
我国目前采用的空气源热泵户型中央空调主要以空气为热源，受室外空气的影响较大；而地源热泵以土壤为热源，由于全年土壤温度波动较小，随着土壤深度增加，土壤温度的变化越稳定。冬季土壤温度变化比空气温度高，相反夏季较低，因此通过地源热泵进行供热供冷时，COP值较高，达到30%，能够降低中央空调的耗电量，节约用户的费用。而冷蓄冷技术具有削峰填谷的功效，因此为了有效解决冷蓄冷与水源热泵技术独立使用的局限性，可将热泵和冷蓄冷系统有效结合起来，研究开发出地源热泵户型蓄冰中央空调，以实现节约费用，调节电能损耗。
2.4实例
位于上海市的某项工程项目，总建筑面积是43314m2，其中东区地上面积是14430m2，西区建筑面积是8794m2，主要包括1幢15层的综合办公楼（A栋）、1幢6层综合办公楼（B栋）和2层地下车库。A栋夏季设计日空调峰值负荷是1820kW，日空调总用电量是16253kWh，主要是通过蓄冰空调系统来提供冷源，考虑到蓄冰率，采用并联的方式来设计电源系统，蓄冷时间设定为22:00~6:00，总共8小时。在实际设计的过程中，采用2台相同型号的螺杆式双工况制冷机来运行，制冷工况为5.5~10.5℃，每一台制冷520RT。蓄冰使用非完全冻结式钢盘管连接，将钢盘管放在混凝土槽中，使用乙二醇溶液冰蓄系统作为空调冷源的一次侧载冷剂，借助2台版式换热器在夜间电力低谷时间段为空调冷冻水制冷提供蓄冰，蓄冰温度控制在-6~-2.6℃，采用电动调节阀来调节，然后依据分负荷方式安装冰蓄冷系统，通过串联的方式连接蓄冰主机，而工况运行策略通过融冰优先的模式提供冷冻。而B栋设计日峰值负荷是235RT，排除基载部分后，日供冷负荷是26250RTH，白天将蓄冰量6840RTH用于供冷，系统的低温冷媒是体积浓度为27%的乙二醇，并辅以乙二醇初级泵与次级泵运转，供冷的冷媒温度在3.5~8.5℃内，通过1台板式换热器换热后，提供空调冷冻水的温度为4.5℃，使用后回水温度达14.5℃。冷水机组、水泵、蓄冰装置与板式热换器安装在地下制冷机房内，每1台冷水机机组配置1台冷却塔，安装在4楼裙房屋面上，型号为CTA-375UFW与CTA-405UFW，单台循环水量达375m/h，仅供空调制冷系统冷却使用，目的是低谷电开启全部的主机制冷，高峰电时，尽可能不开启双工况制冷主机，以减少主机的启停数量，保证前一天的蓄冰量能够在次日白天的供冷中全部融完[3]。
结束语
综上所述，冰蓄冷技术作为有效解决空调系统能量分配不合理与资源浪费的有效手段，是实现节能环保的关键。因此在空调系统中应用冰蓄冷技术时，必须结合空调系统的实际情况，将其灵活运用冰蓄冷低温送风系统、区域性蓄冷空调供冷站和热泵和冰蓄冷联合系统等系统中，充分发挥冷蓄冷技术的效用，以节约电能的损耗。
参考文献
[1]李高锋,马忠龙,肖晟昊,等.季节性冰蓄冷技术在空调系统中的应用研究[J].湖南生态科学学报,2015(1):32-35.
[2]贾云俊.蓄冷技术在空调系统中应用与发展方向[J].科研,2015(33):4-4.
[3]昝立昆.关于冰蓄冷技术在空调系统中的应用[J].城市建设理论研究（电子版）,2015,(9):2825-2825.