浅谈蓄冷空调技术应用

摘要：全球能源资源日趋严峻，我国电力也日渐紧张，建筑空调作为建筑中所消耗的电能大户，减少用电高峰用电又满足人们舒适需求显得十分重要。而蓄冷空调技术具有对电力削峰填谷，平衡电力负荷的作用，对于解决电力紧缺问题作用巨大，同时在国家政策下为用户节省了大笔支出。本文就该技术现状做简要介绍，并讨论其中该注意问题及未来发展。

关键词：蓄冷；空调技术；节能；

引言：

2002年7月12日连续高温闷热天气，使北京地区用电量陡增中午达到806万千瓦，比去年用电负荷最高时增加101万千瓦，增幅达14.3%，降温设备用电已超过300万千瓦，接近北京地区总用电量的40%。2008年7月25日，北京高温预警，北京市供电局又日用电最大负荷达1248.9万千瓦；2013年7月24日，北京地区电网最大负荷达到1590.6万千瓦，空调、电扇等降温设备基本都占北京地区总用电量的40%。2013年相比2002年，北京地区建筑空调的耗电已经发了一番。在夏季，普遍使用的空调己成为高峰用电的主要大户，许多城市高峰负荷的 20%～40%是由商业建筑空调所造成的[1]。随着人们生活品质的提高，越来越多的空调系统被使用，使得各地区的电力在夏季更加紧缺，峰谷差距越发明显。

一、蓄冷空调技术的现状：

蓄冷空调技术经过最近几年国家的大力倡导，已经有了较大的普及应用，据不完全统计，到2010年底，国内在建与已建成的空调蓄冷装置的工程项目有800余项，分布在4个直辖市和22个省份、自治区。但是这个数字对于所有空调系统而言显得微不足道，随着政策支持的深入，蓄冷空调技术在新建和改造项目中将会有很大发展空间。在空调的社会普及率相当高后，如果采用与推广蓄冷空调技术，就可有效地把空调用电的约 40%左右的负荷转移到低谷时段，原计划兴建的新电厂或新的发电机组就可不建或缓建，从而提高了现有发电设备与输配电网的利用率与效率，改善电力建设的投资效益[2]。

二、蓄冷空调系统及其设置：

当前常用的蓄冷空调技术有：水蓄冷系统、冰蓄冷系统和共晶盐相变材料系统三个大类空调系统。其中这三大类中冰蓄冷系统的种类最多，由于其贮槽小，冷损耗也小（约为蓄冷量的1%～3%），多与低温送风系统合用带来空调运行费用的降低，故应用也较多。相比而言，水储冷系统的贮槽体积就很庞大，冷损耗也大（约为蓄冷量的5%～10%），但是水蓄冷系统优势也很大：可以利用常规空调作为冷水机组，技术低，维修简单而且省钱，还可以转换为蓄热系统。共晶盐相变材料系统应用最少，虽然该系统由于是高温相变材料可以提高制冷机制冰时的COP值并且不断有新型相变材料出现，但是它具有热交换性能差，价格高等很明显的劣势。

以常用的冰蓄冷系统为例，对蓄冷空调系统的设置做简要的介绍：主要有串联系统和并联系统。其中串联系统又以制冷机在贮槽的上下游进行分类，他们的主要优缺点为：当制冷机设置在贮槽上游时，制冷机的回水侧温度较高相应的制冷机的COP要比在下游时高，以达到节能运行的效果，然而当贮槽出口工质的温度不稳定时应设置在下游时以便调节，一般使用在对于室内环境控制要求较高的工程。而并联系统具有其他两种类型所不具备的灵活性，由于各自独立成环，所以制冷机可以在蓄冷装置正常工作的情况下，进行供冷或者蓄冰工作。

三、工程中蓄冷系统值得注意的问题及发展：

首先，蓄冷空调系统蓄冷容量的问题，通过负荷软件获得的逐时冷负荷分布图的计算获得设计日的日负荷数据后，得到总负荷，通过分析电力部门的限电政策和夜间低谷电优惠政策，在满足限电时最大小时负荷的取冷量条件下，获得蓄冷装置的有效容量。然而该有效容量并非最终定型容量。蓄冷率对蓄能空调系统经济性有较大的影响，具体表现系统初投资随着蓄冷率的增大而增大，虽然年运行费用随着蓄冷率的增大而减小，年费用的节省额也随着蓄冷率的增大而增大。投资回收期和寿命期内年度费用开始随着蓄冷率的增大而减小，当蓄冷率达到某一值时，它们也达到最小值，而后随着蓄冷率的增大而增大[3]。因此合理的分析工程的冷负荷分布，电力优惠时段，用电初装费等初投资以及场地需求和后期运行情况，投资回收期等各种条件，利用经济技术分析确定最佳的蓄冷比例后再定型容量，不能为了过大电价差而忽视了总体经济性。

其次、蓄冷空调系统的负荷预测问题，目前，我国已经完成的冰蓄冷系统项目技术水平是不能令用户满意的，节省运行费用效果不明显，使用不方便，尤其是自控水平比较低，用户操作比较复杂[4]。由于蓄冷空调系统的运行中需要对未来的负荷进行预测，以便自动控制系统根据预测负荷和设定数据比较安排控制策略，进行冷机供冷与蓄冷供冷的优化分配，以及运行时的优化和控制，所以冰蓄冷空调系统的自控核心在于能否获得相对于实时负荷有较为精确的预测负荷。现实工程中所有建筑物动态负荷计算商业软件只能计算标准年气象条件下的逐时负荷，难以满足任意气象条件下的逐时负荷预测（计算）的需要[5]。02年石磊博士的研究是基于DEST1.0中的标准年气象数据进行办公楼负荷预测研究，对于办公楼建筑的内扰问题，由于内扰波动较小，因此只考虑室外环境变化，所取得的成果较为接近国外相关成果。近年来国内相关进展缓慢，在实际工程中的负荷预测多采用商业负荷软件DEST所计算结果，假定认为计算结果逼近真实负荷。利用DEST计算结果作为负荷预测的使用情况的好坏因建筑的不同而不尽相同，当该建筑的负荷受室外环境的影响比例较大的情况下运行效果仍待考究。

四、结语：

在相关政策的推动下，国家越来越多的直辖市，省，自治区开始对蓄冷空调系统进行鼓励推广，虽然还有不少需要解决的问题，但是我们发现越来越多的专注于改进蓄冷空调系统的公司已经出现，随着对于大量已建成工程的经验教训的积累和不断的新研究新方法的深入，蓄冷空调系统的运行将越来越好，将为我国能源需求的稳定发展做出更多的贡献。

参考文献：

[1]华泽钊，刘道平，吴兆琳等编著.蓄冷技术及其在空调工程中的应用[M].北京市：科学出版社.1997.

[2]罗启军，基于动态规划的冰蓄冷空调系统的优化控制[D].武汉：华中科技大学，2004.

[3]张钦，张爱华，岳玉亮.水蓄能空调系统设计蓄冷率的确定.建筑科学[J]，2013，29（8）；93-98.

[4]杨凤久.冰蓄冷空调技术的应用.中国设备工程[J]，2013，（6）；65-66.

[5]石磊，基于负荷预测在线修正的冰蓄冷空调系统优化运行研究[D].西安：西安建筑科技大学，2002.