冰蓄冷技术在商用建筑节能中的应用

摘 要：根据我国电力能源使用情况，针对近年来我国夏季用电高峰时期，用电负荷过大，导致能源使用紧张的局面，介绍将冰蓄冷技术应用于商用建筑中，以缓解电力使用紧张的局面。

关键词：冰蓄冷空调商用建筑节能

中图分类号：TU85 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）03（c）-0094-01

根据数据统计，我国经济水平自改革开发以来取得了飞速发展，新建的商用建筑大多选择组合式空调的方式集中供冷，每年夏季7～9月份，华北地区（如北京）商用建筑供冷消耗电量占城市总用电量的16%～18%，南方福建、广东等经济发达的省份已超过30%[1]，造成电力负荷不断增加与电力增长相对滞后的矛盾局面，加剧了峰谷供电不平衡，使峰期供电不足的情况日益严重，该研究者解决这一问题，目前很多商用建筑的中央空调都采用冰蓄冷技术，即：在用电电价较低的区间（23：00～次日凌晨7：00），开启冰蓄冷空调机组制冰并将制取的并放在蓄冰槽里进行存放，待白天电价较高时利用冰释放的冷凉进行制冷。既缓解了夏季尖峰时刻供电的矛盾，又能取得一定的经济效益，因此冰蓄冷技术的开发和应用越来越受到重视，应用也越来越广泛。

1 冰蓄冷空调的系统构成和原理

目前大量应用的冰蓄冷空调技术主要是间接蒸发制冷蓄冰系统，通常以25%重量浓度的乙二醇水溶液作为载冷剂，主要设备由制冷机组、蓄冰槽、换热器、制冷机组控制系统以及冷冻冷却水泵组成。制冷系统的运行程序主要是针对制冷机组和蓄冰槽的相互关系，分为串联和并联。串联程序又以制冷机组和蓄槽按照机组供冷和冰供冷模式区分为制冷机组上端和制冷机组下端两种方式。通过机组控制系统可进行多种不同运行模式的切换，既能满足冷量要求，又能最大程度节约能源费用。一般可分别进行四种工况运行，即供冷蓄冰、冰供冷、制冷、冰联合供冷和机组直接供冷[2]。

2 蓄冷系统的运转模式

根据蓄冷空调的工作原理，蓄冷空调的运转模式可分为以下三种模式。

2.1 双工况主机制冰模式

该时段为电费单价较低时间段，根据冰蓄冷空调系统的优化原理，双工况制冷机组在电费单价较低的时间段利用制冷机组制冰。在该时间段制冷机组最大负荷运行，通过载冷剂（一般使用乙二醇溶液）制冰，并储存在蓄冰槽内。制冷机组在制冰工况下运行时，制冷机组的COP值较供冷工况较低，载冷剂仅在制冷机组和蓄冰槽之间循环，当蓄冰槽内冰量逐渐增多是，制冷机组出口温度开始降低。当蓄冰槽内冰量达到一定程度，满足使用要求时，制冷机组停止蓄冰，开始进入常规供冷工况。

2.2 双工况主机+融冰联合供冷

该时间段内为气温较高，需要冷量较大，为了满足供冷要求并同时尽量节省电费，制冷机组运行工况改为双工况制冷机联合蓄冰槽供冷。在该时间段内制冷机组主要运行工况为供冷工况，蓄冰制冷机组出口的载冷剂溶液和的吸收冰槽冷量的载冷剂溶液混合进入板式换热器。在非标准设计日内，制冷机组供冷量有时相当小，通过优化控制实现蓄冰槽的有效融冰并保证系统供冷需求。

2.3 蓄冰槽单独供冷

如谷值电价较低，在春、秋两季，为了避免在电价较高的时间段内开启制冷机组以及制冷机组运行COP较低的情，该时间段内蓄冰槽的总融冰供冷量满足制冷系统供冷需求。根据制冷机组运行优化原理，为了降低运行费用，该时间段的供冷量由蓄冰槽单独提供，制冷机组在电价较高的时间段停止运行，只在电力较低的时间段运行制冰。

3 冰蓄冷空调的经济性分析

目前，我国大多数城市商业用电实施峰谷平不同时段不同电价的政策，下面以天津市为例，介绍冰蓄冷空调的经济性。

时段时间电价（元/kW.h）

峰时段 8：00-11：00；18：00-23：00 1.2673

平时段 7：00-8：00；11：00-18：00 0.8293

谷时段 23：00-7：00 0.4123

假设一台双工况制冷机组制冷量为253冷吨，蓄冰工况制冷量为176冷吨，蓄冰槽蓄冷量为9 920kW.h，普通制冷空调与冰蓄冷空调的运行费用如下所示：

常规空调与并蓄冷空调年运行电量电费对比

年运行电量（kW.h） 年电费（元）

冰蓄冷空调 650 431.92 307 185.39

常规空调 421 221.57 419 804.04

由此可以看出冰蓄冷空调年运行费用为307 000元，普通空调系统年运行费用为420 000元。冰蓄冷空调相对于普通空调系统年节约运行费用降低将近37%。

4 冰蓄冷技术应用于商用建筑节能的前景分析

数据证明，空调蓄冷技术特别适用于供冷量需求变化较大的建筑，如大型CBD、电影院、剧场、文化馆、商业广场、工业厂房等，在采用峰谷平电价差的地区能源费用降低十分显著，在不采取峰谷电价差的地区，对于供冷量变化较大的场所，采用冰蓄制冷机组仍能达到降低初投资、节约电费的目的[1]。

总之，冰蓄冷空调系统与普通空调系统相比，能源费用大幅降低，应用前景非常广泛。

参考文献

[1] 郭开华，舒碧芬.空调蓄冷及气体水合蓄冷技术[J].制冷，1995（4）：15-16.

[2] 叶水泉，方斌东.冰蓄冷空调技术[J].制冷空调与电力机械，2004（25）：74-79.