水蓄冷技术的优势分析

内容摘要：随着社会的发展,能源越来越紧缺，而建筑的能耗占能源消耗的很大一部分，我国近些年来一直倡导建筑节能，水蓄冷技术作为新发展的一项技术也被广泛应用。本文主要根据工程实际情况，介绍水蓄冷技术和它的一些优势。

Abstract: With the development of the society, energyincrease and building energy consumption accounts for a large part of the energy consumption. In recent years, China has been advocating the building energy efficiency, water storage technology as a new development of a technology is aslo widely used. This article is mainly based on the actual situation of the project to introduce the water storage technology and some of its advantages.

关键词 ：节能水蓄冷削峰填谷节省

中图分类号：TV743文献标识码： A 文章编号：

一、水蓄冷技术发展的必要性

环境污染和能源危机已成为当今社会的两大难题，如何合理的利用能源为人类创造现代生活已经成为当今社会的共识。在人类共同警视的时期，蓄能空调应运而生。随着社会的发展电力工业作为国民经济的基础产业，以取得了长足的发展。但是，电力的增长仍然满足不了国民经济的快速发展和人民生活用电的急剧增长的需要，全国缺电情况仍未得到根本的改变。目前电力供应紧张表现在以下两点：第一点电网负荷率低，系统峰谷差加大，高峰电力严重不足致使电网经常拉闸限电。电网的峰谷差占高峰负荷的比例已高达25%～30%。随着用电结构的变化，工业用电比重相对减少，城市生活商业用电快速增长，达成电网高峰限电，低谷电用不上的问题也越来越突出。第二点城市电力消费迅速，而城市电网不能适应，造成有电送不出，配不上的局面。 解决电力不足的问题，一方面是靠增加对电力的投入，加快电力建设的步伐，多装机组；另一方面还要继续坚持开发与节约并重的能源开发的工作方针，加强计划用电和节约用电，通过经济的、技术的、行政的和法律的手段，鼓励用户节约用电，移峰填谷，充分利用电力资源，大力开发低谷用电。为鼓励用户削峰填谷，电力部门同地方制订了峰谷电价政策，将高峰电价与低谷电价拉开，使低谷电价只相当与高峰电价的20%～50%，鼓励用户使用低谷电，这项政策目前已在部分地区实施，并将推广至全国。

二、当地的电力政策

为鼓励调峰用电，充分利用现有的电力资源，浙江省提出了一些列的鼓励措施，下表就是推行的峰谷分时电价政策。

三、水蓄冷技术简介

水蓄冷技术就是在电力负荷低的夜间，用电动制冷机制冷将冷量以冷水的形式储存起来。在电力高峰期的白天，不开或少开冷机，充分利用夜间储存的冷量进行供冷，从而达到电力移峰填谷的目的。由于电力部门实施分时电价，蓄能空调技术的运行费用比常规空调系统运行费用低，分时电价差值越大，用户得益越多。采用蓄能空调技术，业主不一定节电，但能为业主节省运行费用，更重要的是有利于国家电网的安全运行。因此，国家把它作为一种节能环保的技术来大力推广。

水蓄冷技术主要是利用水的物理特性。对于在1个大气压的水，4℃水温时其密度最大，此时为1000Kg/Mm3。随着水温的升高，其密度在不断减小，如果不受到外力扰动，一般容易形成冷水在下，热水在上的自然分层状态，但水在4℃一下时物性却出现明显的非规律性变化，此时随着水温的降低，其密度却在不断减少，因而水蓄冷水温可利用的下限大于等于4℃，水蓄冷温度一般是4℃-14℃。

自然分层式蓄能技术是一种结构复杂、蓄冷效率高、经济效益好的蓄能方法，目前应用得较为广泛。在夏季的蓄冷循环中，冷水机组送来的冷水由蓄能槽下部的布水器进入蓄能槽，而原来槽内的热水则从槽能槽上部的布水器被放冷泵抽出送至用户，经换热后的温度较高的水则从上部布水器进入蓄能槽。冬季蓄热时的原理和蓄冷是一样的，只不过介质水的工作的范围较大。其工作过程如下图所示。

四、水蓄冷技术的优势分析

水蓄冷空调系统是在空调负荷很低的时间制冷，而在空调负荷高峰时取出冷水，以此来全部或部分转移制冷设备的运行时间，并采用此办法规避用电高峰，让出空调用电份额给其他生产部门，以创造更多的财富；另外利用夜间低价电，可降低运行费用，同时利用蓄冰技术，可减少制冷设备的装机容量，减少电力负荷，降低主机一次性投入，其主要优点有：

对于政府而言，水蓄冷技术能转移高峰期的用电量，平衡电网的峰谷差，

电机组效率提高。由于采用水蓄冷技术，减少了用电的峰值，故能减少了新建电厂的投资。

2、水蓄冷技术首先它是无污染的一项技术，对环境不产生任何污染，而且它降低了发电厂的峰值，也间接的减少了发电厂对环境的污染，有利于生态平衡和发展。它充分的利用了不可再生资源，也是建筑节能重要的一方面。

3、对于业主而言，水蓄冷技术大大节省了空调的运行费用。（1）首选是利用了峰谷的电价差，如下图所示，峰谷的电价比最高能达到3倍以上，能大大为业主节省电费（2）由于增加了水蓄冷技术，供冷的形式也多样化，使得设备满负荷运行时间多，利用率大。（3）冰蓄冷中冷冻水和冷却水温差大，大大减少了泵耗。

4、减少了设备的容量：水蓄冷分担供冷一部分负荷以后，设备就不用按峰值负荷配置主机与水塔、电力设备投资也相应减小，同时也减少管路系统与水泵尺寸。从这几个方面，都大大减少了初投资，给业主带来很大的利益。

5、另外，水蓄冷技术能增加系统的安全可靠性，可以作为应急冷源，停电时利用备用水泵电源，可以供冷。

6、环保：由于白天开的冷机较少，所以噪音很小，而且清洁无污染，操作方便。

五、工程概况：

1、工程概况：每年夏季使用时间是180天，尖峰冷负荷为5300RT/H,全天冷负荷为58565RTH,冬季空调使用时间是90天，尖峰热负荷为6260KW/H,全天热负荷为70613KWH。根据项目的实际情况，采用水蓄冷方案在夜间蓄冷，在白天电力高峰期可以使用蓄能槽内的冷量，减少主机的运行时间。按照此种方式运行，可以节约运行费用。

2：水蓄冷空调系统的设备选型及流程设计是以该系统的设计日的逐时负荷分布为依据的。本项目的峰值冷负荷应该出现在设计日的15：00左右，考虑到本项目的特点，采用综合逐时负荷系数法计算各时段负荷分布如下图所示

本工程采用四中运行策略：

（1）100%冷负荷时的运行策略，在夜间的电力低谷时段（22:00-08:00）使用4台700RT主机蓄冷9.1小时，在白天可以承担超出装机容量负荷与部分电力尖峰。如下是100%冷负荷平衡图：

（2）75%冷负荷时的运行策略，在夜间的电力低谷时段（22:00-08:00）使用4台700RT主机蓄冷8.8小时，在白天可以承担超出装机容量负荷与部分电力尖峰。冷负荷平衡图如下：

（3）50%冷负荷时的运行策略，在夜间与白天的电力低谷时段（22:00-08:00）使用4台700RT主机蓄冷9小时，在白天可以承担电力尖峰与电力高峰。在这种工况下，只运行循环水泵即可，可以明显减少运行费用。冷负荷平衡图如下：

（4）25%冷负荷时的运行策略，在夜间的电力低谷时段（22:00-08:00）使用4台700RT主机蓄冷4.5小时，在白天可以承担电力尖峰与电力高峰。在这种工况下，只运行循环水泵即可，可以明显减少运行费用。冷负荷平衡图如下：

通过分析设备运行时间和运行台数可计算出每天设备运行费用，其表如下：

用同样方法可以求出75% 50% 25%负荷运行的每天运行费用为26256元、

14216元、7161元。

六、经济分析

通过模拟分析蓄冷系统的运行，经计算可得出蓄冷空调系统的运行电费。

空调供冷期按每年180天来计算。运行电费汇总如下

蓄冷空调系统年运行费用

电量计算表如下：

蓄冷空调系统年运行电量（KWH）

上表可表明，蓄冷空调充分利用了低谷电价，大大节约了运行成本。

七、结论

经过分析可以得出以下结论：

经济：充分利用国家的分时电价政策，可以大大节省运行费用。削峰填谷，平衡电网压力。

节能：夜间气温降低，冷却效果好，系统满负荷运行时间多，从而提高冷机的工作效率。也可以节省维护保养费用。

环保：由于白天开的冷机较少，所以噪音也很小，而且无污染，操作方便。