【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 0 萬元的資金，這是節(jié)能節(jié)電中一項(xiàng)利國利民的重大創(chuàng)舉；據(jù)統(tǒng)計(jì)，就北京市面上目前擁有集中空調(diào)的賓館與寫字樓約 250 座，商場(chǎng)約 50家，空調(diào)負(fù)荷約 30— 40萬 kw，這是些負(fù)荷具有較大的冰蓄冷空調(diào)前景，即具有很大的削峰填谷的潛力，聯(lián)系到全國冰蓄冷空調(diào)的前景更加是宏偉壯觀。 由中國制冷學(xué)會(huì)組 織的“第三屆海峽兩岸制冷空調(diào)學(xué)術(shù)交流會(huì) 冰蓄冷空調(diào)技術(shù)研討會(huì)”。海峽兩岸著名的空調(diào)科技工作者、專家教授、歡聚一堂暢所欲言，共同探討研究：（ 1） .冰蓄冷技術(shù)在制冷空調(diào)工程中的應(yīng)用前景與發(fā)展趨勢(shì)；（ 2） .冰蓄冷技術(shù)應(yīng)用的環(huán)境及匹配的設(shè)備；（ 3） .冰蓄冷技術(shù)的新工藝和新設(shè)備；（ 4） .衡量和推廣冰蓄冷技術(shù)（設(shè)備）先進(jìn)性指標(biāo)；（ ，這將會(huì)大大地促進(jìn)海峽兩岸冰蓄冷技術(shù)的迅速發(fā)展。 冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)介紹 冰蓄冷空調(diào)的基本概念 空 調(diào)系統(tǒng)不需要能量或用能量小的時(shí)間內(nèi)將 能量?jī)?chǔ)存起來，在空調(diào)系統(tǒng)需求大量的 冷量時(shí) ，就是利用蓄冰設(shè)備在 這 時(shí)間 內(nèi) 將這部分能量釋放出來。根據(jù)使用對(duì)象和儲(chǔ)存溫度的高低，可以分為蓄冷和蓄熱。 結(jié)合電力系統(tǒng)的分時(shí)電價(jià)政策，以冰蓄冷系統(tǒng)為例，在夜間用電低谷期，采用電制冷機(jī)制冷，將制得冷量以冰（或其它相變材料）的形式儲(chǔ)存起來，在白天空調(diào)負(fù)荷（電價(jià)）高峰期將冰融化釋放冷量，用以部分或全部滿足供冷需求。每 1 千克水發(fā)生 1℃ 的溫度變化會(huì)向外界吸收或釋放 1千卡的熱量，為顯熱蓄能；而每 1千克0℃ 冰發(fā)生相變?nèi)诨?0℃ 水需要吸收 80 千卡的熱量，為潛熱蓄能。很明顯，同一物質(zhì)的潛熱 蓄能量 (相變溫度 )大大高于顯熱蓄能量 (1℃ 溫差 )，因此采用潛熱蓄能方 式 共 78 頁 第 3 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 將大大減少介質(zhì)的用量和設(shè)備的體積。 冰蓄冷空調(diào) 系統(tǒng) 主要就是利用水結(jié)成冰的潛熱進(jìn)行工作 ，原理工作示意圖如圖11。 圖 11 冰蓄冷示意圖 “ 冰蓄冷空調(diào) ” 一詞大家都一目了解，英文為 ‘ICE STORAGE’ ，日文為 [冰蓄熱 ]，狹義的定義為 [制冰蓄冷 ]的冷氣系統(tǒng)。早期稱謂 [COOL STORAGE（蓄冷） ]，此包含了 [制冷水蓄冷 ]的冷氣系統(tǒng)。但在寒帶國家 除 了 [蓄冷 ]外，還要 [蓄熱 ]，因此，廣義的用語為 [THERMAL （ ENERGY） STORAGE AIR CONDITIONING SYSTEM （縮寫為 TES） ]，可譯為 [蓄能式空調(diào)系統(tǒng) ]。對(duì)于南方地區(qū)僅有夏季（冷氣）電力過載的困擾，僅需 [蓄冰空調(diào) ]。 蓄冰率一般英文簡(jiǎn)寫為 IPF（ ICE PACKING FACTOR），即蓄冰槽內(nèi)制冰容積與蓄冰槽容積之比值。 IPF=蓄冰槽內(nèi)制冰容積 M3/蓄冰槽容積 M3*100% （日本冷 凍協(xié)會(huì)） 一般用它來決定蓄冰槽的大小。目前各種蓄冰設(shè)備，其 IPF 約在 2070%范圍內(nèi)。 另一稱之為制冰率，其英文簡(jiǎn)寫也為 IPF，即蓄冰槽中水的最大制冰量與全水量（槽中充水的容積）之比值 ： IPF=槽中水的最大制冰量 kg/全水量 kg*100% (日本電力空調(diào)研究會(huì)） 通過它可了解結(jié)冰多少，有的蓄冰設(shè)備，此值可達(dá) 90%以上。 應(yīng)注意，國外兩個(gè)定義都用 IPF 表示。各種冰蓄冷設(shè)備的兩種蓄冰率數(shù)據(jù)見表。 表 冰蓄冷設(shè)備的蓄冰率 類型 冷媒盤管式 完全凍結(jié)式 制水滑落式 冰晶 或冰泥 冰球式 蓄冰率 2050% 5070% 4050% 45%左右 5060% 共 78 頁 第 4 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ IPF1 蓄冰率IPF2 3060% 7090% 90%以上 美國多以 Void(Space)Ratio[無效（空間）比 ]來表示，故蓄冰率 IPF=1Void Ratio. 融冰能力 DISCHARGE CAPACITY 蓄冰槽中之冰，實(shí)際可溶解而用于空調(diào)的蓄冷量。 融冰效率 DISCHARGE EFFICIENCY 實(shí)際可用于應(yīng)付空調(diào)負(fù)荷之 [融冰能量 ]除以 [總 蓄冰能量 ]之值。 蓄冷效率 STORAGE（ THERMAL） EFFICIENCY 指實(shí)際可用于應(yīng)付空負(fù)荷之 [融冰能量 ]除以 [用以制冰蓄冷的能量 ]之值。此值與融冰效率不同，但有時(shí)蓄冷效率也定義為融冰效率。 過冷現(xiàn)象 SUPER COOLING 指超過流體的凍結(jié)點(diǎn)而仍不凍結(jié)的現(xiàn)象。例如：純水的凍結(jié)點(diǎn)為 0oC，但水溫需先降至 7oC 左右，才會(huì)形成 [冰核 ]再凍結(jié)成冰，（一般水之過冷現(xiàn)象約為 5oC，此現(xiàn)象將增加制冰初期的耗能量。）如圖 15所示。如要設(shè)法提高成核溫度，減少過冷度，就要添加成核劑，但使用不同的成核劑 配方，效果也各不相同。有些單位在研究和試驗(yàn)。 冰蓄冷系統(tǒng)的分類 冰蓄冷的種類很多，歸納起來有以下常用的幾種：（ 1）完全冰結(jié)式；（ 2）優(yōu)待鹽式；（ 3）冰球、蕊心冰球工；（ 4）制冰滑落式；（ 5）熱管式；（ 6）冰晶、冰片式；（ 7）冰盤管式；（ 8）供冷蓄冷雙效機(jī)等等。 冰蓄冷系統(tǒng)的運(yùn)行方式 制冰方式多種多樣，僅日本各廠商生產(chǎn)的蓄冰制冰設(shè)備的形式就有 30多種之多，但歸納起來無非是兩種，即靜止制冰與動(dòng)態(tài)制冰；運(yùn)行方法有以下兩種： （ 1）全蓄冷式，蓄冰時(shí)間與空調(diào)時(shí)間完全分開，夜間用電谷值 期間，制冷機(jī)用于制冰，一般采用靜止型制冰，當(dāng)冰層厚度達(dá)到設(shè)定值時(shí)便停機(jī)，設(shè)定厚度值由電腦預(yù)測(cè)第二天負(fù)荷用冷量來控制，在白天空調(diào)開始運(yùn)行后的用電高峰值期間，水與冰換熱，冰水用于空調(diào)，制冰機(jī)不運(yùn)行，這種系統(tǒng)制冰器要承擔(dān)全部負(fù)荷，多數(shù)用于間歇性的空調(diào)場(chǎng)合，如體育館、影劇院、寫字樓，商業(yè)建筑等。但制冰器要求容量大，初投資費(fèi)用高； （ 2）半蓄冰式：在用谷值期間，制冰機(jī)用于蓄冰制冰到家行，在白天里，一部分負(fù)荷由蓄冰器承擔(dān)，另一部分則由制冰機(jī)看接負(fù)擔(dān)，這種方式可由下面三種方法運(yùn)行： ○ 1 冰水并聯(lián) 系統(tǒng)，這種系統(tǒng)中空調(diào)器只需一個(gè)盤管，空調(diào)期間，冷媒不直接送入空調(diào)器而是在另一組蒸發(fā)器中蒸發(fā)，制成冰水再泵入制冰器中與冰換熱，進(jìn)一步冷卻成低溫冷水，再送入空調(diào)器盤管使用，蓄冰器與制冰水蒸發(fā)器回路是并聯(lián)的； 共 78 頁 第 5 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ○ 2 冰媒并聯(lián)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的空調(diào)器中有兩個(gè)盤管，用電“谷值”期間，制冷機(jī)冷媒送入蓄冰器制冰。空調(diào)期間，制冰機(jī)冷媒送入空調(diào)器一個(gè)盤管直接蒸發(fā)，而蓄冰器中的冰水則送入另一個(gè)盤管，蓄冰器與空調(diào)器中的冷媒回路是并聯(lián)的； ○ 3 壓縮機(jī)輔助系統(tǒng)，這種系統(tǒng)全部冷媒均進(jìn)入蓄 冰器，這種系統(tǒng)不僅夜間制冰，在空調(diào)高峰期間也是一邊融冰，一邊繼續(xù)制冰，這種系統(tǒng)初投資省，但因晝夜制冰，始終維持較低的蒸發(fā)溫度，故耗電量較大，與以上兩種方法相比，因其系統(tǒng)簡(jiǎn)單，初投資省而得到最普遍的青睞與應(yīng)用。 冰蓄冷系統(tǒng)的工作模式 冰蓄冷系統(tǒng)的工作模式是指系統(tǒng)在充冷還是供冷，供冷時(shí)蓄冷裝置及制冷機(jī)組是各自單獨(dú)工作還是共同工作。蓄冷系統(tǒng)需要在幾種規(guī)定的方式下運(yùn)行，以滿足供冷負(fù)荷的要求，常用的工作模式有如下幾種： （ 1） 機(jī)組制冰模式 在此種工作模式下，通過濃度為 25%的乙二醇溶液的循環(huán)，在蓄冰裝置中 制冰。此間，制冷機(jī)的工作狀況受到監(jiān)控，當(dāng)離開制冷機(jī)的乙二醇溶液達(dá)到最低出口溫度時(shí)制冷機(jī)關(guān)閉。此種工作模式的示意圖如圖 12所示。 圖 12 機(jī)組制冰工作模式示意圖 （ 2） 制冰同時(shí)供冷模式 當(dāng)制冰期間存在冷負(fù)荷時(shí)，用于制冷的一部分低溫乙二醇溶液被分送至冷負(fù)荷以滿足供冷需要，乙二醇溶液分送量取決于空調(diào)水回路的設(shè)定溫度。一般情況下，這部分的供冷負(fù)荷不宜過大，因?yàn)檫@部分冷負(fù)荷的制冷量是制冷機(jī)組在制冰工況下運(yùn)行提供的。蓄冷時(shí)供冷在能耗及制冷機(jī)組容量上是不經(jīng)濟(jì)合理的，因此，只要此冷負(fù)荷有合適的制冷機(jī)組可選用，就應(yīng)設(shè) 置基載制冷機(jī)組專供這部分冷負(fù)荷，該工作模式示意圖如圖 13所示。 共 78 頁 第 6 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 圖 13 制冰同時(shí)供冷模式示意圖 （ 3） 單制冷機(jī)供冷模式： 在此種工作模式下，制冷機(jī)滿足空調(diào)全部冷負(fù)荷需求。出口處的乙二醇溶液不再經(jīng)過蓄冰裝置，而直接流至負(fù)荷端設(shè)定溫度有機(jī)組維持。該工作模式示意圖如圖14所示。 圖 14 單制冷機(jī)供冷模式示意圖 （ 4） 單融冰供冷模式： 在此工作模式下，制冷機(jī)關(guān)閉。回流的乙二醇溶液通過融化儲(chǔ)存在蓄冷裝置內(nèi)的冰，被冷卻至所需要的溫度。在全部蓄冷運(yùn)行策略下，融冰供冷是基本的運(yùn)行方式它的運(yùn)行費(fèi)用是最低 的，但是要求有足夠大的蓄冷裝置的容量，初投資費(fèi)用會(huì)較大。該工作模式示意圖如圖 15所示。 共 78 頁 第 7 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 圖 15 單融冰供冷模式示意圖 （ 5） 制冷機(jī)與融冰同時(shí)供冷： 在此工作模式下，制冷機(jī)和蓄冰裝置同時(shí)運(yùn)行滿足負(fù)荷需求。按部分蓄冷運(yùn)行策略在較熱季節(jié)需要采用該種工作模式，才能滿足供冷要求。該工作模式又分成兩種情況，即機(jī)組優(yōu)先和融冰優(yōu)先。 ① 機(jī)組優(yōu)先： 回流的熱乙二醇溶液，先經(jīng)制冷機(jī)預(yù)冷，而后流經(jīng)蓄冷裝置而被融冰冷卻至設(shè)定溫度。下該種工作模式示意圖如圖 16所示 圖 16 機(jī)組優(yōu) 先 ② 融冰優(yōu)先： 從空調(diào)負(fù)荷端流回的熱乙二醇溶液先經(jīng)蓄冷裝置冷卻到某一中間溫度而后經(jīng)制冷機(jī)冷卻至設(shè)定溫度。該種工作模式示意圖如圖 17所示。 共 78 頁 第 8 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 圖 17 融冰優(yōu)先 低溫送風(fēng)空調(diào) 低溫送風(fēng)空調(diào) 冰蓄冷系統(tǒng)之核心 當(dāng)代冰蓄冷系統(tǒng)與低溫送風(fēng)空調(diào)緊密結(jié)合在一起，被譽(yù)為蓄冷技術(shù)的一顆明珠，更顯示出了冰蓄冷技術(shù)的優(yōu)越性與競(jìng)爭(zhēng)力，被稱為暖通空調(diào)工程中繼變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)之后最重大的變革。 （ 1）低溫送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中，應(yīng)用冰蓄冷技術(shù)把建筑空調(diào)的用電需要，從白天高峰期轉(zhuǎn) 移至夜間低谷期，實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)的“移峰填谷”，改變了建筑物電力物負(fù)荷曲線形狀，減少用戶高峰電力需求，相應(yīng)地也減少了對(duì)整個(gè)輸配電設(shè)備的容量要求，并減少了建筑物制冷系統(tǒng)機(jī)電設(shè)備的增容費(fèi)用； （ 2）冰蓄低溫送風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，主要設(shè)備制冷機(jī)是在夜間用電低谷期運(yùn)轉(zhuǎn)，在白天供泠時(shí)，只有系統(tǒng)循環(huán)泵和終端設(shè)備運(yùn)行，在電力公司制定的分時(shí)電價(jià)下，空調(diào)運(yùn)行費(fèi)