【文章內容簡介】 0 萬元的資金，這是節(jié)能節(jié)電中一項利國利民的重大創(chuàng)舉；據統(tǒng)計，就北京市面上目前擁有集中空調的賓館與寫字樓約 250 座，商場約 50家，空調負荷約 30— 40萬 kw，這是些負荷具有較大的冰蓄冷空調前景，即具有很大的削峰填谷的潛力，聯系到全國冰蓄冷空調的前景更加是宏偉壯觀。 由中國制冷學會組 織的“第三屆海峽兩岸制冷空調學術交流會 冰蓄冷空調技術研討會”。海峽兩岸著名的空調科技工作者、專家教授、歡聚一堂暢所欲言，共同探討研究：（ 1） .冰蓄冷技術在制冷空調工程中的應用前景與發(fā)展趨勢；（ 2） .冰蓄冷技術應用的環(huán)境及匹配的設備；（ 3） .冰蓄冷技術的新工藝和新設備；（ 4） .衡量和推廣冰蓄冷技術（設備）先進性指標；（ ，這將會大大地促進海峽兩岸冰蓄冷技術的迅速發(fā)展。 冰蓄冷空調系統(tǒng)介紹 冰蓄冷空調的基本概念 空 調系統(tǒng)不需要能量或用能量小的時間內將 能量儲存起來，在空調系統(tǒng)需求大量的 冷量時 ，就是利用蓄冰設備在 這 時間 內 將這部分能量釋放出來。根據使用對象和儲存溫度的高低，可以分為蓄冷和蓄熱。 結合電力系統(tǒng)的分時電價政策，以冰蓄冷系統(tǒng)為例，在夜間用電低谷期，采用電制冷機制冷，將制得冷量以冰（或其它相變材料）的形式儲存起來，在白天空調負荷（電價）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)生相變融化成 0℃ 水需要吸收 80 千卡的熱量，為潛熱蓄能。很明顯，同一物質的潛熱 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 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 將大大減少介質的用量和設備的體積。 冰蓄冷空調 系統(tǒng) 主要就是利用水結成冰的潛熱進行工作 ，原理工作示意圖如圖11。 圖 11 冰蓄冷示意圖 “ 冰蓄冷空調 ” 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 [蓄能式空調系統(tǒng) ]。對于南方地區(qū)僅有夏季（冷氣）電力過載的困擾，僅需 [蓄冰空調 ]。 蓄冰率一般英文簡寫為 IPF（ ICE PACKING FACTOR），即蓄冰槽內制冰容積與蓄冰槽容積之比值。 IPF=蓄冰槽內制冰容積 M3/蓄冰槽容積 M3*100% （日本冷 凍協(xié)會） 一般用它來決定蓄冰槽的大小。目前各種蓄冰設備，其 IPF 約在 2070%范圍內。 另一稱之為制冰率，其英文簡寫也為 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% (日本電力空調研究會） 通過它可了解結冰多少，有的蓄冰設備，此值可達 90%以上。 應注意，國外兩個定義都用 IPF 表示。各種冰蓄冷設備的兩種蓄冰率數據見表。 表 冰蓄冷設備的蓄冰率 類型 冷媒盤管式 完全凍結式 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，實際可溶解而用于空調的蓄冷量。 融冰效率 DISCHARGE EFFICIENCY 實際可用于應付空調負荷之 [融冰能量 ]除以 [總 蓄冰能量 ]之值。 蓄冷效率 STORAGE（ THERMAL） EFFICIENCY 指實際可用于應付空負荷之 [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，但有時蓄冷效率也定義為融冰效率。 過冷現象 SUPER COOLING 指超過流體的凍結點而仍不凍結的現象。例如：純水的凍結點為 0oC，但水溫需先降至 7oC 左右，才會形成 [冰核 ]再凍結成冰，（一般水之過冷現象約為 5oC，此現象將增加制冰初期的耗能量。）如圖 15所示。如要設法提高成核溫度，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。 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）供冷蓄冷雙效機等等。 冰蓄冷系統(tǒng)的運行方式 制冰方式多種多樣，僅日本各廠商生產的蓄冰制冰設備的形式就有 30多種之多，但歸納起來無非是兩種，即靜止制冰與動態(tài)制冰；運行方法有以下兩種： （ 1）全蓄冷式，蓄冰時間與空調時間完全分開，夜間用電谷值 期間，制冷機用于制冰，一般采用靜止型制冰，當冰層厚度達到設定值時便停機，設定厚度值由電腦預測第二天負荷用冷量來控制，在白天空調開始運行后的用電高峰值期間，水與冰換熱，冰水用于空調，制冰機不運行，這種系統(tǒng)制冰器要承擔全部負荷，多數用于間歇性的空調場合，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，初投資費用高； （ 2）半蓄冰式：在用谷值期間，制冰機用于蓄冰制冰到家行，在白天里，一部分負荷由蓄冰器承擔，另一部分則由制冰機看接負擔，這種方式可由下面三種方法運行： ○ 1 冰水并聯 系統(tǒng)，這種系統(tǒng)中空調器只需一個盤管，空調期間，冷媒不直接送入空調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，進一步冷卻成低溫冷水，再送入空調器盤管使用，蓄冰器與制冰水蒸發(fā)器回路是并聯的； 共 78 頁 第 5 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ○ 2 冰媒并聯系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的空調器中有兩個盤管，用電“谷值”期間，制冷機冷媒送入蓄冰器制冰。空調期間，制冰機冷媒送入空調器一個盤管直接蒸發(fā)，而蓄冰器中的冰水則送入另一個盤管，蓄冰器與空調器中的冷媒回路是并聯的； ○ 3 壓縮機輔助系統(tǒng)，這種系統(tǒng)全部冷媒均進入蓄 冰器，這種系統(tǒng)不僅夜間制冰，在空調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)簡單，初投資省而得到最普遍的青睞與應用。 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，供冷時蓄冷裝置及制冷機組是各自單獨工作還是共同工作。蓄冷系統(tǒng)需要在幾種規(guī)定的方式下運行，以滿足供冷負荷的要求，常用的工作模式有如下幾種： （ 1） 機組制冰模式 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，制冷機的工作狀況受到監(jiān)控，當離開制冷機的乙二醇溶液達到最低出口溫度時制冷機關閉。此種工作模式的示意圖如圖 12所示。 圖 12 機組制冰工作模式示意圖 （ 2） 制冰同時供冷模式 當制冰期間存在冷負荷時，用于制冷的一部分低溫乙二醇溶液被分送至冷負荷以滿足供冷需要，乙二醇溶液分送量取決于空調水回路的設定溫度。一般情況下，這部分的供冷負荷不宜過大，因為這部分冷負荷的制冷量是制冷機組在制冰工況下運行提供的。蓄冷時供冷在能耗及制冷機組容量上是不經濟合理的，因此，只要此冷負荷有合適的制冷機組可選用，就應設 置基載制冷機組專供這部分冷負荷，該工作模式示意圖如圖 13所示。 共 78 頁 第 6 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 圖 13 制冰同時供冷模式示意圖 （ 3） 單制冷機供冷模式： 在此種工作模式下，制冷機滿足空調全部冷負荷需求。出口處的乙二醇溶液不再經過蓄冰裝置，而直接流至負荷端設定溫度有機組維持。該工作模式示意圖如圖14所示。 圖 14 單制冷機供冷模式示意圖 （ 4） 單融冰供冷模式： 在此工作模式下，制冷機關閉?；亓鞯囊叶既芤和ㄟ^融化儲存在蓄冷裝置內的冰，被冷卻至所需要的溫度。在全部蓄冷運行策略下，融冰供冷是基本的運行方式它的運行費用是最低 的，但是要求有足夠大的蓄冷裝置的容量，初投資費用會較大。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） 制冷機與融冰同時供冷： 在此工作模式下，制冷機和蓄冰裝置同時運行滿足負荷需求。按部分蓄冷運行策略在較熱季節(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，即機組優(yōu)先和融冰優(yōu)先。 ① 機組優(yōu)先： 回流的熱乙二醇溶液，先經制冷機預冷，而后流經蓄冷裝置而被融冰冷卻至設定溫度。下該種工作模式示意圖如圖 16所示 圖 16 機組優(yōu) 先 ② 融冰優(yōu)先： 從空調負荷端流回的熱乙二醇溶液先經蓄冷裝置冷卻到某一中間溫度而后經制冷機冷卻至設定溫度。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 低溫送風空調 低溫送風空調 冰蓄冷系統(tǒng)之核心 當代冰蓄冷系統(tǒng)與低溫送風空調緊密結合在一起，被譽為蓄冷技術的一顆明珠，更顯示出了冰蓄冷技術的優(yōu)越性與競爭力，被稱為暖通空調工程中繼變風量空調系統(tǒng)之后最重大的變革。 （ 1）低溫送風空調系統(tǒng)中，應用冰蓄冷技術把建筑空調的用電需要，從白天高峰期轉 移至夜間低谷期，實現用戶側的“移峰填谷”，改變了建筑物電力物負荷曲線形狀，減少用戶高峰電力需求，相應地也減少了對整個輸配電設備的容量要求，并減少了建筑物制冷系統(tǒng)機電設備的增容費用； （ 2）冰蓄低溫送風系統(tǒng)運行時，主要設備制冷機是在夜間用電低谷期運轉，在白天供泠時，只有系統(tǒng)循環(huán)泵和終端設備運行，在電力公司制定的分時電價下，空調運行費