張悅

（天津市房產(chǎn)供熱公司，天津 300000）

冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)具有移峰填谷、均衡用電負荷、提高電力建設(shè)投資效益等優(yōu)點,但這種宏觀經(jīng)濟效益是就國家的全局利益而言的。若要建設(shè)冰蓄冷空調(diào)工程,還必須讓建筑業(yè)主獲得經(jīng)濟效益。設(shè)計人員應根據(jù)建筑物的使用功能要求、建筑物的冷負荷特性、當?shù)氐碾妰r政策、對冰蓄冷裝置與主機的選配及控制策略、與控制模式的組合等方面進行多種方案的經(jīng)濟比較與優(yōu)化分析,得出科學的、實事求是的結(jié)論。

1 冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)原理及主要特點

1.1 冰蓄冷技術(shù)，即是在電力負荷很低的夜間用電低谷期，采用制冷機制冷，利用冰蓄冷介質(zhì)的顯熱或者潛熱特性，用一定方式將冷量存儲起來。在電力負荷較高的白天，也就是用電高峰期，把儲存的冷量釋放出來，以滿足建筑物空調(diào)或生產(chǎn)工藝的需要。

1.2 冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)具有以下主要特點:(1)降低空調(diào)系統(tǒng)的運行費用。(2)制冷機組的容量小于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng),空調(diào)系統(tǒng)相應的冷卻塔、水泵、輸變電系統(tǒng)容量減少。(3)在某些常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)配上冰設(shè)備,可以提高30%~50%的供冷能力。(4)可以作為穩(wěn)定的冷源供應,提高空調(diào)系統(tǒng)的運行可靠性。(5)制冷設(shè)備大多處于滿負荷的運行狀況,減少開停機次數(shù),延長設(shè)備壽命。(6)對電網(wǎng)進行削峰填谷,提高于電網(wǎng)運行穩(wěn)定性、經(jīng)濟性,降低發(fā)電裝機容量。(7)減少發(fā)電廠對環(huán)境的污染。

1.3 冰蓄冷系統(tǒng)的主要優(yōu)點有：（1）轉(zhuǎn)移制冷機組用電時間，起到了轉(zhuǎn)移電力高峰期用電負荷的作用；（2）冰蓄冷系統(tǒng)的制冷設(shè)備容量和裝設(shè)供率小于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)；（3）冰蓄冷系統(tǒng)的運行費用由于電力部門實施峰、谷分時電價政策，比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)要低，分時電價差值越大，得益越大；（4）冰蓄冷系統(tǒng)中制冷設(shè)備滿負荷運行的比例增大，狀態(tài)穩(wěn)定，提高了設(shè)備利用率。

1.4 冰蓄冷系統(tǒng)的主要缺點：是一次性投資比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)要高。如果計入共電增容費及用點集資費等，有可能投資相當或者增加不多。冰蓄冷技術(shù)是利用峰谷電價的差別將用電高峰時的空調(diào)負荷轉(zhuǎn)移到電價較為便宜的夜間，從而節(jié)約運行費用，緩解目前“電力不足、電量有余”的狀況。但是，傳統(tǒng)的冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)只能節(jié)省運行費用而不節(jié)能，從能量利用角度來看，實際上是一種耗能系統(tǒng)。要想冰蓄冷技術(shù)真正得到推廣，首先要實行峰谷電價政策，繼續(xù)拉大峰谷電價差。其次，解決冰蓄冷系統(tǒng)較常規(guī)系統(tǒng)的能量損耗和減少增加的初投資問題。

2 系統(tǒng)的組成及制冰方式分類

2.1 系統(tǒng)組成：冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)一般由制冷機組、蓄冷設(shè)備(或蓄水池)、輔助設(shè)備及設(shè)備之間的連接、調(diào)節(jié)控制裝置等組成。冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計種類多種多樣,無論采用哪種形式,其最終的目的是為建筑物提供一個舒適的環(huán)境。另外,系統(tǒng)還應達到能源最佳使用效率,節(jié)省運轉(zhuǎn)電費,為用戶提供一個安全可靠的冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)。

2.2 制冰方式分類：根據(jù)制冰方式的不同,冰蓄冷可以分為靜態(tài)制冰、動態(tài)制冰兩大類。此外還有一些特殊的制冰結(jié)冰,冰本身始終處于相對靜止狀態(tài),這一類制冰方式包括冰盤管式、封裝式等多種具體形式。動態(tài)制冰方式在制冰過程中有冰晶、冰漿生成,且處于運動狀態(tài)。每一種制冰具體形式都有其自身的特點和適用的場合。

3 冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計、設(shè)備選型

3.1 制冷主機和冰蓄冷裝置容量確定及設(shè)備選型

在系統(tǒng)冰蓄冷模式、運行策略及流程安排確定的情況下,設(shè)備的選型設(shè)計主要是指主機選擇、冰蓄冷槽、附屬設(shè)備(如泵及熱置換器)選擇等。在進行冰蓄冷空調(diào)設(shè)計時,應注意以下一些問題:

3.3.1 蒸發(fā)溫度要高。因為冰蓄冷式空調(diào)系統(tǒng)在蓄冰時,蒸發(fā)溫度每降低1℃,主機平均耗電量要增加3%,制冰的經(jīng)濟厚度以50mm為宜。

3.3.2 IPF要大。IPF值越大,其熱損失越少,一般IPF在30%以上為可行。

3.3.3 價格要便宜。在6年內(nèi)能收回投資視為可用,5年內(nèi)回收應該采用,3年內(nèi)回收絕對可用。

3.3.4 融冰及結(jié)冰速率要快。結(jié)冰時速度快,節(jié)省電能,融冰速率也要快,以適應負荷的變化。

3.3.5 系統(tǒng)必須安全可靠。維護要簡單方便,最少要有15年以上的壽命期。主機要能直接提供冷量,其COP值不能低于2.6。

3.3.6 合理確定制冷機組、冰蓄冷設(shè)備和末端裝置的容量大小制冷機組、冰蓄冷設(shè)備及末端裝置三者之間的輸入輸出特性是相互影響的,確定制冷機組、冰蓄冷設(shè)備和末端裝置的容量大小主要取決于最低蓄冷溫度、最高取冷溫度與最高使用溫度(冷凍水)的高低。最低蓄冷溫度值越低,則制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度也越低,不利于制冷機組的運行,同時機組的耗電率也越高;最高取冷溫度越高,蓄冷設(shè)備容量越小,但使用溫度越高,所需末端裝置的換熱效果則越差。

4 評價標準

常規(guī)空調(diào)的主要評價標準為是否達到國標規(guī)定的空調(diào)設(shè)計參數(shù)要求,即所謂的空調(diào)“四度”(溫度、濕度、氣流速度、空氣潔凈度)要求。而冰蓄冷空調(diào)的評價標準除了要滿足以上要求外,還要考慮:①是否達到預定的轉(zhuǎn)移尖峰用電負荷目標;②全年運行費用是否超過常規(guī)空調(diào)系統(tǒng);③全年運行電費是否超過常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)。因此,要根據(jù)實際情況,綜合考慮其經(jīng)濟性,這樣在系統(tǒng)運行過程中才能盡量減少不經(jīng)濟現(xiàn)象的發(fā)生。

5 冰蓄冷空調(diào)變風量系統(tǒng)調(diào)節(jié)特性

變風量空調(diào)系統(tǒng)(VAV系統(tǒng))是隨著室內(nèi)顯熱負荷的變化,由末端裝置改變送風量來調(diào)節(jié)室溫。與定風量空調(diào)系統(tǒng)相比,VAV系統(tǒng)不需要(或很少需要)末端再熱,而且避免(或減少)了由冷熱量抵消而引起的能量損失。在蓄冷空調(diào)系統(tǒng)中,采用變風量調(diào)節(jié)具有一定的節(jié)能效果。

5.1 室內(nèi)負荷變化時的運行調(diào)節(jié)

VAV系統(tǒng)使用的末端裝置不同,其運行調(diào)節(jié)方法也不同。當室內(nèi)顯熱負荷變化時,根據(jù)室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)器的指令,節(jié)流型末端裝置改變節(jié)流閥通道斷面積來調(diào)節(jié)送風量;旁通型末端裝置使末端裝置的調(diào)節(jié)閥門動作來調(diào)節(jié)送入室內(nèi)的風量;誘導型末端裝置是在一定的一次風量下,調(diào)節(jié)二次風閥門,改變二次風量來保持要求的室溫。

5.2 全年運行調(diào)節(jié)

根據(jù)不同的室內(nèi)負荷變化情況,VAV系統(tǒng)有3種全年運行調(diào)節(jié)方法。

5.2.1 全年各房間有恒定冷負荷,且變化較小?？梢圆捎脽o末端再熱的VAV系統(tǒng)全年送冷風,由室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)送風量,風量隨冷負荷的減少而減少。

5.2.2 全年各房間無恒定冷負荷,且變化較大可以采用有末端再熱的VAV系統(tǒng),全年送冷風。由于室內(nèi)的冷負荷變化大,因此,當室內(nèi)送風量隨冷負荷的減少而已減至最小值時,就需要使用末端再熱器加熱空氣,向室內(nèi)補充熱量來保持室溫不變。

5.2.3 各房間夏季有冷負荷,冬季有熱負荷

可以采用有供冷和供熱季節(jié)轉(zhuǎn)換的VAV系統(tǒng)。夏季運行時,隨著室內(nèi)冷負荷的減少,先減少送風量,當減至最小送風量時,風量不再減少,而開始利用末端再熱以補償室內(nèi)冷負荷的減少。

6 冰蓄冷技術(shù)的發(fā)展方向

冰蓄冷技術(shù)作為一種電力調(diào)荷方式已引起了人們的高度重視,許多國家和研究機構(gòu)都在積極進行研究開發(fā),主要表現(xiàn)在如下幾個方面:

6.1 建立區(qū)域冰蓄冷空調(diào)供冷站

已經(jīng)證明,區(qū)域供冷或供熱系統(tǒng)對節(jié)能較為有利。相比單個供冷站而言,區(qū)域供冷不僅可以節(jié)約大量投資和運行費用,而且減少了電力消耗及環(huán)境污染。

6.2 建立與冰蓄冷相結(jié)合的低溫送風空調(diào)系統(tǒng)

冰蓄冷低溫系統(tǒng)具有優(yōu)越的經(jīng)濟特性。如推行冰蓄冷空調(diào)配合低溫送風,將大大降低能耗,提高COP值,使資比常規(guī)空調(diào)更節(jié)省,進而提高了蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的整體競爭力。

[1]潘雨順.21世紀冰蓄冷空調(diào)技術(shù)發(fā)展方向探討[J].通風除塵.1998.

[2]張愛芳.在冰蓄冷空調(diào)設(shè)計中應注意的問題[J].中國建設(shè)信息供熱制冷.2005.

[3]李圣代.冰蓄冷低溫送風空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能特點及應用[J].應用能源技術(shù).1997.