1、1浅谈蓄冰空调系统摘 要：本文在分析了目前为解决峰谷用电量差应运而生的冰蓄冷中央空调系统，对其原理，分类，优缺点，效益等方面做了简要介绍；并在此基础上，说明了评价冰蓄冷系统的一系列指标。 关键词：蓄冰 蓄冰装置 蓄冰系统 运行策略 中图分类号：U665.12 文献标识码：A 文章编号： 1.1 为什么要用蓄冰空调系统 1.1.1 充分利用分时电价政策，节省运行费用。统计表明空调系统用电量占整栋建筑物总用电量的 40%60%。为了缓解电网昼夜不平衡运行的压力，电力部门制定的有关政策，以控制用户在电力高峰期间的用电量。采用蓄冰空调可以减少空调系统装机容量，同时可利用夜间廉价低谷电储存冷量，满足在电
2、力高峰期的空调负荷需要，节省系统运行成本。 北京地区分时电价如表所示 采用蓄冰空调，将会降低空调系统电力需求量，减少可观的电力设备投资。 1.1.2 蓄冰空调系统特点 冰蓄冷空调技术是指在用电低谷时用电制冰并暂时蓄存在蓄冰装置中，在需要时(如用电高峰)把冷量取出来进行利用。由此可以实现对电2网的“削峰填谷” ，有利于降低发电装机容量，维持电网的安全高效运行。冰蓄冷空调系统具有以下主要特点： (1)降低空调系统的运行费用。 (2)制冷机组的容量小于常规空调系统，空调系统相应的冷却塔、水泵、输变电系统容量减少。 (3)在某些常规空调系统配上冰蓄冷设备，可以提高 30%50%的供冷能力。 (4)可以
3、作为稳定的冷源供应，提高空调系统的运行可靠性。 (5)制冷设备大多处于满负荷的运行状况，减少开停机次数，延长设备寿命。 (6)对电网进行削峰填谷，提高于电网运行稳定性、经济性，降低发电装机容量。 (7)减少发电厂对环境的污染 1.1.3 某工程 100%空调负荷部分蓄冰运行策略 1.1.4 投资回收年限 即使采用进口蓄冰设备，也可在 6.5 年内回收增加部分的投资 1.2 什么情况使用蓄冰空调系统 1.2.1 当空调工程有以下特征时，可以考虑采用蓄冰系统： （1）非全日制空调工程或昼夜负荷相差悬殊的空调工程 （2）无电力增容条件或限制增容的空调工程 （3）某一时段限制空调制冷用电的空调工程 （
4、4）需备用冷源的空调工程 （5）采用大温差低温供水或低温送风的空调系统 3（6）采用区域集中供冷时 （7）在新建或改建项目中，具有放置蓄冷装饰的空间条件 （8）执行峰谷电价且电价差较大的地区 （9）技术经济比较合理，采用蓄冷系统确能获得经济效益时 1.3 怎样设计蓄冰空调 1.3.1 蓄冷类型应根据工程具体情况确定 蓄冷类型分为全负荷蓄冷和部分负荷蓄冷。全负荷蓄冷，蓄冷装置的冷量需满足全部空调负荷，冷水机组在用冷时停止运行。全负荷蓄冷系统的运行费用较低，但蓄冷设备的初投资较高，适宜空调运行时段较短或限制制冷用电的空调工程。 部分负荷蓄冷装置的冷量仅需要满足部分空调负荷，不足部分任然由冷水机组提
5、供。部分负荷蓄冷系统的初投资较全负荷蓄冷系统低，能充分发挥系统能力，但运行费用较全负荷蓄冷系统高。在电网高峰时段内,蓄冷设备提供部分空调负荷，可以削减空调制冷系统高峰耗电量，综合比较初投资和运行费用，目前项目较多采用部分负荷蓄冷系统的模式。对于目前应用最为广泛的冰盘管蓄冰设备，根据取冷过程的不同可分为内融冰和外融冰两种方式。在内融冰蓄冷系统中，取冷时，依靠蓄冰盘管内循环流动的载冷剂从冰槽内取冷，再通过板式换热器与空调水进行热交换，将冷量释放给空调水，内融冰系统具有安全、可靠、高效、技术成熟等诸多优点，是目前工程中普遍采用的蓄冰系统形式。然而，4虽然内融冰取冷时实现了闭式循环，但是，由于采用了二
6、次换热方式，其取冷温度上升，不能提供低温空调水，无法实现低温送风和降低系统造价的目标。而外融冰方式与内融冰相比，由于外融冰系统中的空调水可以与冰直接接触进行取冷，其取冷效率更高，取冷温度更低，同时取冷过程更加平稳，使大温差低温送风成为可能，但常规外融冰空调系统所采用的蓄冰槽一般为上部与大气相通的开放式蓄冰槽，在工程应用中要谨防系统水倒灌。或采用中间换热形成闭式系统。 蓄冷系统应根据建筑物类型及设计日冷负荷曲线、空调系统规模及蓄冷装置特性等因素综合确定。主要系统形式有：1）并联系统：双工况制冷机与蓄冰装置并联设置。2）串联系统：双工况主机与蓄冰装置串联布置，供水温度低，供回水温差大，适用于大温差
7、、低温供水和低温送风空调系统。此系统控制简单，运行稳定，主机优先和融冰优先的控制策略容易实现。目前项目中主机上游的串联系统比较常用。 1.3.2 内融冰蓄冰空调系统的组成 1.3.3 蓄冰空调系统设计步骤 1） 确定设计日的 24h 逐时空调冷负荷曲线 2） 选择蓄冰装置的型式； 结合具体项目的情况，参考不同类型冰蓄冷装置的系统特点和优缺5点，选择合适的蓄冰装饰形式。若采用内融冰:冰盘管,冰球的形式通常需要招标才能确定。设计时应考虑系统水温等参数通用性，避免影响招标 3） 确定蓄冰类型和运行策略； 由于全蓄冰策略造成一次投资费用较高，因此大部分项目会选择部分蓄冰运行策略。在结合全日冷负荷曲线及
8、本地区的分时电价情况，制定负荷均匀的部分蓄冰运行策略。一般运行策略分为几个时段： A 主机单制冰时段：此时段为电价低谷段，双工况主机满负荷运行制冰储存，以备白天电价高峰时使用。同时夜间少量冷负荷由基载主机提供。 B 融冰+主机供冷时段：此时段内尽量使用融冰制冷，同时主机全部或部分满负荷运行，尽量提高主机效率，同时节约电费。 C 单融冰供冷时段：此时段为高价电时段，冷负荷完全由融冰满足，最大限度节约用电。当建筑物冷负荷降低时，可增大单融冰时段，尽量节约电费。 D 制冷机单供冷时段：此时段在部分负荷下，冷负荷完全可以由主机提供，以便让冰在高电价高峰期供冷。让所蓄的冰都能节约最多的电费。 4）确定制
9、冷主机和蓄冰装置的容量； 确定部分负荷蓄冰系统的装置容量时,应充分发挥制冷主机的作用,使其昼夜运行,以达到制冷主机装机容量最小. 双工况冷机空调工况制冷量 qc=Q/(n1+Cf*n2) 6蓄冰槽容量 Qs=n2*Cf*qc 在此基础上选择其他配套设备容量； 1.4 设计要注意的其他问题 1.4.1 对于发达地区，单位建筑面积的代价高。蓄冰槽占地面积尽量节省。并 注意有无可利用的槽基空间; 1.4.2 每日可进行蓄冰的时间不得超过当地电网给出的低谷电价时间段，否则得不偿失。 1.4.3 在满足蓄冰时间段的情况下，选择的蓄冰装置所需的蓄冷温度不宜过低。对制冷机出力不利（蒸发温度每低一度，出力减少
10、 23%） 1.4.4 合理确定最佳蓄冷比例，这直接关系到系统建设的初投资和运行费用的比例。 1.4.5 空调系统是否有低温送风，或工业工艺用等特殊要求。 （影响供水温度的确定） 1.4.6 载冷剂多为乙二醇水溶液 1）乙二醇溶液浓度 应保证乙二醇溶液凝固点低于最低运行温度 34。 2）乙二醇溶液密度稍大于水，粘度大于水，比热小于水。计算载冷剂流量及阻力时应予以修正。 采用 25%浓度的乙二醇溶液时，所需流量比水流量大 8%左右。 7采用 25%浓度的乙二醇溶液时，与水相比管道流动阻力修正系数： 5时，修正系数为 1.22； -5时，修正系数为 1.36； 1.4.7 乙二醇水溶液管道不允许采用镀锌钢管，锌与乙二醇发生化学作用。 1.4.8 蓄冰槽在冰点温度附近，水的结垢和腐蚀作用均很小，一般不需要水处理。 参考文献： 1全国民用建筑工程设计技术措施 暖通空调。动力 2009. 2潘云钢 高层民用建筑空调设计 2002
