基于冰蓄冷空調系統建筑節能與可持續發展的探討

張萍萍

（沈陽華電制冷工程有限公司 110000）

基于冰蓄冷空調系統建筑節能與可持續發展的探討

張萍萍

（沈陽華電制冷工程有限公司 110000）

隨著我國經濟與科技的快速發展，建筑節能逐漸引起了社會的廣泛關注，如何有效節省能源，保證其可持續發展，是國家發展計劃的一項重要內容。本文通過研究空調的冰蓄冷系統技術，實現建筑的節能與發展，這同時對冰蓄冷空調的應用與發展具有十分重要的意義。

節能 可持續發展 蓄冷空調

引言

隨著我國市場經濟與工業技術的不斷發展，能源逐漸顯示其在建筑、工業、科技以及經濟等關鍵領域的強大推動作用，并占據了市場的主導核心地位，然而，能源是自然界提供的一種有限資源，不斷地使用只會造成其減少耗盡。尤其針對建筑行業而言，電氣設備是建筑的重要組成部分，也是建筑實現人性化服務并給人直接視覺美的基礎保障，建筑電氣并不同于其他工業設施，它具有范圍廣、數量多以及用時長等特點，從而導致設備積累耗電總量大幅度增加且難以估計，作為日常生活設備之一的空調其本身就是一種耗電高產品，隨著空調設施的廣泛應用，其給國家的電力工業帶來的巨大的壓力。因此，為了減少能源的消耗，保證建筑與能源的可持續發展，各個國家都在持續勘探新能源與研發可再生能源，同時也在積極探索開發新型節能設備，提高設備效率，冰蓄冷空調便是在這樣的背景下設計出來的。本文主要通過研究空調的冰蓄冷系統技術，實現建筑的節能與發展，這對電力工業的可持續發展與降低能源消耗都具有十分重要的實際意義。

一、空調冰蓄冷系統的發展

空調是現代建筑結構的主要組成部分，隨著建筑業的快速發展，空調的使用也越來越多，電能消耗逐漸增加。然而空調系統屬于高耗能設施，一些發達國家的能耗占國家經濟總能耗的30%以上，而空調冷熱源能耗占空調總能耗的50%以上，因此不僅造成能源逐漸消耗，而且電力的穩定性也受到很大影響。例如白天人們用電較多，導致電力輸送形成用電高峰，而夜晚人們的用電相對較少，則電力輸送形成低谷，一些地區電網的峰谷差與這不僅給電力工業帶來很大壓力，而且造成了其效率的降低，為了提高電力載荷，滿足需求負荷量，一些國家主要是采用擴增發電廠基礎設施的數量應對用電高峰，然而不能有效解決谷底問題，而且增加了能源的消耗，隨著國家能源危機的日益嚴峻，以及電力峰谷現象的形成，如何解決用電高峰且有效降低能源消耗成為了國家日益關注的問題。

配置冰蓄冷系統的空調既是應對這個問題而產生的，它可以有效控制電力的峰谷現象，而且能有效在填補谷底的電能，迄今為止，冰蓄冷空調的應用是有效協調用電峰谷值與維持電力穩定的主要措施，根據資料統計，蓄冷空調技術可以轉移空調尖峰用電負荷36.4%-45%，對平衡電網負荷有著顯著的作用[1]。在二十世紀30年代，美國為了解決制冷設備造價高問題而研發了工業制冷機，它屬于最早的蓄冷空調，隨著科技與工業的快速發展，制冷機的造價迅速下滑，導致制冷機市場逐漸變淡，其技術進展緩慢。然而進入20世紀50年代，日本逐漸對制冷機增加了關注，并不斷對蓄冷空調進行研發與生產，促使水蓄冷空調在世界上的廣泛應用。到20世紀80年代，在美國、日本、加拿大等國家先后有多達50家冰蓄冷系統開發企業，且冰蓄冷系統空調在整個北美的投資額占整個暖通系統總投資的 30%左右，并在其他國家得到進一步的研發與應用。如今，冰蓄冷空調在所有空調中逐漸顯示其強大的節能優勢，并廣泛且大量地分布于世界各地，目前美國有五千以上的蓄冷空調系統用于不同建筑物，其蓄冷技術在全美空調上的應用占據了95%以上。我國主要是從21世紀70年代開始應用蓄冷系統空調，最初較多在體育館建筑中采用水蓄冷空調系統，隨后冰蓄冷系統空調的優勢而逐漸被廣泛應用于各種建筑中。

二、冰蓄冷空調的建筑節能

對于冰蓄冷系統空調的建筑節能而言，可以從冰蓄冷空調對建筑能耗的經濟性角度以及電力的穩定性角度進行分析。基于建筑能耗的經濟性，冰蓄冷空調的應用對象可以從宏觀層面劃分為社會對象與用戶對象，首先針對社會層面而言，冰蓄冷空調具有重要的研究價值，同時對社會經濟建設與建筑工業等發展都具有很好的促進作用，這一點不言而喻；然而對于用戶層面而言，冰蓄冷空調不僅具有實際的應用價值，且具有很好的投資價值，與常規空調相比，雖然冰蓄冷空調在其系統設備本身沒有成本優勢，但具有較強的工作效率優勢，其通過系統優勢可降低40%左右功率。然而，冰蓄冷空調并不是在熱交換工作中體現其節能優勢，因為在冰蓄冷空調系統中，制冷主機一般具有三種類型，即活塞式、螺桿式和離心式，且具有空調和制冰兩種工況，其制冷能力一般隨著蒸發溫度降低而減少，隨著冷凝溫度降低而提高，通常制冷機組在制冰工況下的容量僅為標定容量的70%左右。統計數據可知，制冷劑出液溫度每降低1℃，各制冷機容量大約減少3個百分點，且其制冷工況比空調底，因此冰蓄冷空調在熱交換中并不節能。實際上，冰蓄冷空調的主要節能優勢體現在電力低谷時刻。

用電高峰與低谷形成的峰谷現象是現代電網的特點，隨著科技與工業的發展，這種現象也逐漸加劇。據統計，我國大部分城市的用電高峰階段電量占總電量的30%以上，此時如若根據高峰時段擴建發電廠以匹配電量，則在用電低谷階段，多數發電廠不能得到有效利用。如根據平局用電負荷擴建發電廠以匹配電網，則在夏季用電高峰時刻即會產生用電負荷超過發電與電力配送設備的供電能力，導致電力頻率下滑，當頻率減至50Hz以下，就不能有效供電和安全用電。為了滿足尖峰用電負荷需要，就必須根據尖峰用電負荷的大小來興建更多的新電廠。在空調的社會普及率相當高后，如果采用與推廣蓄冷空調技術，就可有效地把空調用電的約40%左右的負荷轉移到低谷時段，利用其冰蓄冷系統優勢通過蓄冰吸收熱量，實現建筑節能的效果，從而提高了現有發電設備與輸配電網的利用率與效率，改善電力建設的投資效益。

此外，冰蓄能系統除了在建筑節能上給國家帶來巨大的經濟價值時，也具有良好的社會效益與環境效益。例如推遲或減少發電裝機容量，減少環境污染治理費用，減少電網調峰次數、降低發電成本等。本文對其所做的探討，只是基于現行環境之下，隨著未來的發展，還需要廣大業界人士的一致努力。

[1]葉水泉. 冰蓄冷空調技術及其發展[J].中國科協.2004 年學術年會電力分會場暨中國電機工程學會 2004 年學術年會論文集, 2004∶ 432-438.

[2]馮自平. 建筑節能新技術——動態冰蓄冷[J].建筑, 2009 (3)∶ 38-40.

[3] 柳昊. 某大型商業建筑冰蓄冷空調方案可行性研究[J]. 建筑節能, 2010 (2)∶23-25.

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1007-6344（2015）03-0254-01