中央空調蓄冷技術應用分析

摘 要：在城市建筑能耗加速增長的背景下，中央空調采用蓄冷技術對電網負荷移峰填谷正在逐漸地受到市場的重視。文章分析了中央空調四種主要蓄冷技術的特點及優缺點，并從經濟性角度著重探討了實際應用比較成熟的水蓄冷和冰蓄冷兩種技術。

關鍵詞：中央空調；水蓄冷；冰蓄冷；經濟性

1 中央空調主要蓄冷技術

目前的中央空調蓄冷技術主要包括水蓄冷、冰蓄冷、共晶鹽蓄冷和氣體水合物蓄冷等。

1.1 水蓄冷技術

利用4℃～7℃的低溫水進行顯熱蓄冷。通過管道及閥門的切換，滿足蓄冷和放冷工況的需求，如圖1所示。

1.2 冰蓄冷技術

選用蓄冰和低溫送風系統相結合的蓄冷、供冷方式，可節省初投資、運行費用，已成為建筑空調技術發展的方向之一。冰蓄冷系統流程圖如圖2所示。

（1）優點：蓄冷槽融冰放冷屬恒溫相變過程，水溫穩定，冰蓄冷槽的冷損失小。（2）缺點：蒸發溫度降低，使壓縮機COP減小；設備與管路比水蓄冷的復雜，常規空調系統改造，用冰蓄冷困難較大。

1.3 共晶鹽蓄冷技術

共晶鹽蓄冷技術是常見的中央空調蓄冷技術中的一種，與上述兩種技術相比有著比較明顯的優點。共晶鹽蓄冷又被稱為共晶鹽相變蓄冷，能夠通過共晶鹽材料提升制冷劑運轉效率。因此，該系統不僅有著冰蓄冷系統的優勢，還有著水蓄冷系統的優勢。當前我國對共晶鹽蓄冷技術開展的研究主要集中在共晶鹽相變材料的研發、選擇、配比、組裝等方面，并且已經取得了一定的成效。

1.4 氣體水合物蓄冷技術

該技術在環保節能方面有著比較突出的表現，是一種新型的蓄冷方式，能夠避免出現冰蓄冷技術效率不高、水蓄冷技術密度較低、共晶鹽蓄冷技術交換律不高等問題，被認為是最為理想的蓄冷技術選擇。該技術的原理主要是利用了氣體水化物的特征，氣體水化物實質是一種包絡狀的晶體，將來自外界的氣體分子全部緊緊的包裹在自身的水分子網格狀結構中，通過物理力量、分子間的作用力，相互吸引，并且使得水在0℃之上構成比較牢固穩定的晶體，達到蓄冷的目的。當前對這項技術的研究主要集中在系統研發、組裝方面，并且從力學的角度對其展開研究，希望找到能效更高的添加劑應用在這一系統中。

2 中央空調蓄冷技術比較及案例分析

2.1 技術比較

目前技術較為成熟、商業應用最多的是水蓄冷和冰蓄冷技術，其關鍵技術指標比較如表1所示。由表1比較可以看出，對于既有建筑改造和資金有限的情況下，水蓄冷技術占明顯的技術和經濟性優勢。

2.2 案例分析[1]

某大廈空調設計總負荷為3600RT。水蓄冷設計日空調系統尖峰負荷3600RT，設計日空調總負荷為27756RTh。其中電力峰段冷負荷為6616RTh，電力平段冷負荷為21140RTh，電力谷段冷負荷為0RTh。

3 中央空調水蓄冷實際應用介紹及案例分析

3.1 中央空調水蓄冷實際應用方式

通過上文的論述已經對水蓄冷技術建立了初步的了解，在實際工作中可以看到，通常城市用電時間性比較明顯。也就是說，白天用電量比較多，供電也相應緊缺，到了晚上凌晨之后用電量將會減少，此時，就可以利用水蓄冷技術，將多余的電力利用起來。并且，對于中央空調水蓄冷技術來說，周圍溫度越低其需要冷卻的溫度也就相對較低，獲得的效率也就越高。

具體而言，中央空調水蓄冷實際應用應當具備以下幾個方面的條件，如果在無法達到下列條件的情況下使用水蓄冷技術進行制冷，不僅無法實現節約能耗的目的，而且還有可能使得成本上升：其一，采用水蓄冷技術的地區必須能夠取得一定的電價優惠，也就是說需要當地電力部門有所配合，給予一定的優惠政策，主要是對用電高峰時段以及用電低谷時段。其二，在使用水蓄冷技術的中央空調系統中盡可能的配備兩臺主機，其中一臺作為備用，避免某一臺主機長時間運行，造成主機損壞。其三，應當修建或者預留出一定的空間，對水蓄冷所需要的冷凍水進行儲存。其四，在中央空調主制冷機房內，必須要在修建或者設計的時候預留出盡可能多的空間，使得后期設備改造也能夠妥善安置。

3.2 中央空調水蓄冷技術實際應用案例

在位于我國長江中下游地區的某市，有一座規模較大的商場需要在夏季使用空調，但是不需要在冬季進行采暖。因此，該商場選取了水蓄冷技術中央空調。該商場將水蓄冷主要的制冷機房設置在地下室的最底層，并且購買了四臺制冷主機，為單制離心式的水冷冷水機組，在非特殊情況下一般運行主機數量為兩臺，另外購買了四臺冷凍泵、冷卻泵，這八臺機器分別有一半數量為備用。該商場在中央空調尾端熱交換中采用的風柜。因此，并不會對水蓄冷技術造成影響。消防水池與中央空調制冷機房位于同一層樓，間隔距離可以忽略。在初步確定了中央空調水蓄冷設備安裝方案之后，對包括蓄冷水池容量、商場內部冷負荷等多項技術指標進行了計算，并根據以往經驗及當地物價等多方面，大致確定了該項安裝工程所需要投入的費用、投入之后節約的電費等多項經濟運營指標。

3.3 中央空調冰蓄冷實際應用方式

與水蓄冷中央空調不一樣的是，冰蓄冷系統新增了一套以乙二醇為介質的管道回路系統。通過該系統，能夠在制冷的過程中，將冷量暫時的儲備起來，并且通過電動閘門對整個制冷過程進行電腦控制，能夠選擇多個制冷模式，具有較高的自動化、智能化。因此，與水蓄冷相比而言，能夠更好地節約資源，確保制冷最大效益。在實際應用過程中，通常將冰蓄冷中央空調分為單制冰系統、融冰系統、聯合供冷多個系統。

4 結束語

目前的蓄冷技術研究方向較多，在實際工程應用中，冰蓄冷和水蓄冷技術的應用更為廣泛，但是冰蓄冷技術的一次性投入較大，對空調主機的要求較高，考慮項目的運行成本等經濟性方面的問題，發展冰蓄冷在有國家政策補貼的條件下才較為經濟可行。水蓄冷由于其技術簡單，一次性投入較少而得到業界的青睞，但只有在地方蓄冷電價合理的情況下，發展水蓄冷才有明顯的經濟優勢，對運行電費成本的節約才有更為顯著的效果。

參考文獻

[1]郭永佾.海南某大廈智能水蓄冷節能中央空調系統設計[J].建筑節能，2009（10）：23-27.

[2]丁慶.冰蓄冷空調在高峰谷負荷差地區應用的經濟性[J].電力系統及其自動化學報，2014（1）：72-80.

作者簡介：崔曉鋼（1979-），男，碩士，山東煙臺人，深圳技師學院，工程師。

趙四化（1977-），女，碩士，吉林長春人，深圳技師學院，講師。