冰蓄能空調(diào)技術(shù)及其發(fā)展

　　關(guān)鍵詞：電力 儲(chǔ)能空調(diào)

　　1、引言

　　我國(guó)是一個(gè)能源供應(yīng)十分緊張的國(guó)家，建國(guó)以來(lái)，特別是改革開放以來(lái)，政府雖用了大量的財(cái)力建設(shè)電廠，仍滿足不了每年用電以6～8％增長(zhǎng)的需要，近年來(lái)隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和生活水平的提高，導(dǎo)致中央空調(diào)的需求量越來(lái)越大，一些大中城市空調(diào)用電量已占其高峰用電量的35％以上，使得電力系統(tǒng)峰谷荷差加大，電網(wǎng)負(fù)荷率下降，電網(wǎng)不得不實(shí)行拉閘限電，嚴(yán)重制約工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和投資環(huán)境，為此電力部門已明確提出到2010年電網(wǎng)移峰填谷達(dá)1500～2000萬(wàn)kW。與其相配套的優(yōu)惠用電政策也相繼出臺(tái)，這給冰儲(chǔ)能中央空調(diào)的廣泛應(yīng)用帶來(lái)了契機(jī)。

　　2、空調(diào)冷（熱）源簡(jiǎn)介

　　工業(yè)與民用建筑中中央空調(diào)用冷熱源常見的類型如表1所示，以每小時(shí)提供100萬(wàn)大卡的不同形式的空調(diào)冷熱源的經(jīng)濟(jì)性比較，如表2。

　　表1.中央空調(diào)常用冷熱源分類

　　表2.制冷量為1162kW(100萬(wàn)kcal/h)制冷機(jī)房經(jīng)濟(jì)性能比較

　　由此可知電動(dòng)空調(diào)簡(jiǎn)單、安全、可靠、經(jīng)濟(jì)高效、但需要用電驅(qū)動(dòng)，無(wú)疑將加大了電網(wǎng)

　　高峰用電的緊張程度。

　　3、空調(diào)冷（熱）負(fù)荷分析

　　綜合分析一些已建成投運(yùn)的建筑物，不難發(fā)現(xiàn)其空調(diào)冷熱負(fù)荷有以下一些基本特點(diǎn)：

　?。?）空調(diào)年運(yùn)行負(fù)荷率低，一般達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷50％以下的運(yùn)行時(shí)間占全年運(yùn)行時(shí)間的65％。

　?。?）空調(diào)日負(fù)荷曲線一般同電網(wǎng)用電負(fù)荷曲線同步。

　?。?）空調(diào)用電量高峰時(shí)達(dá)到城市總用電負(fù)荷的25％～35％，加大了電網(wǎng)的峰谷荷用電差,加強(qiáng)用電需求側(cè)管理勢(shì)在必行。

　?。?）冰蓄能空調(diào)技術(shù)能幫助電網(wǎng)有效實(shí)行移峰填谷。

　　圖1 典型建筑物的空調(diào)負(fù)荷隨時(shí)間的分布狀況

　　4、冰蓄冷空調(diào)原理及優(yōu)缺點(diǎn)分析

　　蓄能空調(diào)是指建筑物空調(diào)時(shí)所需冷（熱）負(fù)荷的全部或者一部分在非使用空調(diào)時(shí)間制備好，將其能量蓄存起來(lái)供空調(diào)時(shí)使用。具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)和不足。

　　4.1 優(yōu)點(diǎn)

　　1.平衡電網(wǎng)峰谷荷，減緩電廠和供配電設(shè)施的建設(shè)。2.制冷主機(jī)容量減少，減少空調(diào)系統(tǒng)電力增容費(fèi)和供配電設(shè)施費(fèi)。3.利用電網(wǎng)峰谷荷電力差價(jià)，降低空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用。4.冰蓄能技術(shù)無(wú)污染、無(wú)噪聲、安全可靠且自動(dòng)化程度高不需要專人管理。5. 冷凍水溫度可降到1－4℃，可實(shí)現(xiàn)大溫差、低溫送風(fēng)空調(diào)，節(jié)省水、風(fēng)輸送系統(tǒng)的投資和能耗。6.相對(duì)濕度較低，空調(diào)品質(zhì)提高，可有效防止中央空調(diào)綜合癥。7.具有應(yīng)急冷〔熱〕源，空調(diào)可靠性提高。8.冷（熱）量全年一對(duì)一配置，能量利用率高。

　　4.2 缺點(diǎn)

　　1.通常在不計(jì)電力增容費(fèi)的前提下，其一次性投資比常規(guī)空調(diào)大。 2.蓄能裝置要占用一定的建筑空間。3.制冷蓄冰時(shí)主機(jī)效率比在空調(diào)工況下運(yùn)行低。4.設(shè)計(jì)與調(diào)試相對(duì)復(fù)雜。

　　以上4項(xiàng)缺點(diǎn)經(jīng)過(guò)有關(guān)政府部門和工程技術(shù)人員的努力，有些已得到克服，有些得到了緩解，有些尚在進(jìn)一步研究當(dāng)中。冰蓄冷空調(diào)一次性投資較常規(guī)空調(diào)大已得到了有效的克服，通常對(duì)于適合采用冰蓄冷空調(diào)的建筑，如常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)選用風(fēng)冷熱泵或直燃型溴化鋰吸收式制冷機(jī)，一般冰蓄冷空調(diào)投資不會(huì)超過(guò)常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)；但如果常規(guī)系統(tǒng)選用水冷式電動(dòng)冷水機(jī)組則其投資通常較冰蓄冷低20％左右，但是如計(jì)及電力增容費(fèi)其二者投資也有可能持平。冰蓄能空調(diào)機(jī)房面積可做到不超過(guò)常規(guī)空調(diào)冷凍機(jī)房占用的建筑面積。可利用自控系統(tǒng)，將蓄存的冷量全年一對(duì)一有效利用，可做到空調(diào)全年用電量不增加，如結(jié)合大溫差、超低溫送風(fēng)空調(diào)技術(shù)其全年用電量可得到節(jié)約。最后一項(xiàng)缺點(diǎn)，可由蓄能專業(yè)工程公司承擔(dān)，采用設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試、售后服務(wù)一條龍作業(yè)。能有效克服設(shè)計(jì)與調(diào)試相對(duì)復(fù)雜的不足。

　　4.3 蓄能設(shè)備

　　4.3．1、蓄冰裝置按制冰方式不同和結(jié)構(gòu)形式不同可分為：

　?。?）直接蒸發(fā)制冰。 a) 金屬盤管外融冰式 b) 片冰機(jī)、管冰機(jī)、板冰機(jī)等機(jī)械制冰。 c) 冰晶式

　　圖2 金屬盤管外融冰式（直接制冰式）

　?。?）間接蒸發(fā)制冰

　　a) 金屬（蛇形）盤管內(nèi)融冰式。 b) 完全凍結(jié)式：如螺旋狀塑料盤管、

　　U型塑料管。 c) 容器式：如冰球、冰板、冰管等。

　　5、冰蓄能空調(diào)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r

　　5.1 冰蓄能空調(diào)技術(shù)發(fā)展歷史

　　二十世紀(jì)三十年代冰蓄能空調(diào)始用于教堂，七十年代由于能源危機(jī)的爆發(fā)以及隨著經(jīng)濟(jì)、生活水平的提高導(dǎo)致中央空調(diào)大量的使用加劇了電網(wǎng)的峰谷荷差。空調(diào)儲(chǔ)能技術(shù)重新得到重視。美國(guó)蓄能協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)到2010年全美空調(diào)采用蓄能技術(shù)將達(dá)到95％以上。新世紀(jì)冰蓄冷、大溫差、超低溫、變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)是中央空調(diào)發(fā)展的最主要方向。

　　5.2 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀

　　七十年代末蓄能技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，迅速派生出水蓄能、冰蓄冷、化合物蓄能技術(shù)。應(yīng)用范圍從工業(yè)冷卻到建筑物空調(diào)、區(qū)域供冷和電廠蓄能。

　　表3是 日本國(guó)蓄冷空調(diào)的應(yīng)用統(tǒng)計(jì)。

　　表3.不同時(shí)期蓄冷空調(diào)在日本國(guó)的應(yīng)用數(shù)量統(tǒng)計(jì)（2003年底）

　　政府社會(huì)對(duì)蓄能技術(shù)給予有力支持如：經(jīng)濟(jì)電價(jià)、轉(zhuǎn)移高峰電力獎(jiǎng)勵(lì)、銀行貸款、政策壓力。

　　5.3 冰蓄能空調(diào)國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

　　■ 九十年初代開始引進(jìn)和研制，至1995年各式蓄冰系統(tǒng)都建有工程實(shí)例如：水蓄冷、直接蒸發(fā)式冰盤管、機(jī)械制冰、外融冰盤管、完全凍結(jié)式塑料盤管、不完全凍結(jié)式盤管、冰球、冰板式等等。

　　■ 參與研究開發(fā)與生產(chǎn)的產(chǎn)、學(xué)、研機(jī)構(gòu)已達(dá)十六家之多，如中國(guó)科大、浙江大學(xué)、上海交大、清華大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、重慶建筑大學(xué)、天津大學(xué)、東南大學(xué)、上海理工大學(xué)等著名大學(xué)；國(guó)家電力公司杭州機(jī)械設(shè)計(jì)研究院、廣州能源研究所，國(guó)電公司還設(shè)有專門的蓄能空調(diào)研究中心。

　　表4.1999年底國(guó)內(nèi)蓄冰空調(diào)應(yīng)用狀況統(tǒng)計(jì)

　　6、經(jīng)濟(jì)性分析

　　冰蓄冷空調(diào)移峰填谷的經(jīng)濟(jì)效益

　　全國(guó)如有300家3萬(wàn)平方米的商場(chǎng)采用蓄冰空調(diào)則相當(dāng)于建設(shè)了一座30萬(wàn)kW的調(diào)峰電廠。其社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益是顯而易見的。

　　1〕從電網(wǎng)分析：

　　火電：7000元/kW左右。30萬(wàn)kW調(diào)峰電廠投資約21億。

　　抽水蓄能電站：5500 元/kW左右，30萬(wàn)kW調(diào)峰電廠投資約21億。

　　蓄冰：小于2000元/kW，轉(zhuǎn)移30萬(wàn)kW高峰負(fù)荷投資共計(jì)6億元。

　　以上3點(diǎn)還未計(jì)及建設(shè)電廠占用土地、電廠管理以及對(duì)環(huán)境的污染。

　　2〕用戶實(shí)例分析：廣州市體育館冰蓄冷中央空調(diào)

　　表5.廣州市體育館中央空調(diào)各方案經(jīng)濟(jì)性比較表

　　(蓄冰冷凍機(jī)房單位面積設(shè)備造價(jià):221元/m2)

　　7、加速蓄能空調(diào)技術(shù)發(fā)展的幾點(diǎn)建議

　　7.1、各國(guó)政府的支持政策

　　1〕美國(guó)： 峰谷分時(shí)電價(jià)差較大，蓄能用戶享受半價(jià)或某時(shí)段全免費(fèi)谷荷電價(jià)；給用戶一次性獎(jiǎng)勵(lì)，每轉(zhuǎn)移1kW高峰電力，電力公司給予用戶200－300美元獎(jiǎng)勵(lì)。

　　2〕韓國(guó)：峰谷分時(shí)電價(jià)差較大，蓄能用戶享受半價(jià)或某時(shí)段全免費(fèi)谷荷電價(jià)；給用戶一次性獎(jiǎng)勵(lì)，每轉(zhuǎn)移1kW高峰電力，電力公司給予用戶180美元獎(jiǎng)勵(lì)；政府明令占地面積大于2000平方米的飯店、醫(yī)院、商業(yè)大樓等必須設(shè)置空調(diào)蓄能系統(tǒng)。

　　3〕日本：峰谷分時(shí)電價(jià)差較大，蓄能用戶享受谷荷電價(jià)7折優(yōu)惠；給用戶一次性獎(jiǎng)勵(lì)，每轉(zhuǎn)移1kW高峰電力，電力公司給予制造廠用戶200美元獎(jiǎng)勵(lì)；政府鼓勵(lì)用戶采用空調(diào)蓄能系統(tǒng)。

　　7.2、建議我國(guó)政府及各職能部門給予以下支持

　　1 轉(zhuǎn)移高峰電力獎(jiǎng)勵(lì)，如供電貼費(fèi)減免、貼息貸款、租賃等；采取有效措施降低供配電設(shè)施成本；合理電價(jià)，如兩部制電價(jià)、峰谷分時(shí)電價(jià)，電價(jià)差的絕對(duì)值應(yīng)在0.6元/度以上；建立基金給電力營(yíng)銷人員、設(shè)計(jì)人員、用戶及制造工廠一定的精神和物質(zhì)獎(jiǎng)勵(lì)。

　　7.3、 加大宣傳推廣力度

　　利用新聞媒體廣泛宣傳，從環(huán)保、節(jié)能、有利于國(guó)家和企業(yè)；聯(lián)合職能部門如建委、環(huán)保、經(jīng)委制意見訂相關(guān)政策影響企業(yè)、設(shè)計(jì)等單位；修改和制訂標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范用戶選用蓄能系統(tǒng)；技術(shù)監(jiān)督管理部門積極開展電力蓄能裝置和設(shè)備的檢測(cè)、認(rèn)證和推薦工作。

　?。ㄘ?zé)編 朱東梅）