（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)安徽省電力設(shè)計(jì)院有限公司，安徽 合肥 230601）

冰蓄冷中央空調(diào)問題與改進(jìn)對(duì)策

王韌

（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)安徽省電力設(shè)計(jì)院有限公司，安徽 合肥 230601）

同傳統(tǒng)的中央空調(diào)系統(tǒng)相比，冰蓄冷中央空調(diào)具有更加明顯的節(jié)點(diǎn)節(jié)能、移峰填谷的優(yōu)勢(shì)，因此目前新建大樓的中央空調(diào)系統(tǒng)多選用此種模式。但是從實(shí)際情況來看，盡管此系統(tǒng)具有更加優(yōu)良的節(jié)能增效優(yōu)勢(shì)，但是并不適用于所有的地區(qū)和建筑，仍存在一些需要改進(jìn)的問題。

冰蓄冷中央空調(diào)；存在的問題；改進(jìn)措施

冰蓄冷中央空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用和推廣是為應(yīng)對(duì)目前的能源危機(jī)和峰谷電價(jià)差異問題的出現(xiàn)，冰蓄冷中央空調(diào)技術(shù)的核心在于其能夠?qū)崿F(xiàn)能源的轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)移峰填谷，大大緩解高峰期的用電壓力，降低制冷費(fèi)用，減少能源消耗，促進(jìn)節(jié)能減排事業(yè)的發(fā)展。同常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)相比，冰蓄冷中央空調(diào)技術(shù)在節(jié)能、增效方面具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)，但是其依然存在一些問題需要改進(jìn)。

1 冰蓄冷中央空調(diào)工藝及優(yōu)點(diǎn)

（1）冰蓄冷中央空調(diào)工藝。同常規(guī)空調(diào)相比，冰蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)中增加了一套管路系統(tǒng)，該系統(tǒng)以乙二醇為介質(zhì)，當(dāng)處在夜間用電低谷期時(shí)，管路同雙工況機(jī)組、冰盤管構(gòu)成閉合回路，冰盤管吸收能量將冰槽中的水變成冰水混合物，實(shí)現(xiàn)能量的交換。當(dāng)處在用電高峰期時(shí)，為了減少用電壓力，節(jié)約供電費(fèi)用，管路系統(tǒng)同冰盤管、板式交換器形成閉合回路，將空調(diào)水與冰槽中冰水混合物進(jìn)行能量交換，實(shí)現(xiàn)空調(diào)水溫度的降低。具體的冷卻工藝系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 冰蓄冷技術(shù)系統(tǒng)圖

（2）冰蓄冷中央空調(diào)技術(shù)優(yōu)勢(shì)。同常規(guī)中央空調(diào)相比，冰蓄冷中央空調(diào)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在以下方面。①冰蓄冷中央空調(diào)繼續(xù)減少電力消耗。冰蓄冷技術(shù)的核心在于使用冰水混合物為冷源，從而減少了低溫送風(fēng)系統(tǒng)的電能消耗，使得風(fēng)機(jī)能耗降低35%左右。同時(shí)，供回水溫差較大，冷水側(cè)水泵的能耗也相應(yīng)降低?？傮w上實(shí)現(xiàn)節(jié)電20%左右。②冰蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)的投資費(fèi)用更少。投資費(fèi)用降低主要原因在于冰蓄冷設(shè)備和管路體積更小，大大減少空間占用，不僅設(shè)備造價(jià)更低，也能降低空間占用所產(chǎn)生的費(fèi)用。從而平衡了冰蓄冷運(yùn)行費(fèi)用增加的額度，實(shí)現(xiàn)了投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用總體上的減少。③制冷效果良好。同傳統(tǒng)的風(fēng)冷不同，冰蓄冷中央空調(diào)技術(shù)采用冰為制冷工具，因此空氣清新度得到提高，室內(nèi)人員的體感舒適度得到提升。

2 冰蓄冷中央空調(diào)技術(shù)存在的問題

總的來講，冰蓄冷中央空調(diào)技術(shù)在降低能耗、改善制冷效果方面都比傳統(tǒng)中央空調(diào)技術(shù)要先進(jìn)很多，但是該技術(shù)最核心的優(yōu)勢(shì)并不在于這些方面，而是在于對(duì)能源利用方式的轉(zhuǎn)移和改變，實(shí)現(xiàn)移峰填谷。因此具體要不要使用冰蓄冷中央空調(diào)技術(shù)需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐碾妰r(jià)政策來決定，但是目前不少地區(qū)在采用該技術(shù)時(shí)，并沒有對(duì)當(dāng)?shù)氐挠秒娬撸ㄖ饕阜骞入妰r(jià)比值）進(jìn)行考慮，缺乏必要的經(jīng)濟(jì)性分析，使得冰蓄冷技術(shù)并沒有發(fā)揮實(shí)際的經(jīng)濟(jì)效益。此外，板式換熱器是冰蓄冷中央空調(diào)中比較重要的部件，但是這一部件本身存在一些缺陷，使得安裝這一部件的冰蓄冷中央空調(diào)容易出現(xiàn)故障。板式換熱器的缺點(diǎn)包括：密封性較差，易泄漏；需常更換墊圈，較麻煩；使用壓力受一定限制，一般不超過1MPa ；使用溫度受墊圈材料耐溫性能的限制；流道小，不適宜于氣—?dú)鈸Q熱或蒸汽冷凝；易堵塞，不適用于含懸浮物的流體；流阻較管殼式為大。為了克服換熱器問題給冰蓄冷中央空調(diào)造成的問題，部分中央空調(diào)取消了換熱器，轉(zhuǎn)而采用變風(fēng)量空調(diào)器，并對(duì)管道內(nèi)壁進(jìn)行防腐處理，增加乙二醇溶液回收裝置，克服換熱器造成的問題，提高空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3 冰蓄冷中央空調(diào)技術(shù)的改進(jìn)措施

（1）經(jīng)濟(jì)性分析。目前，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析的方法有兩種，一種是簡(jiǎn)單靜態(tài)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法，一種是動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法。簡(jiǎn)單靜態(tài)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法主要應(yīng)用于方案確定初期，通過計(jì)算中央空調(diào)系統(tǒng)的初投資費(fèi)用、全年節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用、投資回收期等來確定用戶的實(shí)得經(jīng)濟(jì)效益。其中，投資回收期是方案是否落實(shí)的關(guān)鍵性指標(biāo)，只有投資回收期在規(guī)定的范圍內(nèi)，才能認(rèn)定方案是經(jīng)濟(jì)可行的。簡(jiǎn)單靜態(tài)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)法的主要特點(diǎn)是計(jì)算簡(jiǎn)單、結(jié)果直觀，但是評(píng)價(jià)結(jié)果的精確性和實(shí)際性比動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)法。動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)法選用的初衷是考慮了隨著冰蓄冷中央空調(diào)工程的增多，資金的使用量將得到很快增長(zhǎng)，資金的時(shí)間因素在經(jīng)濟(jì)合理性評(píng)價(jià)中所占的比重將會(huì)增加。根據(jù)資金時(shí)間因素考慮角度的不同，動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)法又分為動(dòng)態(tài)投資回收期分析法、壽命周期投資分析法兩種，前者從資金的時(shí)間價(jià)值影響入手，后者從整個(gè)設(shè)備的壽命周期即凈現(xiàn)值入手。

（2）優(yōu)化冰蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行模式與控制方法。相比其他的中央空調(diào)系統(tǒng)，冰蓄冷中央空調(diào)的運(yùn)行費(fèi)用較高，因此需要研究合理的運(yùn)行模式和控制方法以最大限度的降低冰蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。冰蓄冷中央空調(diào)主要有四種工況：雙工況主機(jī)制冰、蓄冰裝置單獨(dú)融冰、雙工況主機(jī)單獨(dú)供冷、雙工況主機(jī)與蓄冰裝置聯(lián)合供冷。冰蓄冷的流程圖如圖2。

圖2 冰蓄冷系統(tǒng)流程圖

在雙工況制冰模式下，為了降低運(yùn)行費(fèi)用，需要保證乙二醇溶液以特定的頻率流動(dòng)。為了達(dá)到這一目標(biāo)，需要借助乙二醇泵變頻器，根據(jù)系統(tǒng)及管道內(nèi)的實(shí)際狀態(tài)確定頻率大小，同時(shí)在投入運(yùn)行之前需要對(duì)這一工況進(jìn)行調(diào)試，保證乙二醇溶液能夠按照規(guī)定的頻率運(yùn)行。為了對(duì)該工況運(yùn)行下系統(tǒng)的性能進(jìn)行監(jiān)測(cè)，需要借助自動(dòng)控制系統(tǒng)記錄該工況下，系統(tǒng)通過模式、主機(jī)進(jìn)出口溫度等數(shù)據(jù)，為日后的運(yùn)行控制與維護(hù)提供必要的數(shù)據(jù)支撐。同時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)采用該工況工作時(shí)，為了達(dá)到節(jié)能和移峰填谷的目的，要求系統(tǒng)在夜間11點(diǎn)到第二天早上7點(diǎn)之間利用低谷電制冰蓄冷、在融冰單獨(dú)供冷模式下，冰蓄冷系統(tǒng)運(yùn)行之前首先需運(yùn)行冷凍水系統(tǒng)。在冷凍水運(yùn)行期間，自動(dòng)控制系統(tǒng)需要對(duì)冷凍水系統(tǒng)的各種參數(shù)進(jìn)行記錄和反饋，并記錄系統(tǒng)的工作模式以及投入運(yùn)行的設(shè)備數(shù)量等。該模式主要在春秋季對(duì)制冷要求不高的季節(jié)使用，或空調(diào)末端負(fù)荷較小時(shí)使用，同時(shí)為了達(dá)到節(jié)能，減少電力消耗的目的，可以不開主機(jī)，制冷效果由蓄冰裝置融冰提供。在雙工況主機(jī)單獨(dú)供冷模式下，依然在系統(tǒng)投入運(yùn)行之前首先運(yùn)行冷凍水系統(tǒng)。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行需要，嚴(yán)格遵循正確的冰蓄冷系統(tǒng)各閥門開關(guān)、調(diào)節(jié)的要求，其中乙二醇泵要求以變頻模式啟動(dòng)，達(dá)到節(jié)能效果。在該模式下，為了達(dá)到節(jié)能節(jié)電的效果，要求主機(jī)在用電低谷期間或空調(diào)負(fù)荷較小的情況下負(fù)擔(dān)全部的制冷負(fù)荷。

在雙工況主機(jī)與融冰聯(lián)合供冷的模式下，為了提高節(jié)點(diǎn)節(jié)能效果，要求優(yōu)化運(yùn)行控制調(diào)節(jié)方式，采用融冰優(yōu)先當(dāng)融冰無法滿足制冷需求時(shí)再使用冷水機(jī)組提供剩余的供冷量。為了保證融冰制冷量能夠盡可能滿足供冷需要，需要合理分配各個(gè)時(shí)段的融冰量，同時(shí)保證主機(jī)的出口溫度，盡量減少主機(jī)工作時(shí)間。該模式工作流程依然是冷卻水系統(tǒng)先投入運(yùn)行，隨后冰蓄冷系統(tǒng)投入運(yùn)行。

4 結(jié)語

總的來講，相比普通的中央空調(diào)系統(tǒng)，冰蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)具有更加明顯的移峰填谷、平衡電網(wǎng)負(fù)荷、減少空調(diào)投資的優(yōu)勢(shì)。盡管目前冰蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)受到廣泛關(guān)注和應(yīng)用，但是在實(shí)際的應(yīng)用過程中，由于未能進(jìn)行充分的經(jīng)濟(jì)性分析或選擇了不合適的控制工況，使得該系統(tǒng)優(yōu)秀的節(jié)電節(jié)能效益發(fā)揮不夠，因此要求設(shè)計(jì)人員及技術(shù)人員需要根據(jù)供冷的實(shí)際需求，研究恰當(dāng)?shù)南到y(tǒng)模式和工況模式，實(shí)現(xiàn)冰蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。

[1]馬千里. 冰蓄冷中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].電子科技大學(xué),2013.

[2]仝小鵬. 冰蓄冷中央空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用[J]. 山西建筑,2011,(30):128-129.

TU831

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：1671-0711（2017）06（上）-0144-02