清華大學趙慶珠駱維軍張雁
應原電力部委託，自2023年至今，清華大學空調實驗室對全國各地的多個冰蓄冷空調系統進行了現場調查和測試，這些系統各具特色，基本包括了我國當前應用較為廣泛的冰蓄冷空調系統形式，已測試工程如表1所示。總的看來，我國已安裝執行的冰蓄冷空調工程大多運**況良好，這證明蓄冷空調在我國是完全可用的，是具有良好前景的。當然由於對冰蓄冷空調技術的認識還不夠成熟，應用中還存在著各式各樣的問題，本文以測試所獲得的第一手資料為依據，結合國內的冰蓄冷工程發展情況，從以下幾個方面分別論述。
表1 測試工程列表
一、國內冰蓄冷系統設計中存在的問題
總結調查實際情況後，我們認為國內相當一部分冰蓄冷空調工程中存在冷機或冷槽餘量過大的問題。由於我國的冰蓄冷事業剛剛開始，部分設計者對冰蓄冷系統的能力不大信任，以至於將系統冷機選得過大或過多，有的系統無需冷槽即可保證系統負荷要求。另一方面的問題則是冷槽的餘量取得過大，以a工程為例，其冷蓄冷空調系統中選取了42臺冷槽，每台的蓄冷容量均為180rth，總蓄冷容量為7560rth，但該系統所選配的蓄冷主機為兩台，每台空調工況供冷能力為382rth，若按其當前實際9小時蓄冷時間計算，則冷機夜間的蓄冷能力約為382×0.
7×2×9=4813rth，佔冷槽實際蓄冷容量的63%左右，與我們的實測蓄冷量基本相符，此工程中蓄冷槽的安全係數選擇太大，以至冷槽實際無法充分發揮作用，是一種裝置資源和使用者資金的浪費。b工程也有類似的問題，其建築面積僅4000平方公尺，所選的冷槽容量共達950rth，在執行中這五個冷槽實際上只用四個，另乙個備用，而事實上在蓄冷空調系統中備用冷槽並沒有很大的實際意義。即使按照四個冷槽760rth容量計算，該系統蓄冷時間也需要760/（101×0.
7）=11小時左右，實測則發現蓄滿約需12小時，遠超過較合理蓄冷時間段，即不能在低谷時段充分發揮蓄冷作用。
冰蓄冷空調的初投資較常規定空調系統高，怎樣充分發揮冰蓄冷空調系統的優勢，儘量減少裝機容量和裝置初投資，是每個設計者都應當關心的問題。當然，國內也有一些冰蓄冷空調系統真正做到了減少裝機容量，安全係數選取比較合理，如交通銀行杭州市分行、清華同方人環樓等工程。下面將調查的各工程冷機、冷槽容量選擇情況列於表2，可以看出，同樣是蓄冷系統，冷槽和冷機的裝置比例相差很多。
表2 蓄冷空調工程系統配置
在調查中還發現，有的冰蓄冷系統顯得實驗性過強，如某工程選用了5個蓄冰罐，每個容積均為100立方公尺，共分三個支路併聯在系統中，兩組為兩個串聯罐，一組為乙個單罐，他們通過的流量大致相等，串聯罐流過的流量略小。蓄冷13小時後，小罐結冰達到ipf=1，串聯罐的結冰率僅為0.6左右，測試結果表明串聯罐的結冰速度遠小於單罐，因此根本無法充分發揮其削峰填谷蓄冷作用。
二、冰蓄冷系統的控制問題
冰蓄冷系統的控制分為冷機優先、冷槽優先和優化控制三種，同樣系統的控制好壞往往直接關係到使用者執行費用，關係到蓄冷系統是否充分發揮其移峰填谷能力，關係到空調系統的執行品質的好壞。另外，從我國國情出發，由於電價政策在不斷調整，這就要求系統控制能較為靈活，能對不同的電價政策有一定的適應性。以杭州為例。
從以前的電價政策規定上午三個小時禁開冷機，現在此規定已取消。但我們這次測試中發現，當時設計安裝的一些系統如國際大廈、世貿中心等仍基本按照以前的控制思路執行，或者按照機房人員的經驗來執行，這樣必然不能保證系統執行的節能和優化。
這次測試中發現，冰蓄冷系統的控制情況各不相同，總的來看大多數系統的控制效果都較好，能夠保證系統空調供回水溫度控制平穩。如杭州世貿中心、交通銀行杭州市分行及清華同方人環樓等。而有的工程控制系統水平較低，空調水溫控制極不穩定，從現象上分析推測已接近on—off控制。
就測試調查情況來看，honeywell及國內一些蓄冷空調系統控制軟體技術上比較成熟，實際控制效果比較好，實測的空調供回水溫度比較平穩，較好地為使用者做好了削峰節能。
三、蓄冷槽的效能比較
目前在我國真正用於實際工程的蓄冷裝置主要是兩大類：封裝式蓄冷槽和盤管式蓄冷槽。封裝式蓄冷槽細分為冰球式蓄冷槽和蕊芯褶囊冰球式蓄冷槽，前者如ciat公司的產品，後者如杭州華源公司的產品。
盤管式蓄冷槽在國內應用的一般都是內融冰形式，細分為u型塑料盤管、圓形塑料盤管、金屬蛇形盤管等幾種。u形盤管以fafco的產品為代表，圓形盤管以clamac的產品為代表，金屬蛇形盤管的生產廠家則有bac、清華同方等。蓄冷裝置形式不同，則其取冷特點各不相同，以下分別論述。
冰球式蓄冷槽的蓄冷速度較慢，但取冷速度較快且在整個過程中不斷降低。以深圳中電大廈的測試結果為例，在蓄冷流量約0.19m3/h/rth，蓄冷溫度約-6攝氏度條件下，花費了12.
5小時才全部蓄滿，且在蓄至80％左右時，蓄冷速度較低較為嚴重。而在取冷流量約0.
五、新型蓄能系統
近年來，蓄能空調的形式發生了不少變化，總的看其趨勢有兩個，乙個高效節能，一種裝置多種用途；另乙個是蓄能空調的規模，大的可實現集中供冷、供熱，小的則是發展微型蓄能系統，如家用蓄能空調機組等。
1. 蓄冷與蓄熱的結合
（1）水池蓄冷與蓄熱
l 水池內水流向與流速的嚴格控制是保證池內水溫自燃分層，提高蓄能效率的關鍵。
l 蓄熱水槽不得與消防水池合用。
l 注意對池壁溫度應力的驗算與措施。
（2）蓄冷與蓄熱合用槽體
l 乙二醇水溶液可在85攝氏度至90攝氏度範圍內不分解變質是前提。
l 提高水蓄冷槽的蓄冷效率，減少冰盤管容量。
l 節省蓄能槽體的占用空間，冬、夏蓄冷，蓄熱合用乙個槽體。
l 可適用於內融冰盤管或外融冰盤管系統。
l 可適用於熱幫浦系統或電加熱蓄熱系統。
2. 外融冰盤管系統，可獲得1攝氏度左右的低溫供水
（1）實現大溫差供水，減少水系統能耗與初投資
l 一般空調水：t＝7℃/12℃，△t＝5℃。
l 大溫差供水：t＝1℃/15℃，△t＝14℃，流量減小，節電、省管徑。
l 可建成集中供冷冷源與熱網合用管線。
l 減少使用者建設冷熱源所需的投資與面積。
l 減輕汙染，可用氨高效製冰。
l 高效、節能、減少初投資。
（2）實現低溫送風，節省空調風系統容量與能耗
l 一般空調風：t＝16℃/24℃，△t＝8℃
l 低溫送風：t＝11℃/27℃，△t＝16℃，風量減半，節電、節省風道和空間。
l 提高室內衛生標準，相對溫度低，人更舒暢，不易滋生細菌。
（3）可以極大地提高取冷率，即單位時間取冷量可擴大到50％左右，克服了內融冰盤管取冷速率較小（最大約13～14％）的缺點。
（4）開式系統與水系統一樣，必須解決好系統中壓力保持問題。
3. 熱幫浦系統
（1）風冷熱幫浦，多用於中小規模的建築
l 系統配置簡單，沒有冷卻水系統，不佔機房面積，全部放在室外。
l 供冷與一般風冷機組相同，cop＝4～5。
l 供熱：出水溫可達40℃～45℃，最低工作溫度-10℃左右，cop＝2.0～2.5。
l 初投資較高，但與一般直燃機相比，基本持平。
l 可以與電熱結合使用。
（2）水源熱幫浦，可用於大、中型規模的建築
l 供冷與一般水冷機組相同，cop＝4.5～5.5。
l 供熱：出水溫可達56℃至58℃，cop≈3.2～3.8。
l 初投資比風冷熱幫浦便宜，但要有合適的水源系統。
l 同樣可與電熱結合使用。
系統較簡單方便，無任何汙染，冷、熱效率較高，有廣泛應用前途。
4.利用電能蓄熱
（1）系統簡單、方便、無任何汙染。
（2）熱效率較低，cop≤1.0，且發電中一次能源效率只有30％左右。
（3）利用低谷電進行蓄熱，可以適當採用，執行費用較低，約29元/m2年。
（4）直接用電加熱，則執行費過高，一般不宜採用，其供暖費用約50元/m2年。
六、結論
冰蓄冷技術在中國的應用至今已有5～6年的歷程，可以說已經走過了艱難的啟動狀態，走進了進一步發展和完善的良性軌道，可從如下事實說明：
1.發展速度：2023年全國只有2家蓄冷工程；2023年發展到33項；2023年建成60多項；2023年底已建成和正在建的蓄能空調有100餘項。
2.發展規模：2023年最大蓄冷量只有約3000rth，2023年建成8200rth的大系統，2023年又建成蓄冷量達12000rth的更大系統。
3.發展模式：2023年以前幾乎全部都是靜態蓄冷系統，2023年出現兩家動態蓄冷系統，而且規模還相當大；除單純蓄冷形式外，又出現了不少既蓄冷又蓄熱的系統，因地而異大膽採用了電能蓄熱系統等等。
4.發展目標：人們對「為國節能為民節資」的關係，對「節能與環保」的關係有了進一步的認識，保證了蓄能空調技術發展的大方向。
總之，根據以上情況，我們可以預見到，在中國大量發展蓄能空調的技術已經相當成熟，廣泛應用蓄能技術已經勢在必行。
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