冰蓄冷空调系统的应用与经济分析

第２２卷第４期　２００８年８月　制冷与空调　Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ａｉｒ　Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｖ＿０１．２２　Ｎｏ．４　Ａｕｇ　２００８．０６６￣０６８　

文章编号：１６７１－６６１２（２００８）０４．０６６．０３　

空调冰蓄冷系统热经济学性能分析　

刘金松王瑾陈军　

（上海理工大学城建学院上海２０００９３）　

【摘要】　利用实际应用较为广泛的热经济学代数模式对蓄冷空调中的冰蓄冷系统模型进行了热经济学分析，并　运用火甩成本差和火甩经济系数作为系统热经济性的评价标准，分析了各个子系统的煳成本差和火甩经济　系数，指出了系统中的用能薄弱环节及其主要原因，为冰蓄冷系统的优化设计提出了建议。　【关键词】　热经济学；冰蓄冷系统；成本差；火甩经济系数　中图分类号Ｏ４１４．１　文献标识码Ａ　

Ｈｅａｔ　Ｅｃｏｎｏｍｉｃ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆＡｉｒ－Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｗｉｔｈ　Ｉｃｅ　Ｓｔｏｒａｇｅ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｌｉｕ　Ｊｉｎ　ｓｏｎｇ　Ｗａｎｇ　Ｊｉｎ　Ｃｈｅｎ　Ｊｕｎ　

（Ｕｎｉｖｅ￣ｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｈａｎｇｈａｉ　ｆｏｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｕｒｂａｎ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ＆Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９３）　【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ａｉｍｓ　ｔｏ　ｍａｋｅ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｉｃｅ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ　ｉｃｅ　ｓｔｏｒａｇｅ　

ａｉｒ－ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｅｘｔｅｎｓｉｖｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗｉｄｅｌｙ－ｕｓｅｄ　ａｌｇｅｂｒａ　ｍｏｄｅｌ　ｉｎ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ．Ａｔ　ｔｈｅ　ＳａｌＴｌｅ　ｔｉｍｅ，ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｅｘｅｒｇｙ　ｃｏｓｔ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ａｎｄ　ｅｘｅｒｇｙ　ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｆａｃｔｏｒ　ａＳ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｉｎ　ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ．Ｉ　ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ａｎａｌｙｚｅ　

蓄冷技术原理

简而言之，是利用夜间电网多余的谷荷电力继续运转制冷机制冷，并通过介质将冷量储存起来，在白天用电高峰时释放该冷量提供空调服务，从而缓解空调争用高峰电力的矛盾。目前较为流行的蓄冷方式有三种，即水蓄冷、冰蓄冷、优态盐蓄冷[1]。空调蓄冷系统合理利用峰谷电能，削峰填谷。在电力结构峰谷差距不断加大的今天，蓄冷系统将会带来空调系统的革命，在平衡电力消耗方面将起到不可估量的作用。

冰蓄冷空调系统是在空调负荷很低的时间制冷蓄冰，而在空调负荷高峰时化冰取冷，以此来全部或部分转移制冷设备的运行时间，并采用此办法规避用电高峰，让出空调用电份额给其他生产部门，以创造更多的财富；另外利用夜间低价电，可降低运行费用，同时利用蓄冰技术，可减少制冷设备的装机容量，减少电力负荷，降低主机一次性投入，其主要优点有：

1）.利用蓄能技术移峰填谷，平衡电网峰谷荷，提高电厂发电设备的利用率，降低运行成本，节省建设投入。

2）.利用峰谷荷电力差价，降低空调年运行费用。

3）.减少冷水机组容量，降低主机一次性投资；总用电负荷少，减少配电容量与配电设施费，减少空调系统电力增容费。

4）.使用灵活，过渡季节或者非工作时间加班，使用空调可由融冰定量提供，无需开主机，冷量利用率高，节能效果明显，运行费用大大降低。

5）.具有应急冷源，提高空调系统的可靠性，特别是针对南昌地区线路老化，常停电。

6）.冷冻水温度可降到1～4℃，可实现大温差低温送风，节省水、风系统的投资及能耗，相对湿度低，提高空调高品质，防止中央空调综合症。

总结蓄冷空调设计要点如下：

一、 设计前提条件

制冷以电为驱动能源的空调工程，符合下列条件之一时，可采用蓄冰系统。

1. 非全日制空调工程或昼夜负荷相差悬殊的空调工程；

2. 空调负荷峰谷悬殊的连续空调工程；

3. 无电力增容条件或限制增容的空调工程；

4. 某一时段限制空调制冷用电的空调工程；

5. 需备用冷源的空调工程；

1 本资料由“江南雨”整理总结 共1页 

冷蓄冷系统特点：1、电力移峰填谷、均衡电力负荷，社会效益显著；2、享受峰谷电价，与常规空调

相比，运行费用大大降低，经济效益显著；3、降低电力设施投资(无电力增容费)，冷机无需按峰值负荷造型，冷机容量和装设功率小于常规空调系统，一般可减少30%～50%，电力高压侧和低压侧容量减少，降

低电力建设费用；4、充分利用设备，冰蓄冷空调制冷满负荷运行比例增大，提高冷机COP值和运行效率，冷机工作状态稳定，提高设备利用率并延长机组寿命；5、投资比较，冰蓄冷空调一次性投资比常规空调略

高(仅机房部分，末端设备与常规空调系统相同)，但若计入配电设施建设费等，有可能投资相当或增加不多，甚至可能投资降低。效率比较：夜间冷机制冷工况进行时，由于气温下降带来的得益可补偿由蒸发温度下

降所带来的损失。 全负荷蓄冰空调系统运行电费最省，但由于设备的使用效率低（主机高峰期不运行），所需的主机和储

冰器的容量较大，与主机配套的冷却塔和电力设备也大，一次投资费用最多。因此全负荷蓄冰空调在实际工程中较少采用。 

部分负荷蓄冰空调在日间电力高峰期，由储冰器和制冷主机联合供冷，设备的使用效率高，相对于全负荷蓄冰模式，主机和储冰器的容量最多可减少至近一半，可实现最少的初投资和最短的投资回收期。但

该模式的运行电费比全负荷蓄冰模式高。 新建项目的投资比较：水蓄冷空调增加了水蓄冷槽、蓄冷放冷泵，但减少了主机系统的配置容量，因

此初投资与常规空调系统基本相当，甚至低于常规空调系统。冷蓄冷空调由于需增加双工况主机、冰蓄冷

设备、乙二醇溶液、乙二醇泵、低温板换等设备，因此初投资明显高出常规空调系统。 系统效率比较：水蓄冷空调系统在蓄冷时比常规系统出水温度低3℃左右，主机的COP值降低有限，

考虑到整个系统节能性(如蓄冷时夜间气温比较低，冷却效率高)水蓄冷系统基本不增加耗电量，多数系统甚至可节省电量，真正做到节钱又节能。冷蓄冷空调系统在制冰时，其乙二醇溶液温度需降至‐6℃左右，比

冰蓄冷空调原理

冰蓄冷空调利用了物质的相变潜热原理，能够在低峰耗气时段制冷，然后在高峰用气时段使用制冷效果，并同时采用了新的节能和环保技术。

一、冰蓄冷空调的工作原理

冰蓄冷空调是一种采用物质的相变潜热原理制冷的空调设备，其制冷原理主要涉及两个方面：一是固液相变的变温作用；二是固气相变的变压作用。

1. 固液相变的变温作用

冰蓄冷空调通过冰蓄体中的水在固液相变过程中的巨大热效应，对空气产生制冷作用。冰蓄体中的水在0℃下结冰时会释放出热量，这个过程称为“潜热效应”。换而言之，水从液态冷却到冰态的过程中会释放出冷量，这样就能制造低温环境，起到降温的作用。

2. 固气相变的变压作用

冰蓄冷空调中，固态冰作为一个储存热量和冷量的介质，其另外一个重要作用是：通过蓄冰过程中的气体膨胀效应，往往可以分离出这份冷气以达到制冷的目的。

二、冰蓄冷空调与传统空调的差异

1. 能耗方面

相较于传统的空调，冰蓄冷空调的能耗表现稳定，可以在空调运行时采取蓄冰模式充分利用低谷电来为随后的高谷峰电时间段的需求提供足够的制冷能力。

2. 环境方面

冰蓄冷空调具有清洁环保的优势。传统的空调存在氟利昂等物质的排放，而冰蓄冷空调则不存在这种排放，因为它采用的是自然界中天然的水资源。

3. 经济方面

冰蓄冷空调作为一种新型的技术，其市场发展空间较大，而且容易推广。同时，采用冰蓄冷空调，可以提高空调系统的效率，从而减轻了企业的能耗费用。

三、冰蓄冷空调推广的不足

1. 此类空调安装要求较高

由于冰蓄冷空调具有较高的技术要求，需要考虑到热力平衡、热量传导、供水质量、控制系统等多方面问题，因此冰蓄冷空调的安装要求较高，需要专业的安装人员的安装和调整。

2. 比传统空调的价格要贵一些

由于该装置对材料、技术要求等方面存在较高的要求，因而成本也相对较高，所以，在市场上它的售价要比传统空调的售价要高一些。

3. 冰蓄体本身造价较高

要建立一套完整的冰蓄冷系统，必须同时建立冰蓄体和水泵、雾化喷淋系统等其他装置，这些设备需要额外投入资金，在建设成本上会增加一些额外的费用。