空调节能

蓄冷空调具有以下几方面优点

1. 避开高峰用电，减轻高峰给电网带来的压力，可以平

和电网峰谷负荷，优化电力资源配置。空调使用高峰和低谷的时段大致与电网负荷的高峰与低谷时段相同，因此，蓄冷空调可以将部分甚至是全部的用电高峰期的空调负荷转移到电网负荷低谷期，对平衡电网的负荷起到了重要的作用。

2. 采用蓄冷空调可以减少电厂投资，减缓供需矛盾，少

建电厂和缓建电厂的时间，可减少CO2 、SO2及烟尘的排放量，减轻全球的温室效应，改善大气环境，新建水电站每千瓦投资需人民币3375-10000元，火电厂每千瓦投资为7000元左右，因此采用蓄冷空调可使发电厂的热质效率提高25%；稳定用电，使功率因数改善，可节电1%-2%；由于削峰，避免了为几个小时的

高峰负荷而新建电厂。广泛采用蓄冷空调，相当于新建几座“不耗能源”的发电厂。

3. 减少制冷机组的容量，可降低空调系统电力增容费和

供配电设施费。

4. 使空调机组可以稳定运行，在停电或者主机机组故障

等情况下作为应急冷源使用，对于要求较高的空调用户，采用蓄冷空调相当于配置了一个备用冷源，一旦零食停电或者主机故障自备电源投入运行应用蓄冷装置中的能量，可以满足部分或者全部空调负荷需求。 5. 降低空调系统的运行费用，在电网峰谷差价达到4.5:1

时，空调运行费用可节能40%——50%。制冷设备大多处于满负荷的运行状态，减少开停次数，延长设备寿命

7.1.3 蓄冷技术的发展趋势

蓄冷技术作为一种移峰填谷调节电力供需、节约运行费用、实现能量的高效合理利用的手段已经取得良好的效果，因此世界经济发达国家都对其进行了积极的研究与开发。目前研究的主要方向如下：

1.建立区域性蓄冷空调供冷站

区域性蓄冷空调供冷站不仅可以节约大量初投资和运行费用，而且能够减少电力消耗和环境污染，尤

其在旧城改造和新城建设中有巨大的优势，已成为各国研究与应用的热点。区域性蓄冷空调供冷站可采用微电脑自动控制系统，使用户取用低温冷水进行空调就像取用自来水和煤气一样方便。

2.经历冰蓄冷低温送风空调系统

冰蓄冷与低温送风系统相结合是蓄冷技术在建筑物空调中应用的一种趋势，是暖通空调工程中继变风量系统后的一次重大变革，由于采用冰蓄冷系统所产生的低温冷水，使得空调系统在材料、尺寸和容量方面比无蓄冷空调系统要小，能够在一定程度上弥补因设置蓄冷系统而增加的初投资，进而提高蓄冷空调整体竞争力，低温送风蓄冷空调系统在建筑空调建设和工程改造中具有优越的应用前景，将得到广泛使用。

3.开发新型蓄冷空调机组

由于中小型建筑大量使的柜式和分体式空调的好点量在中国空调用电中占相当大的份额，因此有必要开发研究冰蓄冷空调机组。国外研究表明，柜式空调机采用。

4.开发新型蓄冷材料与蓄热材料

目前应用的蓄冷材料主要是水、冰、共晶盐等。但蓄冷技术的发展要求人们去研究开发更适合于空调系统、固液相变潜热大、经久耐用的新型蓄冷才了。

除了研究蓄冷材料外。还需要开发相变蓄热材料，其相变温度一般在30℃——40℃范围内。对于蓄冷与蓄热材料研究的主要问题是提高材料的蓄冷（热）性能与传热性能。

5.发展和完善蓄冷空调技术理论和工程设计方法 从发展和优化蓄冷系统的角度，加强对现有蓄冷设备性能的实验研究，建立数值分析模型，预测蓄冷设备的性能，从而对蓄冷空调系统进行优化设计。通过对蓄冷空调系统的测试与运行总结，丰富蓄冷空调设计方法。

6.建立客观公正的蓄冷空调系统经济分析和评估方法

由于蓄冷技术种类繁多，因而有必要建立客观的综合评价体系。在进行蓄冷空调系统可行性研究时，如何综合评价蓄冷空调转移用电负荷能力、能耗水平和用户效益，如何比较常规空调和蓄冷空调系统，是人们一直关心的问题。蓄冷哦那个条系统必须通过认真分析评估，确保能够降低运行费用，减少设备初投资，缩短投资回收期，才能确定是否采用。

7.3 蓄冷与蓄热空调系统

7.3.1 蓄冷空调系统的运行策略

与常规空调系统不同，蓄冷空调系统可以通过制冷机

组或蓄冷设备或两者同时为建筑物供冷。运行策略是指蓄冷系统以设计循环周期的负荷与特点为基础，按电费结构等条件，对系统蓄冷容量、释冷供冷或释冷连同制冷机组共同做出最优的运行安排。总体可分为全部蓄冷运行策略和部分蓄冷运行策略。 1．全部蓄冷运行策略

所谓全部蓄冷运行策略师指蓄冷时间与空调时间完全错开，即在用电低谷时制冷机组开启运行蓄冷，在用电高峰时制冷机组停机，由蓄冷设备向建筑物供冷。家丁用电高峰期是早晨7:00到下午6:00，图7.1则为全部蓄冷运行策略的时间安排图。在图中可以看出在用电低谷时，制冷机组停机。在白天空调时，蓄冷设备将能量转移给空调系统，实现向建筑物供冷降温，在此期间制冷剂不运行。

采用全部蓄冷运行策略要求蓄冷设备 空调所需的全部冷量，故蓄冷设备的容量较大。全部蓄冷运行策略适用于白天供冷时间较短的场所或峰谷电价相差很大的地区。

2．部分蓄冷运行策略

部分蓄冷运行策略是指在用电低谷时，制冷机组进行蓄冷，储存部分冷量，在用电高峰期间，制冷机组运行向建筑物供冷，不足部分的冷量由蓄冷设备提供，

即在空调期间制冷机组与蓄冷设备同时向建筑物供冷。图7.2是部分蓄冷运行策略的时间安排图。部分蓄冷运行策略与全部蓄冷运行策略相比，制冷剂利用率高，蓄冷设备容量小，初投资低，是一种经济有效的运行策略，得到广泛应用。

部分蓄冷运行策略的集中特殊情况。 （1）按负荷均衡蓄冷

按负荷均衡蓄冷的运行策略是指制冷机组全天24小时满负荷或接近满负荷运行。在夜间冷负荷低于制冷机组的制冷量时，多余部分的冷量被储存起来，在白天空调冷负荷超过制冷机组的制冷量时，多出的需求由蓄冷设备来满足。这种运行策略适用于高峰冷负荷大大高于平均负荷的场所。 （2）按电力需求限制蓄冷

按电力需求限制蓄冷的运行策略是指在白天用电高峰期，电力公司对一些用户提出了限电要求，永不必须将制冷机组在限定的容量下运行。在这种情况下，白天制冷机组按移峰要求限制在一定的电量下向建筑物供冷，不足的冷负荷由蓄冷设备提供，晚间蓄冷时蓄冷就运行容量大于白天的容量。这种蓄冷运行策略所要求的制冷机与蓄能量均比全部蓄冷运行策略小，但较负荷均衡运行策略大，投资回收期较长。

（3）夜间有定量供冷负荷

对于夜间有少量空调负荷的蓄冷空调系统，制冷机组可在蓄冷的同时供冷。对于有一定量的空调负荷，可将其按小时负荷计算作为基本负荷量，选择单独的制冷机组直接供应冷量，因此在作蓄冷系统设计安排时应扣除基本负荷量。图7.3是单独制冷机供应基本冷负荷的运行时间安排图。 7.3.2 蓄冷空调系统

1．

全部蓄冷空调系统

图7.4是全部蓄冷空调系统的原理图，在夜间制冷机组想蓄冷设备供冷，将冷量chu存起来，在白天制冷机组停止工作，由蓄冷设备向建筑物供冷。 2．

部分蓄冷空调系统

图7.5是部分蓄冷空调系统的原理图。在用电低谷时，制冷机组向蓄冷设备供冷，此时阀V1 V3关闭，阀V2 V4打开，泵P1开启工作，泵P2停机。当在用电高峰时，制冷机组与蓄冷设备同时向建筑物供冷，此时阀 v1v2v3和v4打开， 泵p1和p2同时工作，。 3．

并联流程蓄冷空调系统

图7.6为并联流程蓄冷空调系统原理图。全系统由两部分组成，

一部分为空调冷冻水系统，介质为水；另一部分为乙二醇水溶液系统（图中点划线框内部分）。乙二醇水溶液系统由制冷主机、蓄冰装置、板式换热器和泵、阀门等组成。调节阀门可以使系统有不同的运行模式，表7.1是运行工况的调节汇总表。 空调冷冻水有三路，一路为基本载荷冷水机组回路，它由单独的制冷机组供冷，可昼夜供给空调用冷水；另两路分别为通过板式换热器1和2的冷冻水回路。 （1） 蓄冰运行

蓄冰时，关闭阀门v1。V2和v4，开启阀门v3和v5，制冷机组向蓄冷装置供应低温乙二醇溶液，使蓄冰槽的水冻结。 （2） 制冷主机单独供冷

开启阀v1关闭其余阀门，制冷机组通过载冷剂乙二醇溶液向板式换热器1供冷。为了提高运行效率，应尽量减少板式换热器的传热温差。该空调系统冷冻水供、回水温度分别为7℃和12℃，载冷剂的供、回水温度分别为5.6℃和10.6℃，当空调负荷减少时，可减少制冷主机的台数或调解制冷主机的供冷能力。 （3） 蓄冷槽单独供冷

关闭阀v1和v3，开启阀v2和v4和v5，并启动蓄冷草泵p2。载冷剂乙二醇溶液从蓄冷草融冰取冷，通过板式换热器2冷却空调用水。调解阀门v4和v5可控制冷却槽融冰取冷的速度，进而控制冷冻水供水、回水温度。 （4） 制冷机组与蓄冷槽联合供冷

关闭阀v3，启动泵p1和p2，即可实现制冷机组与蓄冷槽联合供冷。制冷机组通过载冷剂乙二醇溶液箱板式换热器1供冷，蓄冷槽通过早冷寂乙二醇向板式换热器2供冷。至于联合供冷时是以制冷主机为主，还是以蓄冷槽为主，则需要根据控制策略决定。若以制冷主机为主，当制冷主机满负荷运行时仍不能满足用户所需冷量，则调节阀门v4和v5从蓄冰槽取出一定冷量，以保证空调所需。若以蓄冷槽为主，则应关闭阀v4开启阀v5，使蓄冷槽融冰去冷量为最大，同时，调节制冷机组供冷能力以补充不足部分的供冷量。

（5） 串联并流程蓄冷空调系统

图7.7为串联流程蓄冷空调系统原理图。图中点画线框内部分为乙二醇水溶液系统，它由乙二醇水溶液、制冷主机、蓄冰装置。板式换热器以及泵、阀门等串联组成，利用温度比较低的乙二醇水溶液通过板式换热器冷却空调用水。对于串联系统来说，制冷主机可位于蓄冷装置上游，此时制冷主机出水文帝比较高，蓄冰装置进出水温度较低，因此制冷主机效率高、电耗较小，但是融冰温差小，释冰效率较低。如果制冷机组位于徐冰装置下游。则情况正好相反，所以一般多采用“主机上游”布置方式。 串联流程蓄冷空调系统与并联流程蓄冷空调系统一样，出蓄冷工况以外，也可以制冷主机组单独供冷。蓄冷装置单独供冷。或制冷机组与蓄冷装置联合供冷，表7.2为串联系统运行工况的调节汇总表。

7.4 蓄冷设备

蓄冷空调系统中常用的蓄冷设备主要有盘管式蓄冷设备、封装式蓄冷设备、冰片滑落式蓄冷设备和冰晶式蓄冷设备。 7.4.1

盘管式蓄冷设备

盘管式蓄冷设备是由沉浸在蓄冷槽中的盘管构成换热表面的一种蓄冷装置。在蓄冷过程中，载冷剂（一般为体积浓度为25%的乙二醇水溶液）在盘管内循环，吸收蓄冷槽内盘管外面水的热量，使得盘管外表面的水逐渐结冰并形成冰层

按取冷方式分，盘管式蓄冷设备有内融冰和外融冰两种方式 （1） 外融冰方式是指在融冰时温度较高的空调回水与冰直接

接触，空调用冷水直接来自蓄冷设备，故不需要二次换热设备，使得来自蓄冷槽的供水温度可低达1℃左右，因此换热效果好、取冷快，但是为了实现快速融冰，蓄冷槽内的水不可完全冻结成冰，水所占的空间达到一半，故蓄冷设备的蓄冰率（IPF）较低，多需容积较大，同时由于盘管外表面冻结的冰层不均匀，易形成水流死角，而使蓄冰槽局部形成永不融化的冰层，所以需采取搅拌措施 ，以促进冰层均匀融化。

（2） 内融冰方式是指空调用冷冻水或二次换热装置中的温度

较高的制冷剂在盘管内循环。通过盘管与盘管外边面的冰层进行热交换，使盘管外的冰层自内向外逐渐融化进

行放冷。但是在取冷过程中，盘管外表面与冰层之间形成薄的水层使得融冰换热热阻增大，形象传热效果，因此内融冰的盘管式蓄冷设备常采用细管和薄冰层蓄冷，内融冰方式的空调系统采用闭式流程，可较为方便经济的处理系统的反复和静压等问题，因而在工程应用中较受欢迎。

盘管式蓄冷设备按盘管材料分为金属盘管和非金属盘管，按盘管的结构形成可分为三种：蛇形盘管、圆形盘管和U形盘管。 1. 蛇形盘管蓄冷设备

蛇形盘管为连续卷焊而成的钢制盘管，外表面热镀锌，盘管经26.67mm，其结构如图7.9所示。蓄冷时管外所形成的冰层厚度约为35mm。盘管可以制成不同长度。盘管放置在蓄冷槽内，蓄冷槽可为钢制、玻璃钢制或钢筋混凝土制，采用80~100mm厚隔热层保温。这种蓄冷设备可采用外隔冰式或内隔冰式取冷。当采用外隔冰方式时，为了融冰均匀，可在盘管下部设置压缩空气管，从管中泵送出空气进行搅拌。但长期送入空气会使装置中水呈弱酸性，对盘管有腐蚀作用。

也可以采用导热塑料生产盘管式蓄冷设备