冰蓄冷空调系统建筑节能论文

一、空调冰蓄冷系统的发展

空调是现代建筑结构的主要组成部分，随着建筑业的快速发展，空调的使用也越来越多，电能消耗逐渐增加。然而空调系统属于高耗能设施，一些发达国家的能耗占国家经济总能耗的30%以上，而空调冷热源能耗占空调总能耗的50%以上，因此不仅造成能源逐渐消耗，而且电力的稳定性也受到很大影响。例如白天人们用电较多，导致电力输送形成用电高峰，而夜晚人们的用电相对较少，则电力输送形成低谷，一些地区电网的峰谷差与这不仅给电力工业带来很大压力，而且造成了其效率的降低，为了提高电力载荷，满足需求负荷量，一些国家主要是采用扩增发电厂基础设施的数量应对用电高峰，然而不能有效解决谷底问题，而且增加了能源的消耗，随着国家能源危机的日益严峻，以及电力峰谷现象的形成，如何解决用电高峰且有效降低能源消耗成为了国家日益关注的问题。配置冰蓄冷系统的空调既是应对这个问题而产生的，它可以有效控制电力的峰谷现象，而且能有效在填补谷底的电能，迄今为止，冰蓄冷空调的应用是有效协调用电峰谷值与维持电力稳定的主要措施，根据资料统计，蓄冷空调技术可以转移空调尖峰用电负荷36.4%-45%，对平衡电网负荷有着显著的作用。在二十世纪30年代，美国为了解决制冷设备造价高问题而研发了工业制冷机，它属于最早的蓄冷空调，随着科技与工业的快速发展，制冷机的造价迅速下滑，导致制冷机市场逐渐变淡，其技术进展缓慢。然而进入20世纪50年代，日本逐渐对制冷机增加了关注，并不断对蓄冷空调进行研发与生产，促使水蓄冷空调在世界上的广泛应用。到20世纪80年代，在美国、日本、加拿大等国家先后有多达50家冰蓄冷系统开发企业，且冰蓄冷系统空调在整个北美的投资额占整个暖通系统总投资的30%左右，并在其他国家得到进一步的研发与应用。如今，冰蓄冷空调在所有空调中逐渐显示其强大的节能优势，并广泛且大量地分布于世界各地，目前美国有五千以上的蓄冷空调系统用于不同建筑物，其蓄冷技术在全美空调上的应用占据了95%以上。我国主要是从21世纪70年代开始应用蓄冷系统空调，最初较多在体育馆建筑中采用水蓄冷空调系统，随后冰蓄冷系统空调的优势而逐渐被广泛应用于各种建筑中。

二、冰蓄冷空调的建筑节能

对于冰蓄冷系统空调的建筑节能而言，可以从冰蓄冷空调对建筑能耗的经济性角度以及电力的稳定性角度进行分析。基于建筑能耗的经济性，冰蓄冷空调的应用对象可以从宏观层面划分为社会对象与用户对象，首先针对社会层面而言，冰蓄冷空调具有重要的研究价值，同时对社会经济建设与建筑工业等发展都具有很好的促进作用，这一点不言而喻；然而对于用户层面而言，冰蓄冷空调不仅具有实际的应用价值，且具有很好的投资价值，与常规空调相比，虽然冰蓄冷空调在其系统设备本身没有成本优势，但具有较强的工作效率优势，其通过系统优势可降低40%左右功率。然而，冰蓄冷空调并不是在热交换工作中体现其节能优势，因为在冰蓄冷空调系统中，制冷主机一般具有三种类型，即活塞式、螺杆式和离心式，且具有空调和制冰两种工况，其制冷能力一般随着蒸发温度降低而减少，随着冷凝温度降低而提高，通常制冷机组在制冰工况下的容量仅为标定容量的70%左右。统计数据可知，制冷剂出液温度每降低1℃，各制冷机容量大约减少3个百分点，且其制冷工况比空调底，因此冰蓄冷空调在热交换中并不节能。实际上，冰蓄冷空调的主要节能优势体现在电力低谷时刻。用电高峰与低谷形成的峰谷现象是现代电网的特点，随着科技与工业的发展，这种现象也逐渐加剧。据统计，我国大部分城市的用电高峰阶段电量占总电量的30%以上，此时如若根据高峰时段扩建发电厂以匹配电量，则在用电低谷阶段，多数发电厂不能得到有效利用。如根据平局用电负荷扩建发电厂以匹配电网，则在夏季用电高峰时刻即会产生用电负荷超过发电与电力配送设备的供电能力，导致电力频率下滑，当频率减至50Hz以下，就不能有效供电和安全用电。为了满足尖峰用电负荷需要，就必须根据尖峰用电负荷的大小来兴建更多的新电厂。在空调的社会普及率相当高后，如果采用与推广蓄冷空调技术，就可有效地把空调用电的约40％左右的负荷转移到低谷时段，利用其冰蓄冷系统优势通过蓄冰吸收热量，实现建筑节能的效果，从而提高了现有发电设备与输配电网的利用率与效率，改善电力建设的投资效益。

此外，冰蓄能系统除了在建筑节能上给国家带来巨大的经济价值时，也具有良好的社会效益与环境效益。例如推迟或减少发电装机容量，减少环境污染治理费用，减少电网调峰次数、降低发电成本等。本文对其所做的探讨，只是基于现行环境之下，随着未来的发展，还需要广大业界人士的一致努力。

作者:张萍萍单位:沈阳华电制冷工程有限公司