1、冰蓄冷原理 冰蓄冷是指在制冷負荷較低或用電低谷、廉價電費時段制冰蓄冷,在制冷負荷較高或用電高峰與平價時段融冰釋冷,滿足制冷負荷需求。冰蓄冷在蓄冷分類中屬于潛熱蓄冷,相對于水蓄冷等顯熱蓄冷方式,單位體積的蓄冷容量大,蓄冷設備體積小,占地面積小,保溫面積小,整體能量損失小。
2、冰蓄冷的作用
1)移峰填谷,改善國家用電結構
應用冰蓄冷技術,可以在夜間滿負荷運行制冷機組,將常規用電負荷從白天的高峰期移入夜間的低谷期,緩解了日益增長的電力需求對現有電力設備的壓力,將對電力供應和國民生產帶來顯著的效益。
2)可擴大系統供冷量
以現有的空調系統為例,有的僅在白天供冷,如寫字樓、工廠及商場等,在這種情況下,對想擴大空調區域使用面積的用戶,只需設置與送冷負荷相匹配的蓄冷設備,并利用低谷時段進行蓄冷,就能達到不增加制冷機組而又能擴大空調區域使用面積的目的。對于食品快速冷卻行業也是同樣的道理。
3)減少制冷機組容量,提高制冷效率
由于一般制冷設備容量都是根據最高制冷負荷設計的,而制冷高負荷期相對整個制冷周期又較短,故此,多數制冷機組的負荷率都較低,效率較低。采用冰蓄冷后,尤其是制冷負荷比較集中或波動較大的場合,制冷機組裝機容量可大幅減小。又由于蓄冰時制冷機組滿負荷運行,現有運行狀況可得以改善,提高制冷效率,降低能耗,整個制冷系統運行狀態將更加穩定。而且,夜間環境溫度的降低會使制冷設備的制冷量有所提高、能耗有所降低。
4)可以應對緊急停電事故
冰蓄冷系統在緊急停電時可作為應急備用冷源,只需自備發電設施發電啟動用電量很小的水泵融冰即可繼續供冷,使整個制冷系統受到停電事故的影響有限。
5)經濟效益顯著
采用冰蓄冷,不僅由于減小制冷機組裝機容量而減小電力設備投資,如變壓器、配電柜及自備發電設施等,整套制冷系統的輔助設備及輔件也都減小,制冷機房面積減小。綜合比較后,相對于常規設備配置,冰蓄冷系統的初投資增加有限。按電力公司分時計價的電價結構,設計合理的模式運行冰蓄冷系統,電費節省可觀;制冷設備總體配置減小,制冷系統運行維護費用降低;緊急停電時自備發電量很少,節省了高額的自備發電費用;由于融冰時溫度較低,配合大溫差系統時,空調系統設備、風道投資降低可觀。長年運行,企業用戶綜合運營成本將大幅降低,經濟效益十分可觀。
6)節能減排,符合國家大政方針
2009年12月7-18日在丹麥首都哥本哈根召開的世界氣候大會使全球氣候惡化的問題更加突出的呈現在世人面前,中國在本次會議中做出了高調承諾。
由于冰蓄冷對空調電力使用的“移峰填谷”,使整個電網負荷趨于均衡化,夜間電站發電量使用率大大提高,減少了低谷電力的浪費,等效于節省了能源、減少了二氧化碳溫室氣體和硫化物等污染性氣體的排放。
3、冰蓄冷的應用發展史
美國早在1930年就開始把冰蓄冷應用在空調系統。到20世紀80年代初,冰蓄冷開始得到廣泛應用。20世紀90年代,日本開始大力發展冰蓄冷,并使之迅速替代了水蓄冷在蓄冷領域的領先地位。
除美國、日本之外,在英國、加拿大、德國、澳大利亞等國,冰蓄冷技術都得到了廣泛應用。我國對冰蓄冷的發展始于20世紀80年代中期,最早始于1984年,在臺灣建成第一個冰蓄冷空調系統。現在,國內對冰蓄冷系統的發展和應用越來越廣泛,技術逐漸成熟并在某些方面達到了國際領先水平。
4、冰蓄冷的應用領域
1)商業、民用建筑空調
如:辦公室 、商店、電影院、學校、大學、賓館、醫院、博物館、機場、制造車間等。
2)大型區域集中供冷
如:冷站集中布置,用冷區域及用冷時間較分散的行業。
3)工業冷凍、食品加工,特別是加工過程冷卻,短時間內制冷、冷負荷波動大的地方
如:小型釀酒廠、牛奶車間、牛奶農場、奶酪車間、飲料車間、食品加工車間、低溫房間、食品快速冷卻、化工廠、制藥廠等。
4)電力發電工程
5、冰蓄冷的形式分類
從制冷系統構成上分類,可分為直接蒸發式和間接冷媒式。所謂直接蒸發式,是指制冷系統的蒸發器直接用作制冰元件,如盤管外結冰、制冰滑落式等;所謂間接冷媒式,是指利用制冷系統的蒸發器冷卻冷媒,再用冷媒進行制冰。
根據制冰方式的不同,可分為靜態制冰和動態制冰兩種。靜態冰蓄冷系統冰的制備和融化在同一位置進行,蓄冷設備和制冰部件為一體結構,具體形式有冰盤管式、完全凍結式、密封件式等多種形式;動態冰蓄冷系統冰的制備和融化不在同一位置進行,制冷機和蓄冰槽相對獨立,如滑落式制冰和冰晶式系統。
中機能源開發的“板冰/冷水機組”用在冰蓄冷系統時為直接蒸發式的動態制冰,是動態冰蓄冷系統。