5動(dòng)態(tài)冰漿蓄冰儲(chǔ)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析報(bào)告書(shū)

1、“islurry”蓄冰儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析報(bào)告書(shū)動(dòng)態(tài)冰漿蓄冰儲(chǔ)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析報(bào)告書(shū) “islurry”系統(tǒng)第一篇：動(dòng)態(tài)冰漿蓄冰儲(chǔ)能技術(shù)產(chǎn)生的背景1.1 蓄冰儲(chǔ)能技術(shù)的作為終端節(jié)能的重大意義1.1.1 電力需求與晝夜峰谷電力巨差之間的矛盾隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力需求也迅速增大。雖然在過(guò)去2O年內(nèi)每年均有10000(KW.h)的大中型發(fā)電機(jī)組投運(yùn)， 電力供需之間仍存在著很大的缺口。此外， 電力峰谷差卻日漸拉大，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組沒(méi)有被合理利用，早在2000年時(shí)，我國(guó)晝夜的電力峰谷差已經(jīng)達(dá)到5103 (萬(wàn)KW)【1】 。上海市早在2001時(shí)最大用電峰值1050萬(wàn)(KW)，最大峰谷差已經(jīng)達(dá)到500 (萬(wàn)

2、KW)【2】。 電力需求與晝夜峰谷電力巨差之間的矛盾產(chǎn)生根源有很多，但在民用領(lǐng)域，占據(jù)建筑物能耗40%60%的空調(diào)設(shè)備責(zé)無(wú)旁貸。城市電力電網(wǎng)不僅要滿足平時(shí)正常的用電，還需要滿足高溫時(shí)候，制冷機(jī)組的耗電。特別是在夏季，外界溫度越高，冷負(fù)荷越大，制冷量越大，必然要消耗更多的電能。所以晝夜峰谷電力差就逐漸越拉越大。1.1.2 電力需求與晝夜峰谷電力巨差之間的矛盾的解決辦法對(duì)于用電峰谷差(夏季更為明顯)及最大用電負(fù)荷的逐年增加， 解決電力供需矛盾的途徑有： 增加裝機(jī)容量； 實(shí)行峰谷分時(shí)電價(jià)， 蓄冰儲(chǔ)能技術(shù)； 采用抽水蓄能電站， 目前為常用調(diào)峰方式之一； 壓縮空氣儲(chǔ)能電站； 利用剩余電力驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)壓縮空

3、氣， 儲(chǔ)存壓力能， 到高峰期電力不足時(shí)， 高壓空氣通過(guò)汽輪機(jī)發(fā)電； 燃油或燃?xì)怆姀S：燃油或燃?xì)怆姀S肩停迅速，可在電力高峰期時(shí)迅速開(kāi)啟，補(bǔ)足電網(wǎng)電力不足； 其他電能儲(chǔ)存方式：如超導(dǎo)電感儲(chǔ)能和蓄電池儲(chǔ)能。1.1.3 蓄冰儲(chǔ)能技術(shù)的產(chǎn)生從上面幾種方式來(lái)說(shuō)， 增加裝機(jī)容量。不僅需要巨大的投資，也沒(méi)有從根本上解決電力需求的矛盾，反而使晝夜峰谷電力差不斷增大，造成資源的大量浪費(fèi)；實(shí)行峰谷分時(shí)電價(jià)。這項(xiàng)措施已逐步展開(kāi)，也取得了一些成果，但不能根本解決晝夜峰谷電力差的問(wèn)題，只能是隔靴搔癢；采用抽水蓄能電站， 壓縮空氣儲(chǔ)能電站； 利用剩余電力驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)壓縮空氣， 儲(chǔ)存壓力能， 到高峰期電力不足時(shí)， 高壓空氣通過(guò)

4、汽輪機(jī)發(fā)電； 燃油或燃?xì)怆姀S，這三項(xiàng)技術(shù)還是希望在能源供應(yīng)側(cè)解決矛盾，但投資也是巨大的，1.1.4中做詳細(xì)介紹； 其他電能儲(chǔ)存方式：如超導(dǎo)電感儲(chǔ)能和蓄電池儲(chǔ)能。首先這些技術(shù)還不成熟，停留在理論和實(shí)驗(yàn)階段。即使成功也很難通過(guò)大規(guī)模應(yīng)用來(lái)解決矛盾； 蓄冰儲(chǔ)能技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)不僅僅是蓄冰儲(chǔ)能本身，還結(jié)合了實(shí)行峰谷分時(shí)電價(jià)：在夜間電力低谷、電價(jià)低的時(shí)候，機(jī)組運(yùn)行制冷，將蓄冷介質(zhì)的顯熱或潛熱以冷量的形式存儲(chǔ)起來(lái)，然后再白天電力高峰、電價(jià)高的時(shí)候，停止制冷機(jī)組運(yùn)行，而將儲(chǔ)存的冷量釋放出來(lái)，滿足建筑物空調(diào)或生產(chǎn)工藝的冷負(fù)荷需要，我們稱之為“削峰填谷”。既有效的利用夜間非常低廉的低谷電價(jià)，節(jié)省了高峰時(shí)期的昂貴的

5、電力。不僅減少制冷機(jī)組的裝機(jī)容量，還大大提高發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率，緩解城市電網(wǎng)高峰的用電緊張，如下圖所示：圖一蓄冰儲(chǔ)能轉(zhuǎn)移建筑物高峰用電“節(jié)約高峰電力”：在電力高峰的時(shí)候不耗電、少耗電。這已成為政府和電力管理部門(mén)致力于緩解電力緊缺的積極、重要和長(zhǎng)遠(yuǎn)的措施之一，例如深圳特別規(guī)定蓄冰空調(diào)谷期電價(jià)為0.2884(元/KW.h)，只有電力高峰時(shí)段的20%左右，峰谷電價(jià)為4:1。北京和廈門(mén)等地還出臺(tái)政策：每轉(zhuǎn)移1KW高峰電力，給予500元的補(bǔ)貼。在蓄冰儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展的最好的日本，國(guó)家和電力公司都給予蓄冰儲(chǔ)能技術(shù)的公司優(yōu)惠政策、補(bǔ)助金激勵(lì)措施和強(qiáng)有力的支持。1.1.4 新建電廠與蓄冰儲(chǔ)能表1 新建電站的投資費(fèi)

6、用由表1可見(jiàn)，新建電站投資337510000(元/KW.h)。而采用蓄冰儲(chǔ)能技術(shù)每轉(zhuǎn)移1KW 高峰負(fù)荷增加初投資1000元左右。也就是說(shuō)，將有限的資金投入到蓄冷空調(diào)的建設(shè)中，其產(chǎn)生的移峰效果要比投資建立發(fā)電機(jī)組的效果要好的多。 因此， 用戶需求端采用蓄冰儲(chǔ)能移峰1W 電力需要增加1元投資，而在能源產(chǎn)生側(cè)可以減少310元的建立發(fā)電機(jī)組的投資，使得蓄冰儲(chǔ)能符合能源需求側(cè)管理（DSM） 的要求（DSM 中的一個(gè)重要思想就是將有限的資金投入能耗終端(需求端)的節(jié)能， 其所產(chǎn)生的效益要遠(yuǎn)高于投資能源產(chǎn)生的效益）。這樣，從終端節(jié)能優(yōu)先角度出發(fā)，采用蓄冰儲(chǔ)能，可以為社會(huì)節(jié)約大量的投資【1】，給能源需求側(cè)用戶

7、節(jié)省很多運(yùn)行費(fèi)用。從能源需求側(cè)管理(DSM)角度考慮。建筑節(jié)能即利用有限的資源和最小的能源消費(fèi)代價(jià)來(lái)取得最大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，滿足日益增長(zhǎng)的需求為目標(biāo)。由此可見(jiàn)，從能源需求側(cè)節(jié)能是解決電力需求與晝夜峰谷電力巨差之間的矛盾最佳途徑。而以蓄冰儲(chǔ)能為典型代表的蓄能技術(shù)是實(shí)現(xiàn)能源需求側(cè)管理(DSM)的最好辦法。1.1.5 日本蓄冰儲(chǔ)能概況截至到2003，據(jù)完全統(tǒng)計(jì)，日本在各行各業(yè)需冷場(chǎng)所完成蓄冰儲(chǔ)能案例21329個(gè)，轉(zhuǎn)移高峰電力145萬(wàn)KW，相當(dāng)于一個(gè)大型核電站中一臺(tái)發(fā)電機(jī)的電量【3】。而我國(guó)首個(gè)剛開(kāi)始建設(shè)的海島核電站福建寧德核電站一期四臺(tái)百萬(wàn)KW發(fā)電機(jī)組工程的總投資為512億人民幣。也就是說(shuō)，當(dāng)我們

8、采用能源需求側(cè)管理(DSM)的蓄冰儲(chǔ)能技術(shù)，每轉(zhuǎn)移一萬(wàn)KW的電量，就為社會(huì)節(jié)約約1億人民幣，不僅為用戶節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，還帶來(lái)可觀的社會(huì)效益。但據(jù)完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)截至到2001年才有183個(gè)蓄冰儲(chǔ)能案例。因此，蓄冰儲(chǔ)能技術(shù)，在我國(guó)節(jié)能趨勢(shì)日益嚴(yán)峻的情況下，面臨著前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。1.2 動(dòng)態(tài)冰漿蓄冰儲(chǔ)能是當(dāng)今世界蓄冰儲(chǔ)能領(lǐng)域最先進(jìn)的技術(shù)1.2.1 動(dòng)態(tài)冰漿蓄冰儲(chǔ)能技術(shù)概述動(dòng)態(tài)冰漿蓄冰儲(chǔ)能技術(shù)產(chǎn)生的冰漿是近年來(lái)世界各國(guó)競(jìng)相開(kāi)發(fā)研究的新型介質(zhì)，它是指水溶液降溫至凍結(jié)點(diǎn)溫度以下產(chǎn)生極細(xì)小的冰晶(一般為0.050.15mm)與水的混合物。由于其生成形式類似于雪花，即自結(jié)晶核以三維空間向外生長(zhǎng)而成，生成后

9、成為一種游漿狀的液冰，因此又稱為顆粒流冰、二元冰（binary ice）、深冷冰（deep chill ice）、液冰（liquid ice）、流冰（fluid ice）和可泵送冰（pumpable ice）等。 冰漿具有液體冰的熱力學(xué)物理特性：極好的冷卻性能、高熱容量和流動(dòng)性，從而能達(dá)到極高的制冷效率。與其它介質(zhì)相比，冰漿冷卻速度更快、冷卻效果更好（30%冰漿的制冷容量是7冷凍水的6-10倍且其冷卻溫度更低）。另外由于冰漿優(yōu)異的傳熱性能和6倍于常規(guī)空調(diào)水的熱容量，使得換熱器的型號(hào)、水泵的功率以及相應(yīng)管道、設(shè)備的尺寸等大大減小，從而降低了其初投資與運(yùn)行費(fèi)用。1.2.2 動(dòng)態(tài)冰漿蓄冰儲(chǔ)能技術(shù)與其

10、他主流蓄冰儲(chǔ)能技術(shù)的比較條件比較靜態(tài)冰球式靜態(tài)盤(pán)管式動(dòng)態(tài)冰漿蓄冰儲(chǔ)能1制冰運(yùn)轉(zhuǎn)效率（KW.h/RT-hr）1.21.81.21.611.2（注意：這個(gè)數(shù)據(jù)表示的是單位制冷量消耗的電能，數(shù)值越低，功耗越?。?設(shè)備安裝便利性無(wú)規(guī)格化需搭配主機(jī)套裝化設(shè)備3儲(chǔ)冰槽儲(chǔ)水溫度較低較低極低4冷量釋放速率及靈活性慢慢非?？?儲(chǔ)冰槽空間需求（m3/100RT-hr）8.08.086可用低谷時(shí)間（hr/week）58=4058=4078=567應(yīng)用范圍僅適合空調(diào)僅適合空調(diào)適合所有用冰產(chǎn)業(yè)等8系統(tǒng)維護(hù)、調(diào)試容易復(fù)雜容易9價(jià)格相對(duì)較高相對(duì)較高相對(duì)較低表2 各種制冰方式的對(duì)比注釋：第6項(xiàng)的可用低谷時(shí)間（hr/week）

11、：大部分民用建筑特別是城市的商業(yè)辦公建筑的空調(diào)時(shí)間為周一到周五，無(wú)法將周五、周六晚上的低谷電利用起來(lái)。而動(dòng)態(tài)冰漿蓄冰儲(chǔ)能只需增加蓄冰罐體積就可利用周五、周六晚上的低谷電價(jià)時(shí)段電力進(jìn)行蓄冰儲(chǔ)能，在周一、周二的空調(diào)時(shí)間做全蓄冰，為用戶節(jié)約更多的運(yùn)行費(fèi)用，轉(zhuǎn)移更多的高峰電力。而靜態(tài)盤(pán)管和冰球要利用這兩個(gè)晚上的低谷電，則不僅需要增加原來(lái)的兩倍盤(pán)管和冰球，成本也增加兩倍，從經(jīng)濟(jì)角度而言，根本無(wú)法利用；另外因?yàn)楸P(pán)管和冰球的結(jié)冰需要載冷劑，只是周末兩天才會(huì)用，這增加了靜態(tài)盤(pán)管和冰球的載冷劑回路和融冰回路控制的復(fù)雜性。如表2所示，動(dòng)態(tài)冰漿蓄冰儲(chǔ)能技術(shù)的優(yōu)越性非常明顯，我們將分別在第二篇和第三篇中詳細(xì)比較技術(shù)和

12、經(jīng)濟(jì)的各個(gè)參數(shù)。1.2.3 各種制冰方式產(chǎn)生的冰漿冰漿的制備方式主要有過(guò)冷水式（Supercooled）、刮削式（Scraper type）、冷媒噴射式（Ejector system）、真空式（Vacuum type）、下降液膜式（Falling film type）等基本型式。不同制取冰漿的方式大致可以歸結(jié)為三類：1，片冰式：含有添加劑的水溶液在熱交換面上發(fā)生相變結(jié)冰，當(dāng)結(jié)冰厚度達(dá)到一定厚度的時(shí)候，用機(jī)械刮削的方式或者通過(guò)切換通入熱的冷媒，進(jìn)行冰層與熱交換面的脫離即產(chǎn)生片冰。片冰或進(jìn)行粉碎后與水混合，即產(chǎn)生冰漿。 這種方式目前已經(jīng)推廣應(yīng)用。但從能耗角度，還有比較明顯的不足：（1），冷媒蒸發(fā)溫

13、度低。制冷主機(jī)的冷媒蒸發(fā)溫度都在-15以下，甚至-25。而“islurry”系統(tǒng)的載冷劑溫度在-3。而且不存在著結(jié)冰帶來(lái)的傳熱熱阻。按照制冷機(jī)組一般的推算，蒸發(fā)溫度每下降1，主機(jī)制冷量下降3%計(jì)算，我們的“islurry”系統(tǒng)制冰是主機(jī)的效率至少高出片冰的30%70%。所以相對(duì)于動(dòng)態(tài)冰漿系統(tǒng)而言，現(xiàn)有的片冰和靜態(tài)冰球和盤(pán)管制冰的制冷主機(jī)有近一半能源消耗是浪費(fèi)的。（2），片冰機(jī)一般是整機(jī)形式，上面是制冰的主機(jī)和換熱器，下面為儲(chǔ)冰罐。這種形式的本身就限制了機(jī)組容量：機(jī)組尺寸特別是高度與結(jié)冰的傳熱面之間的矛盾。另外片冰的冰漿需要冰與傳熱面的剝離過(guò)程和冰漿或片冰輸送機(jī)構(gòu)（氣體輸送、履帶或螺旋輸送），降

14、低了系統(tǒng)的可靠性。其中應(yīng)用最廣泛的是以美國(guó)的Paul Mueller、加拿大的Sunwell為代表的刮削式。2，冷媒直接接觸式：將不溶于水、凝固點(diǎn)低的液體或氣體冷卻至零下，然后在容器內(nèi)與水進(jìn)行混合，進(jìn)行液液或汽液熱交換，得到水合物（冰漿），氣體稱之為氣體水合物。這種方式的制冰效率也很高。但是卻存在著致命的缺陷：a，冰漿中含有冷媒（載冷劑）。液體存在著腐蝕性，消耗量也大；氣體冷媒比較昂貴，消耗量大了之后，極大地限制了這種技術(shù)的發(fā)展。b，冷媒不溶于水，并不代表制冰過(guò)程中水中沒(méi)有冷媒，混合傳熱過(guò)程中，少量的水摻和在冷媒中，這就給制冰換熱時(shí)帶來(lái)隱患：造成冰堵。所以需要進(jìn)行冷媒與水的徹底分離，但實(shí)現(xiàn)的技

15、術(shù)難度和成本都很高。另外就是含有冷媒的冰漿在應(yīng)用上受到很多限制，這種冷媒或多或少都是毒性的。 3，過(guò)冷水制冰：將不含任何添加劑的（可食用）水冷卻至零下（-2），水依然是液態(tài)，并換熱器內(nèi)保持穩(wěn)定，當(dāng)水流出換熱器后再進(jìn)行冷量解除即產(chǎn)生冰漿。這項(xiàng)技術(shù)在制冰行業(yè)從技術(shù)和應(yīng)用上都是無(wú)可挑剔，只是零下液態(tài)水是亞穩(wěn)定狀態(tài)，不易保持，造成換熱器冰堵。日本從20世紀(jì)80年代末開(kāi)始研究，已形成了以Takasago和Shinryo等一批規(guī)?；瘧?yīng)用的公司，并且建立了多個(gè)城市區(qū)域供冷站。我們的動(dòng)態(tài)冰漿蓄冷儲(chǔ)能技術(shù)“islurry”系統(tǒng)，在綜合上述各種冰漿制取方法的基礎(chǔ)上，歷經(jīng)三年的研發(fā)，成功地實(shí)現(xiàn)了我國(guó)冰漿制取技術(shù)上的

16、突破，目前已經(jīng)申請(qǐng)了多項(xiàng)專利。而且我國(guó)蓄冰空調(diào)技術(shù)規(guī)范上關(guān)于動(dòng)態(tài)冰漿蓄冰儲(chǔ)能技術(shù)規(guī)范還是一片空白，所以相信我們的“islurry” 系統(tǒng)將有一翻大的作為。圖二（小型樣機(jī)冰漿的產(chǎn)生）第二篇：動(dòng)態(tài)冰漿蓄冰儲(chǔ)能技術(shù)“islurry”技術(shù)分析2.1 動(dòng)態(tài)冰漿蓄冰儲(chǔ)能技術(shù)“islurry”系統(tǒng)介紹2.1.1 動(dòng)態(tài)冰漿蓄冰儲(chǔ)能技術(shù)“islurry”系統(tǒng)組成（如圖三所示） 圖三動(dòng)態(tài)冰漿蓄冰儲(chǔ)能技術(shù)“islurry”系統(tǒng)圖將蓄冰罐中不含任何添加劑、0左右的水經(jīng)過(guò)“islurry”獨(dú)特的冰核去除裝置后，在“islurry”獨(dú)特的熱交換器內(nèi)被冷卻至零下并保持液相，流出后進(jìn)行冷量解除就生成了冰漿。制冷主機(jī)蒸發(fā)器給換

17、熱器提供-3左右的載冷劑。2.1.2 動(dòng)態(tài)冰漿蓄冰儲(chǔ)能技術(shù)“islurry”系統(tǒng)的特點(diǎn) 1，系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單，安全。沒(méi)有龐大的熱交換盤(pán)管或冰球，不用擔(dān)心管道腐蝕和泄漏等隱患；除了主機(jī)和水泵，沒(méi)有其他復(fù)雜機(jī)械部件； 2，系統(tǒng)運(yùn)行可靠。沒(méi)有復(fù)雜的設(shè)備和管路就沒(méi)有復(fù)雜的控制系統(tǒng)； 3，系統(tǒng)效率極高?？梢詮南到y(tǒng)上可以看出，“islurry”系統(tǒng)換熱器內(nèi)保持液態(tài)水的穩(wěn)定狀態(tài)，幾乎沒(méi)有冷量損失的地方。主機(jī)的載冷劑溫度才3，對(duì)于用水（目前在PCM材料中最穩(wěn)定可靠的）進(jìn)行相變儲(chǔ)能技術(shù)來(lái)說(shuō)，制冷效率幾乎是極致； 4，冰漿的制取為低溫送風(fēng)的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了先天條件。采用低溫送風(fēng)后，可大大減小風(fēng)管、水管的尺寸、換熱器的型號(hào)和

18、風(fēng)機(jī)、水泵的功率；空調(diào)末端因?yàn)槔鋬鏊倪M(jìn)出口焓差大，人的熱舒適感增強(qiáng)。國(guó)外應(yīng)用比較典型的、冰漿濃度為30%的空調(diào)系統(tǒng)，冷水的進(jìn)出口溫差為10、焓差為140(kJ/kg)； 5，無(wú)可比擬的釋冷性能、穩(wěn)定可靠的冷源。在釋冷時(shí)，冰的表面積與釋冷的速率成正比，同等質(zhì)量的冰漿的表面積是常規(guī)冰塊的上百倍，片冰的幾十倍。是一些應(yīng)急冷源的最佳選擇：比如用作滅火劑，現(xiàn)有的滅火裝置和噴嘴仍然可以輸送濃度為30%的冰漿溶液，采用冰漿溶液滅火可以使滅火時(shí)間減少一半，同時(shí)使室內(nèi)溫度急劇降低。與水相比，采用冰漿滅火所需的量較少【4】。因?yàn)闃O高的釋冷反應(yīng)速率，也是最可靠的冷源。 6，低廉的成本。相對(duì)于常規(guī)的制冷機(jī)組，我們的

19、“islurry”只增加了一個(gè)“islurry”制冰的熱交換器、一個(gè)“islurry”冰核去除裝置以及管道閥門(mén)和控制系統(tǒng)。7，冰漿應(yīng)用廣泛、靈活。如前所述，不僅因?yàn)楸胁缓魏翁砑觿┖捅鶟{的流動(dòng)性，更主要的是“islurry”系統(tǒng)本身極高的熱交換效率和相對(duì)低廉的成本為其冰漿的廣泛應(yīng)用有了最可靠的保證。冰漿的流動(dòng)性使其在應(yīng)用上幾乎不受到任何限制。 我們歷經(jīng)3年的研發(fā)，以近乎完美的數(shù)據(jù)和穩(wěn)定性能，相對(duì)低廉的成本成功實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)冰漿蓄冰儲(chǔ)能技術(shù)“islurry”系統(tǒng)。相繼成功研發(fā)了小型機(jī)組（6KW）和大中型機(jī)組（200KW）兩個(gè)系統(tǒng)。 圖四 小型樣機(jī)控制界面圖 圖五 小型樣機(jī)實(shí)物圖圖六 200KW樣機(jī)

20、蓄冰儲(chǔ)能蓄冰罐圖2.2 動(dòng)態(tài)冰漿蓄冰儲(chǔ)能技術(shù)“islurry”系統(tǒng)與常規(guī)空調(diào)技術(shù)、靜態(tài)制冰儲(chǔ)能技術(shù)的比較2.2.1 蓄冰儲(chǔ)能技術(shù)與常規(guī)空調(diào)技術(shù)相比是節(jié)能的2.2.1.1 制冰工況額定高速運(yùn)轉(zhuǎn) 制冰工況雖然比常規(guī)空調(diào)制冷工況效率要低一些，一般低30%左右。但是制冰工況是機(jī)組處在最佳工況且高速運(yùn)行，負(fù)荷幾乎不會(huì)有什么波動(dòng)。而常規(guī)空調(diào)工況機(jī)組制冷量是按照全年不保證15天的室外氣象參數(shù)（設(shè)計(jì)日最大負(fù)荷）進(jìn)行設(shè)計(jì)選型的，而這種工況在全年空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行時(shí)間里面，只有15%左右。也就是說(shuō)常規(guī)空調(diào)機(jī)組處于最佳工況運(yùn)行時(shí)間全年只有15%。全年85%的時(shí)間是處于低工況運(yùn)行！而且我們都知道，一天之中環(huán)境冷負(fù)荷幾乎時(shí)

21、刻都在隨著氣象參數(shù)等因素變化，所以機(jī)組在運(yùn)行時(shí)要不斷調(diào)整以適應(yīng)負(fù)荷變化。筆者根據(jù)空調(diào)冷負(fù)荷計(jì)算總結(jié)出：即使是設(shè)計(jì)日（空調(diào)時(shí)間10小時(shí)），也有20%時(shí)間為低負(fù)荷且只有最高負(fù)荷的40%60%，更何況在非設(shè)計(jì)日負(fù)荷下運(yùn)行的情況呢？用個(gè)形象的比喻如下： 蓄冰儲(chǔ)能額定運(yùn)轉(zhuǎn)工況 常規(guī)空調(diào)制冷工況負(fù)荷不穩(wěn)定運(yùn)行圖七 蓄冰儲(chǔ)能工況與常規(guī)空調(diào)制冷工況負(fù)荷不穩(wěn)定工況主機(jī)運(yùn)行對(duì)比如圖七所示，常規(guī)的空調(diào)制冷方式因?yàn)檫\(yùn)行工況的不斷變化，其實(shí)是非常耗電，而且影響機(jī)組性能。但蓄冰儲(chǔ)能時(shí)機(jī)組是額定工況高速運(yùn)轉(zhuǎn)，所以是省電的。2.2.1.2 全負(fù)荷的分時(shí)分量蓄冷與部分負(fù)荷時(shí)的全蓄冷采用蓄冰儲(chǔ)能技術(shù)后，最佳蓄冷率在45.2%左右

22、【10】（筆者經(jīng)多個(gè)案例計(jì)算：此蓄冷率對(duì)不同的案例，誤差在10%以內(nèi)），這不僅意味著在選空調(diào)機(jī)組時(shí)，容量可以減少40%左右，其他系統(tǒng)組成（冷卻塔、水泵、管道、空調(diào)末端等）均可大幅度減少容量或尺寸。還可在部分負(fù)荷的時(shí)間（40%80%）里實(shí)現(xiàn)全蓄冷：1，可以適當(dāng)調(diào)整蓄冰時(shí)間（利用周末休息時(shí)間等非工作時(shí)間的低谷電價(jià)，只需設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)增加蓄冰罐體積）；2，機(jī)組在選型時(shí)，考慮這個(gè)時(shí)候的全蓄冷情況，在常規(guī)機(jī)組減少40%容量的基礎(chǔ)上，稍微增大主機(jī)容量。不僅是削減高峰用電負(fù)荷，還可以為用戶大大減少運(yùn)行費(fèi)用。2.2.1.3 夜間運(yùn)行蓄冰儲(chǔ)能時(shí)，機(jī)組在晚上22點(diǎn)以后運(yùn)行，即使是在炎熱的夏天，深夜的大氣溫度是比白天要

23、低很多的，約10左右,也就是說(shuō)蓄冰儲(chǔ)能機(jī)組的冷凝溫度要比白天常規(guī)的空調(diào)工況冷凝溫度要低10左右。一般情況，在蒸發(fā)溫度相同時(shí)，冷凝溫度每降低1，制冷量增加1.2%。所以蓄冰儲(chǔ)能時(shí)機(jī)組的冷凝溫度要降低10，制冷量增大12%左右，輸入功率減少15%左右，能效比增加30%左右。所以制冷主機(jī)在同一溫度下，制冰工況制冷量比空調(diào)工況低30%，但在實(shí)際運(yùn)行中，夜間溫度低，尤其是晝夜溫差較大的地區(qū)，制冰工況制冷量只是比空調(diào)工況少15%左右。2.2.1.4 可實(shí)現(xiàn)低溫送風(fēng)常規(guī)的空調(diào)制冷機(jī)組，機(jī)組供給末端的冷凍水，一般為7/12，顯熱容量較小，只有21(kJ/kg)。但蓄冰儲(chǔ)能技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)低溫送風(fēng)技術(shù)，即利用夜間儲(chǔ)

24、存的冰，或結(jié)合制冷可以實(shí)現(xiàn)冷凍水25供水，1214 回水：大于10的溫差，熱容量增大，大于40(kJ/kg)。而且我們的“islurry”系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)用冰漿輸送，如20%IPF左右的冰漿，熱容量已經(jīng)高達(dá)120 (kJ/kg)，是常規(guī)空調(diào)5溫差近5倍。根據(jù)常規(guī)DN=18.8（Q/v）0.5,DN冷凍水管道直徑；Q 冷凍水流量V冷凍水流速可計(jì)算得出，1），管道的直徑（保溫材料）縮小將近一半；2），冷凍水泵電機(jī)也大大減少，只有1/8左右；3），空調(diào)末端風(fēng)量大大減少。所有這些不僅僅是尺寸，電機(jī)功率上的減少，更重要的是日后運(yùn)行能耗的大大減低。還可增強(qiáng)人體的熱舒適性。2.2.2 “islurry”系統(tǒng)與傳統(tǒng)

25、靜態(tài)蓄冰儲(chǔ)能技術(shù)相比是節(jié)能的傳統(tǒng)制冰技術(shù)是指靜態(tài)盤(pán)管制冰、片冰、冰球等技術(shù)2.2.2.1“islurry”系統(tǒng)制冰效率高制冰效率高，首先反應(yīng)在蒸發(fā)溫度上，傳統(tǒng)制冰技術(shù)在-10-25，隨著制冰的進(jìn)行，蒸發(fā)溫度逐步降低，制冷效率越來(lái)越低，制冰的最后幾個(gè)小時(shí)只有額定制冰工況的50%（見(jiàn)案例一和案例二）；而我們“islurry”系統(tǒng)蒸發(fā)器出口溫度穩(wěn)定在-3，不會(huì)有任何波動(dòng)。其次，傳統(tǒng)制冰技術(shù)（靜態(tài)盤(pán)管、片冰、冰球）的相變都發(fā)生在傳熱面上，隨著制冰的進(jìn)行，由于結(jié)冰形成的熱阻越來(lái)越大。我們就幾種不同制冰技術(shù)在制冰能力上結(jié)合具體實(shí)際工程案例做個(gè)技術(shù)分析比較。案例一上海海事大學(xué)章學(xué)來(lái)教授2003年7月6日在某

26、醫(yī)學(xué)中心外融冰式冰蓄冷的測(cè)試數(shù)據(jù)【5】該工程4臺(tái)水冷螺桿式冷水主機(jī)，空調(diào)工況，單臺(tái)制冷量為1407(KW)，制冰工況制冷量：914(KW)，是常規(guī)空調(diào)工況的65%?？傂畋芰?500(RT)的蓄冰槽。表3：相關(guān)機(jī)組控制方式表3案例一的相關(guān)控制方式由表3控制方式可知，在制冰模式下從22：00到凌晨6：00這8個(gè)小時(shí)的時(shí)間，只運(yùn)行了兩臺(tái)機(jī)組即2#和4#。由于單制冰工況下單臺(tái)機(jī)組的制冷量為914KW，兩臺(tái)一個(gè)小時(shí)制冰工況下應(yīng)有914x2=1828(KW)（519RT）制冷量，這也就是說(shuō)理想情況下，一個(gè)小時(shí)應(yīng)制的19.644噸含量100%的干冰。但在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，結(jié)冰速度、厚度和均勻性使得機(jī)組COP

27、下降很多。表4為制冰工況運(yùn)行數(shù)據(jù)表4案例一制冰工況運(yùn)行數(shù)據(jù)表5為整理出各個(gè)時(shí)間段內(nèi)的產(chǎn)冰量制冰工況的產(chǎn)冰量時(shí)間段下一時(shí)刻的蓄冰量（RT）上一時(shí)刻的蓄冰量（RT）轉(zhuǎn)移到冰上的冷量（RT）制冰量（）理論制冰量（）制冰能力% 22：0023：005504131375.1819.64426.38%23：0024：007075501575.9419.64430.23%24：001：009637072569.6819.64449.30%1：002：00133696337314.1119.64471.83%2：003：001650133631411.8819.64460.46%3：004：001995165

28、034513.0519.64466.43%4：005：002298199530311.4619.64458.35%5：006：00255422982569.6819.64449.30%共計(jì)8個(gè)小時(shí)214180.99157.15251.53%表5為表4運(yùn)行數(shù)據(jù)整理對(duì)比由表5可知：8個(gè)小時(shí)共蓄冰量2141(RT)，蓄冰率=（2141-413）/4500=38.4%，可以反算出蓄冰槽的體積V=2141*3.52(kJ/kg)*3600/（0.47*335*925kg/ m3）=180 (M3)。所以制冰工況下的顯熱值約為180 M3*1000*4.2(kJ/kg)*12/3600=2576(KW)。

29、制冰工況的總制冷量約為（21413.52）7536+2576=10112KW，顯熱占總制冷量的25%，冰的潛熱值占75%。所以制冰工況主機(jī)的制冷系數(shù)（制冰工況主機(jī)總的制冷量與常規(guī)空調(diào)工況制冷量之比） (10112 KW) /（1407 KW *8*2）=45%，制冰能力（制冰工況主機(jī)中的制冷量與制冰工況應(yīng)有制冷量之比）為10112/（1828 KW *8）=70%。分析：表5中數(shù)據(jù)是制冰量，所以在系統(tǒng)剛開(kāi)機(jī)的幾個(gè)小時(shí)，機(jī)組的冷量大部分以水的顯熱形式儲(chǔ)存起來(lái)，儲(chǔ)冰罐內(nèi)盤(pán)管只是部分結(jié)冰，制冰量雖然少，但主要轉(zhuǎn)化為水的顯熱。但從0點(diǎn)以后機(jī)組的制冰量基本下降到50%70%之間，因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候主機(jī)的制冷量

30、完全跟制冰量成正比，所以可以明顯看到儲(chǔ)冰罐內(nèi)的盤(pán)管結(jié)構(gòu)和結(jié)冰的厚度、速度以及均勻度影響了機(jī)組的COP下降，制冷量的下降到只工況應(yīng)有制冷量的50%70%。我們假設(shè)前三個(gè)小時(shí)主機(jī)的效率體現(xiàn)在水的顯熱階段即100%，主機(jī)制冷量的下降從第四個(gè)小時(shí)之后可以明顯的體現(xiàn)出來(lái)，（見(jiàn)表6）表6主機(jī)制冷效率隨著盤(pán)管結(jié)冰的進(jìn)行不斷下降這與測(cè)試數(shù)據(jù)中表7機(jī)組乙二醇的進(jìn)出口溫度可以有直接的體現(xiàn)。乙二醇溫度下降到-7。溫差有開(kāi)始的3.64，下降制冰結(jié)束時(shí)的2.5。在制冰的最后幾個(gè)小時(shí)，主機(jī)的制冷量因?yàn)榻Y(jié)冰造成的熱阻，損失了40%左右。表7乙二醇進(jìn)出口溫度綜合上海海事大學(xué)章學(xué)來(lái)教授等2003年7月6日在某醫(yī)學(xué)中心的測(cè)試數(shù)據(jù)

31、可以得出以下結(jié)論：1) 在制冰工程中乙二醇的進(jìn)出口溫差受到儲(chǔ)冰罐盤(pán)管上結(jié)冰的影響，熱阻增加，換熱負(fù)荷減少而減?。?) 乙二醇的進(jìn)出口溫度隨著制冰的逐步完成，溫差在逐步變小，說(shuō)明機(jī)組的COP值在不斷下降，也就對(duì)應(yīng)了表4的分析結(jié)果：隨著制冰的深入，結(jié)冰的厚度、速度以及均勻度使得機(jī)組COP下降，制冷量越來(lái)越小。制冰工況主機(jī)的平均制冷系數(shù)（制冰工況主機(jī)的制冷量與常規(guī)空調(diào)工況制冷量之比只有45%，平均制冰能力（制冰工況主機(jī)中的制冷量與制冰工況應(yīng)有制冷量之比）為51%。案例二同濟(jì)大學(xué)的黃潔，王長(zhǎng)慶某大樓冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行性能分析【6】，5 臺(tái)螺桿式(R22) 制冷主機(jī),其中4 臺(tái)雙工況主機(jī)供1 # 地塊,

32、每臺(tái)制冷量: 1 925 (KW)/ 1 239 (KW) (制冷工況/ 制冰工況) ;1 臺(tái)單工況主機(jī)作為基準(zhǔn)系統(tǒng)供2 # 地塊,制冷量為700 (KW)。 此案例用內(nèi)融冰結(jié)構(gòu)。作者于2002年7月18日19：30到7月19日17：30對(duì)主機(jī)進(jìn)行測(cè)試，見(jiàn)表8表8案例二的逐時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)從表8可以得出如下幾個(gè)結(jié)論：1) 隨著制冰的進(jìn)行，乙二醇的回水溫度逐漸下降；溫差越來(lái)越小，回水由20:30時(shí)刻的-1.5下降到04:30時(shí)刻的-3.2，溫差從3.1下降到1.9；2) 制冰工況制冷量由實(shí)際運(yùn)行20:30時(shí)刻的1084 (KW)下降到04:30時(shí)刻的662 (KW)，也就是說(shuō)制冰最后一小時(shí)只有開(kāi)始的6

33、0%。這與案例一種的50%相接近；3) 由于夜間冷凝效果好，此案例機(jī)組在23：30達(dá)到一個(gè)意外的制冷量，說(shuō)明制冷工況本身在夜間由于冷凝效果好，制冷量本身是比原來(lái)只考慮蒸發(fā)溫度的情況下高。冷凝溫度每降低1，制冷量會(huì)提高1.2%。4) 制冰工況主機(jī)的制冷系數(shù)（制冰工況主機(jī)中的制冷量與常規(guī)空調(diào)工況制冷量之比）為（32063-274）(KW)/（1952*4*9）(KW)=45.2%，這個(gè)數(shù)據(jù)與外融冰時(shí)主機(jī)制冰工況的制冷系數(shù)完全一致。5) 計(jì)算結(jié)果由于此案例在冰蓄冷中設(shè)計(jì)比較成功，制冰能力（制冰工況主機(jī)中的制冷量與制冰工況應(yīng)有制冷量之比）為（32063-274）KW/（1239*4*9）=71.3%。

34、6) 能效比EER逐漸減小，由3.47減小到2.27。案例三SNOWKEY雪人的片冰蒸發(fā)器F050S【7】，采用的是內(nèi)刮式制冰方式生產(chǎn)能力為20.8kg/h,其潛熱值為6968 (KJ)，即1.936 (KW)。必要的制冷量為2350(kcal/h)=2.73 (KW)。所以制冰能力（制冰工況主機(jī)中的制冷量與制冰工況應(yīng)有制冷量之比）為1.936/2.7371%。其他型號(hào)比率也是如此。冰片厚度為1.52.2mm。此方法適合小功率的制冰設(shè)備。案例四上海博特【8】是引進(jìn)美國(guó)產(chǎn)業(yè)片冰的領(lǐng)先技術(shù)Vogt ice的先進(jìn)技術(shù)導(dǎo)入熱氣冷媒化霜脫冰的制冰方式結(jié)冰厚度為612mm,。其設(shè)備3610，在6mm厚，蒸

35、發(fā)溫度為-18時(shí)，冷凍能力為143(KW)，若全部轉(zhuǎn)移到含冰率且為100的冰上，應(yīng)制得36.88噸/天,而其產(chǎn)品得制冰能力為23噸/天。制冰能力為23/36.8862.3%。另設(shè)備3672，制冰6mm厚，蒸發(fā)溫度為-18時(shí)，冷凍能力為1055(KW)，若全部轉(zhuǎn)移到含冰率且為100的冰上，應(yīng)制得272.1噸/天，而其產(chǎn)品得制冰能力為167噸/天。制冰能力（制冰工況主機(jī)中的制冷量與制冰工況應(yīng)有制冷量之比）為為167./272.161.4%。案例三和案例四分析案例三：機(jī)械刮冰不存在著改變機(jī)組運(yùn)行工況來(lái)脫冰，相對(duì)而言他的制冰效率要高一些，但是這種制冰方式傳熱面是圓形的，以方便刮冰。但蒸發(fā)溫度極低-20

36、-25。案例四：可以看出導(dǎo)入熱氣冷媒化霜脫冰的制冰方式會(huì)損失機(jī)組的冷量來(lái)導(dǎo)入熱的冷媒和融冰，不僅影響機(jī)組的正常運(yùn)行，還損失了寶貴的制冰時(shí)間，影響制冰效率，蒸發(fā)溫度也低，一般在-15左右?！癷islurry”系統(tǒng)在制冰效率上的幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：1，所有熱交換是有液態(tài)水來(lái)完成，即間接的液液交換，所以不存在著在傳熱面上產(chǎn)生冰層熱阻的可能；2，在制冰時(shí)間內(nèi)不發(fā)生冰堵，也不存在轉(zhuǎn)換運(yùn)行工況，停機(jī)解除冰堵等負(fù)面因素；3，在目前所有大型機(jī)組的制冰方式中，都需要載冷劑來(lái)進(jìn)行中間換熱。一般為-5-10，而我們的“islurry”系統(tǒng)載冷劑是在-2-3，已接近制冰時(shí)載冷劑的極限溫度，所以效率是最高的。我們的“islurr

37、y”系統(tǒng)效率損失只有在蓄冰罐的罐體、管道以及泵的溫升等比可避免的冷量損失，一般10%。如我們研發(fā)200(KW)的“islurry”系統(tǒng)是，流量40t/h，在未作任何保溫的前提下，環(huán)境通過(guò)管道、換熱器與罐體使水從0.2上升到0.4。冷損計(jì)算如下：Q損=(0.24.2kj/kg40 t/h)/3600=9.3(KW)。機(jī)組制冰工況制冷量150(KW)，冷損為6.5%。所以我們的“islurry”系統(tǒng)制冰能力（制冰工況主機(jī)中的制冷量與制冰工況應(yīng)有制冷量之比）為93.5%（未保溫）。按常規(guī)保溫條件下可以避免將近5%冷量計(jì)算，我們的“islurry”系統(tǒng)制冰能力95%，制冰工況主機(jī)的制冷系數(shù)（制冰工況主

38、機(jī)中的制冷量與常規(guī)空調(diào)工況制冷量之比）為0.75（一般主機(jī)制冰工況與空調(diào)工況制冷量之比）93.5%=70.6%，保守計(jì)算取60%。2.2.2.2，“islurry”系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單、穩(wěn)定盤(pán)管制冰系統(tǒng)構(gòu)成雖然簡(jiǎn)單，但系統(tǒng)中管路復(fù)雜：靜態(tài)盤(pán)管結(jié)冰不管是外融冰或者內(nèi)融冰，蓄冰罐內(nèi)需要大量的盤(pán)管。1），蓄冰盤(pán)管對(duì)空間的長(zhǎng)、寬、高有嚴(yán)格要求，蓄冰罐必需放在機(jī)房?jī)?nèi)；2），盤(pán)管內(nèi)或外側(cè)走乙二醇水溶液，乙二醇水溶液本身具有一定的腐蝕性，加上數(shù)量龐大的盤(pán)管，接口太多，發(fā)生泄漏的可能可能性就很大；片冰（刮削式）系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，但機(jī)械刮削部件比較復(fù)雜。制冰的水溶液對(duì)管路、傳熱面和機(jī)械刮冰部件存在著一定的腐蝕性。片冰（冷媒

39、化霜脫冰）系統(tǒng)構(gòu)成比較簡(jiǎn)單，制冰的水溶液對(duì)管路、傳熱面存在著一定的腐蝕性。“islurry”系統(tǒng)1），蓄冰罐內(nèi)沒(méi)有任何盤(pán)管，罐體對(duì)空間幾乎沒(méi)有什么要求；2），載冷循環(huán)和制冰循環(huán)簡(jiǎn)單，幾乎沒(méi)有其他組成部分；3），換熱器內(nèi)是載冷劑與水換熱，液液換熱效率高，內(nèi)沒(méi)有任何接口，不會(huì)有泄漏的隱患。2.2.2.3，“islurry”系統(tǒng)控制簡(jiǎn)單、穩(wěn)定盤(pán)管制冰：雖然系統(tǒng)簡(jiǎn)單，制冰時(shí)候控制簡(jiǎn)單。但由于通?？紤]到載冷劑的腐蝕和經(jīng)濟(jì)性，很少在末端直接進(jìn)行載冷循環(huán)。所以在融冰時(shí)，需要進(jìn)行載冷劑和水進(jìn)行換熱，增大了控制的復(fù)雜性。另由于盤(pán)管制冰，冰塊的釋冷性不好難以保證系統(tǒng)的供水水溫，需要進(jìn)行輔助的措施進(jìn)行融冰，也增加了

40、控制復(fù)雜性。片冰（刮削式）：這種方式的控制在于機(jī)械刮冰部分片冰（冷媒化霜脫冰）：控制復(fù)雜在于化霜脫冰時(shí)需要進(jìn)行冷媒管路的切換“islurry”系統(tǒng)：首先是系統(tǒng)簡(jiǎn)單，不存在解除冰堵和促使傳熱面上冰脫離的問(wèn)題，幾乎不不存在復(fù)雜的控制部件。只有水泵等設(shè)備的起?？刂啤?.2.2.4，“islurry”系統(tǒng)冰漿應(yīng)用廣泛、靈活，使得聯(lián)合區(qū)域供冷站可以成為現(xiàn)實(shí)盤(pán)管、冰球等制冰方式制出來(lái)的冰附在傳熱管或者傳熱面上，無(wú)法進(jìn)行剝離。只能取出冷水進(jìn)行應(yīng)用，這點(diǎn)限制了盤(pán)管、冰球等制冰的發(fā)展。雖然盤(pán)管、冰球等制冰的蓄冷罐內(nèi)冷水（2）的管網(wǎng)輸送能力雖然比常規(guī)的空調(diào)冷凍水（7）大了很多，可以實(shí)現(xiàn)低溫送風(fēng)，但釋冷性差，造成供

41、水水溫不穩(wěn)定。片冰的使用廣泛一些，片冰本身會(huì)從傳熱面上脫離。小型機(jī)組應(yīng)用于超市等小型需冷場(chǎng)所。大型片冰機(jī)的儲(chǔ)罐和制冷機(jī)組一體化，就對(duì)機(jī)房提出很高的層高要求。另片冰的輸送需要很多機(jī)械部件或者人力，前者既不方便，又缺乏可靠性；后者比較麻煩。而“islurry”系統(tǒng)制出的冰漿，首先冰漿是可以流動(dòng)的，冰漿可以取出應(yīng)用，所以沒(méi)有罐體空間尺寸、應(yīng)用場(chǎng)所等要求。 “islurry”蓄冰儲(chǔ)能不僅有小功率，成本低廉的冰漿機(jī)組，還可以在建立區(qū)域的供冷站，將冰漿輸送至分散的冷庫(kù)。；如地鐵可以實(shí)現(xiàn)集中供冷，冰漿輸送至鄰近站點(diǎn)，省去部分站點(diǎn)的機(jī)房建設(shè)；LNG冷量轉(zhuǎn)化為冰漿進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸送，按每噸LNG釋放830兆焦耳冷量

42、計(jì)算，可以制出30%IPF冰漿8噸，輸送冷量230KW；蔬菜水果保鮮，但蔬菜水果的地域性、季節(jié)性、多樣性、高品質(zhì)要求與淡旺季節(jié)的調(diào)節(jié)矛盾十分突出，其中主要原因是保鮮技術(shù)的落后；此外，啤酒、牛奶的工藝?yán)鋮s、冷鮮肉、禽加工的冷卻殺菌等為冰漿的應(yīng)用提供了廣闊的舞臺(tái)。其次，“islurry”系統(tǒng)可以增加蓄冰時(shí)間，如1.2.2表格下注釋所示。在相同的工程案例中，“islurry”系統(tǒng)可以增加蓄冰時(shí)間和利用一切可以用的制冰時(shí)間，只需增加蓄冰罐，哪怕臨時(shí)增加也沒(méi)問(wèn)題，因?yàn)楸鶟{可以流動(dòng)。但靜態(tài)的盤(pán)管和冰球不管從技術(shù)還是經(jīng)濟(jì)角度都不能實(shí)現(xiàn)，首先增加蓄冰時(shí)間意味著增加盤(pán)管和冰球，而盤(pán)管和冰球的成本是和蓄冰量是直接

43、關(guān)聯(lián)的，如1.2.2注釋所述，利用周五、周六晚上低谷電力，就意味著增加原來(lái)2倍的蓄冰量?！癷slurry”系統(tǒng)只需增加罐體成本，幾乎可以忽略不計(jì)，而靜態(tài)盤(pán)管和冰球卻需要2倍于原來(lái)的盤(pán)管和冰球，成本自然增加原來(lái)的2倍；而且盤(pán)管和冰球需要載冷劑，在控制上難易實(shí)現(xiàn)。第三，制冰的水是可食用水，不論是食品、工業(yè)冷卻還是建筑空調(diào)蓄冷，都可以放心使用；冰漿因?yàn)榫薮蟮谋砻娣e使得其釋冷性是其他冰無(wú)法比擬的；第四，釋冷速率快，不僅是可靠的應(yīng)急冷源，也是最可靠的蓄冷介質(zhì)；冰漿細(xì)小，可以充分的接觸需冷物質(zhì)或工藝過(guò)程，給予全面的需冷所求，這也是其他冰形式無(wú)法做到的。 最后20%30%冰漿的輸送，使得城市的區(qū)域供冷供熱站

44、的實(shí)現(xiàn)有了最根本的技術(shù)基礎(chǔ)。清華大學(xué)的朱穎心教授和江億教授在2008年第38卷第1期暖通空調(diào)上發(fā)表文章區(qū)域供冷系統(tǒng)的能耗分析【9】，對(duì)日本新宿新都心燃?xì)鉄狳c(diǎn)冷三聯(lián)供DHC（區(qū)域供冷站）系統(tǒng)分析，認(rèn)為此系統(tǒng)供回水分別為6/14，8溫差太小，加上冷水泵的高電耗，導(dǎo)致管網(wǎng)的冷損失（0.8溫升），不可接受，最后得出結(jié)論：因?yàn)閰^(qū)域供冷站供回水溫差小于10，加上輸配水泵電耗加熱冷水帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng)，不適宜推廣大規(guī)模區(qū)域供冷。但我們“islurry”流動(dòng)冰漿蓄冷儲(chǔ)冰技術(shù)的成熟，使得大規(guī)模區(qū)域供冷成為可能：1，冰漿輸送技術(shù)；輸送20%30%冰漿技術(shù)已在國(guó)內(nèi)外都有大量的研究，是可行的。30%冰漿輸出，10供回水溫

45、差，就使得管網(wǎng)的單位輸送密度等于140（kJ/kg），相當(dāng)于供回水33的溫差。即使水泵電耗加熱冷水帶來(lái)0.8的溫升，也只有2.4%的冷損。所以采用“islurry”蓄冰儲(chǔ)能技術(shù)，大規(guī)模城市區(qū)域供冷站的推廣完全沒(méi)有技術(shù)難題；2，我國(guó)北方冬季進(jìn)行的區(qū)域供熱站，一般才有蒸汽，故單位管網(wǎng)的輸能密度大，但還有一點(diǎn)值得更加注意，那就是管網(wǎng)本身的能量損失。架空管道，外界的空氣是零下十幾度，管內(nèi)100以上的蒸汽，熱量損失不會(huì)??；即使埋地，但地表下2、3米的位置，因?yàn)橹車(chē)寥赖木薮笕萘浚昊臼潜３衷?左右；對(duì)供熱而言，也存在100以上的溫差。但對(duì)供冷而言，幾乎是天然的保溫層，對(duì)于0的冰水混合物供水管道只有7

46、溫差，10回水有3溫差，是供熱管道溫差的十幾分之一。正如朱穎心教授和江億教授分析的日本新宿新都心燃?xì)鉄狳c(diǎn)冷三聯(lián)供DHC（區(qū)域供冷站），這種電熱冷三聯(lián)合的能源站點(diǎn)已在日本有很多應(yīng)用。而我國(guó)幾乎一片空白。2.2.3 “islurry”系統(tǒng)與傳統(tǒng)蓄冰儲(chǔ)能技術(shù)分析總結(jié) 綜合前面不同制冰方式的技術(shù)分析，就制冰工況的制冷系數(shù)、制冰能力、系統(tǒng)構(gòu)成和系統(tǒng)的控制技術(shù)比較如表9所示制冰方式盤(pán)管制冰外融冰盤(pán)管制冰內(nèi)融冰小型片冰大型片冰Muller“islurry”制冷系數(shù)60%60%50%60%制冰能力70%75%71%75%90%系統(tǒng)構(gòu)成大量盤(pán)管管道腐蝕泄漏大量盤(pán)管 管道腐蝕泄漏機(jī)械刮冰傳熱面、機(jī)械腐蝕簡(jiǎn)單傳熱面

47、、機(jī)械腐蝕簡(jiǎn)單系統(tǒng)控制融冰需要輔助手段融冰需要輔助手段刮冰機(jī)構(gòu)控制冷媒切換控制簡(jiǎn)單設(shè)備起停應(yīng)用冷水冷水片狀冰，輸送需要人力物力片狀冰，輸送需要人力物力冰漿，1，可食用；2，流動(dòng)性；3，可以增加蓄冰時(shí)間；4，釋冷速率高；5，區(qū)域供冷站表9不同制冰方式的技術(shù)比較制冷系數(shù)：制冰工況主機(jī)中的額定制冷量與常規(guī)空調(diào)工況制冷量之比制冰能力：制冰工況主機(jī)中的實(shí)際制冷量與制冰工況額定制冷量之比第三篇：動(dòng)態(tài)冰漿蓄冰儲(chǔ)能技術(shù)“islurry”經(jīng)濟(jì)分析 蓄冰儲(chǔ)能技術(shù)從經(jīng)濟(jì)性考慮的核心：蓄冰儲(chǔ)能系統(tǒng)初投資Mx相對(duì)于非蓄冰儲(chǔ)能系統(tǒng)初投資Mn，增加的費(fèi)用I。以及兩種情況下全年的運(yùn)行費(fèi)用Ex和En，運(yùn)行減少的費(fèi)用(電費(fèi)收益)

48、E。投資回收期Th.s=（I/ E。）, Th.s值越小，這說(shuō)明這種制冰方式的經(jīng)濟(jì)性就越強(qiáng)。3.1 動(dòng)態(tài)回收期的數(shù)學(xué)模型動(dòng)態(tài)回收期考慮了資金的時(shí)間價(jià)值，它是從投資開(kāi)始到方案凈現(xiàn)值等于零的年限。一般情況下，系統(tǒng)每年的收益變化不大。均為E（元/年）。所以投資開(kāi)始到方案凈現(xiàn)值等于零的年限可以如下公式表示： I 蓄冰儲(chǔ)能系統(tǒng)初投資增加的費(fèi)用 元E 蓄冰儲(chǔ)能系統(tǒng)每年電費(fèi)收益 元/年s 折現(xiàn)率 T 蓄冰儲(chǔ)能系統(tǒng)投資回收年限 年可得投資回收期計(jì)算公式如下3.2 蓄冰儲(chǔ)能系統(tǒng)初投資增加費(fèi)用I3.2.1 幾個(gè)基本假設(shè)1，蓄冰儲(chǔ)能系統(tǒng)與非蓄冰儲(chǔ)能系統(tǒng)制冷主機(jī)在空調(diào)工況時(shí)性能系數(shù)相同，COPx=COPn=COP；C

49、OP 常規(guī)空調(diào)工況機(jī)組性能系數(shù)x 蓄冰儲(chǔ)能系統(tǒng)n 非蓄冰儲(chǔ)能系統(tǒng) 2，只考慮兩段電價(jià)情況； 3，負(fù)荷末端設(shè)備投資兩種情況相同，暫不考慮低溫輸送等情況。 4，蓄冰時(shí)間為8小時(shí)，空調(diào)時(shí)間為10小時(shí)。3.2.2 蓄冰儲(chǔ)能系統(tǒng)初投資增加費(fèi)用I的數(shù)學(xué)模型I=Mx-Mn=cA+d(Rx-Rn)+（Fx-Fn） =cA+d(Rx-Rn)+ （mPx- mPn）=cfQ+d(Rx-Rn)+ （mRx/COP- mRn/COP）Mx 蓄冰儲(chǔ)能系統(tǒng)初投資，元Mn 非蓄冰儲(chǔ)能系統(tǒng)初投資，元c 單位容量蓄冷系統(tǒng)初投資，元/(KW.h)A 分量蓄冷量 KW.hd 單位容量制冷系統(tǒng)初投資，元/(KW.h)R 制冷機(jī)容量

50、KWF 系統(tǒng)總的電力增容費(fèi) 元 m 每千瓦用電的電力增容費(fèi) 元/(KW.h)P 系統(tǒng)總的配電容量 元 f 蓄冷率 元 Q 總的冷負(fù)荷 元 3.2.3 蓄冰儲(chǔ)能系統(tǒng)初投資增加費(fèi)用I 按照3.2.2建立的蓄冰儲(chǔ)能系統(tǒng)初投資增加費(fèi)用I數(shù)學(xué)模型，結(jié)合實(shí)際引進(jìn)幾個(gè)基本參數(shù)，就可得到蓄冰儲(chǔ)能系統(tǒng)初投資增加費(fèi)用I。首先參照上海交通大學(xué)胡鳴若博士在蓄冷率與冰蓄冷空調(diào)經(jīng)濟(jì)性諸因素的關(guān)系【10】中得出蓄冰率f=45.2%，筆者曾參照我國(guó)多個(gè)設(shè)計(jì)案例，認(rèn)為這個(gè)數(shù)據(jù)與實(shí)際工程偏差10%。3.2.3.1 幾個(gè)基本參數(shù)序號(hào)項(xiàng)目名稱參數(shù)1單位容量蓄冷系統(tǒng)初投資c 國(guó)產(chǎn)/進(jìn)口122.4/170 元/(kW.h)2單位容量制冷

51、系統(tǒng)初投資d700 元/kW3空調(diào)工況時(shí)的性能系數(shù)COP44制冰工況時(shí)的性能系數(shù)COP*35每千瓦用電量電力增容費(fèi)m（深圳）650 元/(kW.h)6制冰工況制冷機(jī)容量變動(dòng)率k0.7注: 表中數(shù)據(jù)取自文獻(xiàn)9.3.2.3.2 傳統(tǒng)靜態(tài)盤(pán)管蓄冰儲(chǔ)能系統(tǒng)（不考慮冷損）初投資增加費(fèi)用I將3.2.3.1參數(shù)代入3.2.2蓄冰儲(chǔ)能系統(tǒng)初投資增加費(fèi)用I公式，可簡(jiǎn)化如下：I=Mx-Mn=cfQ+d(Rx-Rn)+ （mRx/COP- mRn/COP） =122.445.2%Q+700（Rx-Rn）+650 (Rx- Rn)/4公式中Rx容量首先不考慮冷損，即機(jī)組制冰工況的容量變動(dòng)率k=0.7（純理論值），蓄冷

52、時(shí)間一般為8小時(shí)?？傻肦x=（45.2%Q）/(80.7)=8.07%Q。（總負(fù)荷為10個(gè)小時(shí)空調(diào)時(shí)間）而常規(guī)空調(diào)一般按10小時(shí)計(jì)算冷負(fù)荷時(shí)，機(jī)組容量在（10%15%）Q之間，取12% Q。則可得傳統(tǒng)靜態(tài)盤(pán)管蓄冰儲(chǔ)能系統(tǒng)初投資增加費(fèi)用I與總冷負(fù)荷之間的關(guān)系1，國(guó)產(chǎn)蓄冰盤(pán)管I= Mx-Mn=122.445.2%Q+700（Rx-Rn）+650 (Rx- Rn)/4 =122.445.2%Q-7003.93%Q -650 3.93%Q /4 =21.44Q（元）(國(guó)產(chǎn)蓄冰盤(pán)管、不考慮機(jī)組制冰工況下COP損失)如表10所示表10傳統(tǒng)靜態(tài)盤(pán)管蓄冰儲(chǔ)能初投資增加量與設(shè)計(jì)日總負(fù)荷的關(guān)系 2，進(jìn)口（）蓄冰盤(pán)

53、管而我國(guó)現(xiàn)在大部分的蓄冰儲(chǔ)能工程均采用進(jìn)口盤(pán)管如BAC，單位蓄冷量170(元/KW)。則初投資增加量I=17045.2%Q-7003.93%Q -650 3.93%Q /4 =43.46Q（元）(BAC蓄冰盤(pán)管、不考慮機(jī)組制冰工況下COP損失)是國(guó)產(chǎn)蓄冰盤(pán)管將2倍。3.2.3.3 傳統(tǒng)靜態(tài)盤(pán)管蓄冰儲(chǔ)能系統(tǒng)（考慮冷損）初投資增加費(fèi)用I 將第二篇中實(shí)測(cè)靜態(tài)盤(pán)管制冰工況制冷系數(shù)45%代替 3.2.3.2中的K值。Rx=（45.2%Q）/(80.45)=12.6%Q1，國(guó)產(chǎn)蓄冰盤(pán)管I= Mx-Mn=122.445.2%Q+700（Rx-Rn）+650 (Rx- Rn)/4 =122.445.2%Q+7

54、000.6%Q +650 0.6%Q /4 =60.51Q（元）(國(guó)產(chǎn)蓄冰盤(pán)管、考慮機(jī)組制冰工況下COP損失)是不考慮損失時(shí)候的2.82倍。2，進(jìn)口（）蓄冰盤(pán)管I= Mx-Mn=17045.2%Q+700（Rx-Rn）+650 (Rx- Rn)/4 =17045.2%Q+7000.6%Q +650 0.6%Q /4 =82Q（元）(BAC蓄冰盤(pán)管、考慮機(jī)組制冰工況下COP損失)是不考慮損失時(shí)候的1.9倍，是國(guó)產(chǎn)蓄冰盤(pán)管考慮損失時(shí)候的1.36倍。3.2.3.4 PALL Muller大型片冰機(jī)蓄冰儲(chǔ)能的初投資增加量IPALL Muller大型片冰機(jī)的初投資增加量I與傳統(tǒng)靜態(tài)蓄冰儲(chǔ)能系統(tǒng)的區(qū)別：PALL Muller沒(méi)有靜態(tài)的大量盤(pán)管，取而代之的是機(jī)械刮冰和冷媒切換脫冰；相當(dāng)于將制冰換熱器與主機(jī)做成一體化。所以單位蓄冷量?jī)r(jià)格約為140元/(kW.h)a,首先按純理論的機(jī)組制冰工況容量變化率K=0.7計(jì)算，PALL Muller的