中國蓄冷技術(shù)現(xiàn)狀與展望講座

中國蓄冷技術(shù)現(xiàn)狀與展望

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自古以來，人們就懂得使用和儲存天然冰來保存食物或改善環(huán)境。早在公元前一千年以前，我國勞動人民已采用天然冰進行食品冷藏和防暑降溫。早在《詩經(jīng)，幽風(fēng)》中就曾記載“二日鑿冰沖沖，三日納于凌陰”的詩句；《左傳》等書中也談及冰房窖冰，總管藏冰，出冰的“凌人”，并有“鑒如缶，大口以盛冰，置食物于中，以御溫氣”的記載；《大暑賦》曾記載“積素冰于幽館，氣飛結(jié)而為霜”

。它說明我國利用天然冰來制冷有著悠久的歷史，一直延用至今。但是用天然冷源制冷受著季節(jié)性、地區(qū)性和貯存條件的限制，且又達不到0

℃以下的低溫。北京首都體育館建成于1968年，原設(shè)計空調(diào)冷源利用北京西郊較豐富的地下水，由兩口深井汲取14℃的深井水。事隔20多年，北京的地下水資源日益緊張，繼續(xù)以深井水作為空調(diào)冷源已經(jīng)不可能。因此，首都體育館決定建造冷凍機房作為空調(diào)冷源，而且要求設(shè)置蓄冷水池，蓄冷水池容積為856m3，?t取8℃。

我國改革開放以來，國民經(jīng)濟迅速發(fā)展，社會生產(chǎn)力，綜合國力和人民生活水平都有較大的提高。城市中新建了大量具有集中空調(diào)的賓館，辦公大樓和大規(guī)模商業(yè)中心。最近幾年氣候變暖，以及人民生活水平提高，居民安裝空調(diào)增多，使集中空調(diào)和居民空調(diào)的制冷負荷用電占整個城市用電的比例上升，電力供應(yīng)高峰不足而低谷過剩的矛盾相當(dāng)突出，電網(wǎng)負荷率下降。僅靠建新電廠增加供電能力來解決難以辦到。今年，全國雖然新增投產(chǎn)發(fā)電機組達到6500萬千瓦，總裝機容量將超過5億千瓦，但是這些新增機組大部分都在下半年投入運行，今年夏季用電高峰期間，全國電力供需形勢依然吃緊，國家電網(wǎng)公司系統(tǒng)預(yù)計最大缺口在2500萬千瓦。中國政府部門實行了電力供應(yīng)峰谷不同電價政策，采用需求側(cè)管理（DSM）的水蓄冷、冰蓄冷技術(shù)來達到削峰填谷，是緩解電力建設(shè)和新增用電矛盾的有效的解決途徑之一。各地區(qū)也出臺了各項有關(guān)促進蓄冷空調(diào)工程發(fā)展的政策，推動了蓄冷空調(diào)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。最近中國政府要求切實加強資源節(jié)約工作，建設(shè)節(jié)約型社會。其中突出強調(diào)節(jié)約用電，要求各單位合理設(shè)置室內(nèi)溫度。2005年6月國家電網(wǎng)公司在南京召開“應(yīng)對空調(diào)負荷措施技術(shù)交流會”，會上指出繼續(xù)大力推廣蓄冷空調(diào)技術(shù)，充分運用價格杠桿鼓勵用戶采用蓄冷空調(diào)。隨著各地峰谷電價實施范圍的進一步擴大和峰谷電價比的加大，為電力蓄能技術(shù)的推廣應(yīng)用提供了更為有利的條件。

一方面，隨著峰谷電價比的加大，用戶側(cè)采用電力蓄能技術(shù)將大大減少其空調(diào)運行費用，降低用電成本，提高企業(yè)效益。另一方面，采用蓄能空調(diào)技術(shù)移峰填谷，有利于提高電網(wǎng)負荷率和電網(wǎng)的安全經(jīng)濟運行。電力蓄能技術(shù)不僅僅是應(yīng)對當(dāng)前電力供應(yīng)緊張形勢的有效手段，而且即便在今后電力供求平衡時期，電力蓄能技術(shù)仍然是DSM重要的移峰填谷技術(shù)措施。

我國從九十年代初,開始建造水蓄冷和冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng),至今已有建成投入運行和正在施工的工程400個(還有一些工程正在洽談中，未統(tǒng)計在內(nèi)),分布在4個直轄市和17個省,全國2/3的省市（21省市）都建造了蓄冷空調(diào)系統(tǒng)，見表1。

表1全國蓄冷空調(diào)項目數(shù)量統(tǒng)計

按地區(qū)分

地區(qū)北京上海天津重慶浙江江蘇山東湖南湖北河南河北廣東江西廣西四川福建安徽山西遼寧陜西甘肅總計冰蓄冷542361634826102071219942011928111363水蓄冷732

111

2171

1

1

37合計612681634827112171221

92121111029111400蓄冷空調(diào)實績最多的依次是浙江?。?3項）、北京市（61項）、江蘇省（48項）、山東?。?7項）和上海市（26項）已建的蓄冷空調(diào)工程主要是集中在城市建設(shè)和經(jīng)濟發(fā)展迅速、同時電力緊缺的北京市和東南沿海。預(yù)計今后中國這種技術(shù)將會在更廣大的地區(qū)得到應(yīng)用和推廣。

我國在開始發(fā)展水蓄冷和冰蓄冷空調(diào)工程時,就采取引進、吸收、消化國外先進技術(shù)，同時發(fā)揮我們中國人的聰明智慧，雖然我們只經(jīng)歷十幾年的工程實踐，已有不少工程具有先進水平。我國水蓄冷空調(diào)工程37個，采用了十幾項專利技術(shù)，載冷體工作溫差達8-10℃，甚至更大，使蓄冷密度由原來的5.8KW/M3提高到11.6KW/M3或更大，由此使蓄冷水槽的容積大大減少，工程造價、傳熱損耗乃至載冷體輸送功耗也隨之減小，尤其在建筑物附近有空地可建蓄冷水槽或已有的消防水池可利用時，更有其推廣使用的價值。廣西近幾年來采用水蓄冷空調(diào)工程較多。

上海浦東機場二期候機樓（405,000m2）的能源中心，采用了水蓄冷系統(tǒng)作為冷源的方案?？偹罾淞繛?06,696RTh，共用4個水蓄冷罐，每個水蓄冷罐直徑為26m，高為22m。冷水機組共有10臺，每臺制冷量為2,000RT，供冷水溫度為4OC，回水溫度為12OC，；冷卻水供回水溫度為32/38OC。這個工程采用水蓄冷比采用冰蓄冷方案要減少初投資3,000萬元，而且蓄冷量還要大。由于采用大溫差，系統(tǒng)管道投資減少，因此，水蓄冷比采用常規(guī)電制冷方案的初投資亦少。另外，三個方案中水蓄冷方案的運行費用最少。

我國冰蓄冷空調(diào)工程363個，不僅采用美國BAC、FAFCO、CALMAC、MUELLER、CRYOGEL和法國CIAT的先進蓄冰設(shè)備，我國北京西冷、清華同方、浙江華源和浙江國祥等也開發(fā)有自己特色的蓄冰設(shè)備.

表2全國蓄冷空調(diào)項目數(shù)量統(tǒng)計

按蓄冰設(shè)備分

蓄冷設(shè)備BACFAFCOCIATCALMACMUELLERCRYOGEL浙江華源（蕊心冰球和小圓冰球）浙江華源（導(dǎo)熱塑料盤管）浙江國祥清華同方北京西冷水蓄冷其它項目總數(shù)6318101145581363275374圖1全國蓄冰空調(diào)項目按蓄冰設(shè)備統(tǒng)計

北京西冷清華同方浙江國祥浙江華源圖2全國蓄冰空調(diào)項目按蓄冰量統(tǒng)計

我國已經(jīng)建成的蓄冷空調(diào)工程特點:

(1)我國已建成的水蓄冷和冰蓄冷空調(diào)工程，由于精心設(shè)計、精心施工、精心運行，不僅保證了工程質(zhì)量，達到了設(shè)計要求，在削峰填谷、減少運行費用方面也起到了積極的作用.有的工程在用電高峰時段可以不開主機,對削峰作用很大。(2)由于蓄冰儲能提供了低溫冷源，為低溫送風(fēng)技術(shù)的利用創(chuàng)造了有利條件。蓄冰技術(shù)與低溫送風(fēng)技術(shù)的結(jié)合，既可以有效地使峰谷差減小，又可省能與節(jié)省初投資，它是目前國際HVAC&R行業(yè)公認的值得推廣應(yīng)用的技術(shù)。中國十分注意發(fā)展低溫送風(fēng)技術(shù)，已經(jīng)在14個冰蓄冷空調(diào)工程中采用了大溫差和低溫送風(fēng)系統(tǒng)（表3）。序號名

稱建筑面積m2蓄冷量RTh

蓄

冰

設(shè)

備1國家電力調(diào)度中心80,0007,120美國BAC-TSU-972M型2上?？萍汲?6,0009,240美國BAC-TSU-920MS型3西北電力集團公司調(diào)度通訊樓35,0003,564美國BAC-TSU-594MS型4西安咸陽國際機場候機樓52,00013,680美國BAC-TSC-380M型5四川郵政管網(wǎng)中心大樓56,7307,616美國BAC-TSC-238M型6嘉興華庭街主力百貨和地下超市20,0006,125美國PaulMueller片冰機７上海浦東國際兒童醫(yī)學(xué)中心40,0004,500美國BAC-TSC-300M型8杭州建設(shè)銀行(銀泰廣場)31,0002,820美國BAC-TSU-594MS型9中央電視臺音像資料館45,0003,564美國BAC-TSC-297M型10北京中關(guān)村西區(qū)區(qū)域供冷900,00028,560美國BAC-TSC-306S型11廣州大學(xué)城7,240,000252,000美國BAC-TSC-7121MFS型12上海東華大學(xué)94,0006,536美國PaulMueller片冰機13浙江金華時代廣場140,00011,880CIAT冰球14上海浦東機場能源中心405,000106,696水蓄冷15上海中凱城市之光240,0006,840美國BAC-TSC-380M型表3大溫差或低溫送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用的基本情況

（3）幾萬甚至幾十萬平方米以上的建筑群和住宅小區(qū)，在采用區(qū)域供冷系統(tǒng)時，冰蓄冷方案也作為考慮或采用之一,在某些工程已被采用。例如廣州大學(xué)城共有10所大學(xué)，建筑面積共724萬平方米，建成后將有500萬平方米的建筑物納入?yún)^(qū)域供冷系統(tǒng),總蓄冰量達25.2萬RTh，建成后是全球第二大冰蓄冷區(qū)域供冷系統(tǒng)，對削峰填谷將起積極作用。

住宅小區(qū)采用冰蓄冷集中供冷(熱)系統(tǒng)的有杭州中江都市花園、江蘇常州金禧園、上海路易凱旋宮、江蘇儀征鏡湖花園、上海萬里凱旋華庭、湖南電信花園等.廣州大學(xué)城（4）熱泵及蓄能式中央空調(diào)技術(shù)方案在北京已有幾項工程采用。例如北京九華山莊三期酒店：冰蓄冷+土壤熱泵系統(tǒng)，建筑面積131,262m2，設(shè)計日峰值負荷為3,733RT，雙工況機組與蓄冰裝置采用串聯(lián)方式，雙工況主機位于上游，總蓄冰量為8,050RTh。還有北京茶葉城(水水熱泵+水蓄冷+水蓄熱),北京大紅門服裝市場(水水熱泵+冰蓄冷),北京音像城(水水熱泵+水蓄冷+水蓄熱),北京大寶辦公樓(水水熱泵+冰蓄冷)。

（5）美國的動態(tài)制冰（例如制冰滑落式）和凹形冰球開始進入我國冰蓄冷空調(diào)工程使用。（6）冰蓄冷空調(diào)工程的測試工作開始引起人們重視（北京，國家電力調(diào)度中心，從2003年8月開始冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)測試工作），使我們能更深入了解和掌握冰蓄冷空調(diào)工程的特性。

北京國家電力調(diào)度中心（7）重視大溫差和低溫送風(fēng)中遇到的問題的研究工作，并建立了實驗室，某些廠家開始生產(chǎn)和供應(yīng)大溫差和低溫送風(fēng)末端裝置。

我國高等院校和研究所積極投入蓄冷設(shè)備和系統(tǒng)的研究工作，并培養(yǎng)相關(guān)的博士生和碩士生。有的學(xué)校在本科生中開設(shè)冰蓄冷的選修課，如上海理工大學(xué)、同濟大學(xué)、清華大學(xué)、華南理工大學(xué)、天津大學(xué)、上海交通大學(xué)、西安交通大學(xué)、南京建工學(xué)院、東南大學(xué)、浙江大學(xué)、重慶建筑大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、廣州能源所、廣東工業(yè)大學(xué)、上海海運學(xué)院、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等。同時，已有不少設(shè)計院積極主動投入到蓄冷空調(diào)工程項目的設(shè)計中，通過精心設(shè)計，使得最近幾個較大工程和低溫送風(fēng)工程項目的水平得到提高和完善。

1997年是我國蓄冷空調(diào)專業(yè)書出版豐收年，有《空調(diào)蓄冷應(yīng)用技術(shù)》、《蓄冷技術(shù)及其在空調(diào)工程中的應(yīng)用》、《儲冷空調(diào)系統(tǒng)原理、工程設(shè)計及應(yīng)用》、《相變貯能－－理論和應(yīng)用》四本書。1999年翻譯出版了《低溫送風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計指南》。2000年出版《蓄冷空調(diào)工程實用新技術(shù)》、《蓄冷技術(shù)和蓄熱電鍋爐在空調(diào)中的應(yīng)用》。2001年翻譯出版了《蓄冷設(shè)計指南》。2001年發(fā)布了“蓄冷冷卻設(shè)備”行業(yè)標(biāo)準。2002年國家標(biāo)準“采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范”中增加了蓄冷蓄熱的條款。2003年發(fā)布了“蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的測試與評估方法”國家標(biāo)準。2003年全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施—暖通空調(diào)-動力中有一節(jié)“蓄冷系統(tǒng)的設(shè)計”。2003年民用建筑制冷空調(diào)設(shè)計資料（辦公、公寓式）中有冰蓄冷設(shè)計實例。全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施《建筑產(chǎn)品選用技術(shù)》（2005）版新增“多種蓄冰裝置及蓄冷裝置設(shè)計選用要點”。展望(1)國家領(lǐng)導(dǎo)重視加快建設(shè)節(jié)約型社會，強調(diào)突出抓好節(jié)約用電。電力部門在一些電力會議上提出繼續(xù)大力推廣蓄冷空調(diào)技術(shù)，充分運用價格杠桿鼓勵用戶采用蓄冷空調(diào)。隨著各地峰谷電價實施范圍的進一步擴大和峰谷電價比的加