浅析冰蓄冷空调

摘要：  通过对冰蓄冷采购及运行成本的分析，探讨相较于传统冷水机组，冰蓄冷的优缺点。

关键词：  冰蓄冷，常规电制冷，初投资，运行费用，占地面积，回收期

引言：随着工业发展和人民物质生活水平的提高，空调已成为人们日常生活中越来越不可或缺的设备。尤其是大型商场的中央空调已经普及，对用电高峰时电网造成了较大的冲击。如何在保障空调使用的情况下减少其对电网的冲击成为政策制定者急需考虑的问题，冰蓄冷式空调系统就在这样的环境下应运而生。其“移峰填谷”的特性对平衡电力供应意义重大，因此国家很多城市也都出台了一系列鼓励政策，使得这个不太为人知的空调系统越来越出现在人们的视野当中。

本文以江苏盐城某购物中心冷源系统设计为例，对商场采用传统电制冷和冰蓄冷系统的初投资及运行费用进行对比分析，并浅析两种系统的优缺点。

1 概述

1．1 项目概况：

本项目位于江苏省盐城市。总商业建筑面积101753m2，其中地上建筑面积78196 m2。通过软件计算的冷负荷数据为：总冷负荷13840kW。

1.2 分析概述：

因集中商业区域空调负荷较为集中，且盐城市当地对一般商业用电有峰谷电价的政策，具有采用冰蓄冷系统的前提条件，故针对本项目冷源系统采用冰蓄冷系统进行分析，从系统初投资、运行费用及机房占用等方面与常规电制冷系统进行对比。两种方案如下：

方案一：常规冷水机组系统

方案二：冰蓄冷系统

2 设计依据

本报告主要针对空调系统冷源采用冰蓄冷系统的经济性进行分析，从系统投资、运行费用及机房占用等方面与常规电制冷系统进行对比。

2.1 空调冷负荷估算：

2.2 空调运行时间：

通常商业中心的营运时间：10：00 – 22：00（12小时），而空调系统提早1小时开启，进行预冷（热）。空调系统运行时间为：9：00 – 22：00（13小时）。

夏季运行天数：153日 （5月1日至9月30日）。

2.3 盐城市空调商业用电施行平谷电价：

注：以上价格摘自江苏省电热锅炉（蓄冰制冷）峰谷分时销售电价表。

2.4 最大日逐时负荷估算

在冰蓄冷空调系统的选择中，根据建筑物类型及设计日冷负荷曲线、空调系统规模及蓄冰装置特性等因素确定。按前述商业中心运营时间，各时段对应的逐时负荷如下表示：

最大日逐时负荷曲线：

3 系统配置及初投资分析

3.1 常规冷水机组系统

根据负荷估算表，对常规制冷机组系统的配置及初投资分析如下：

3.2 冰蓄冷系统

考虑到江苏省盐城市对可再生能源在建筑物中运用的相关规定（盐建科研<2017>20号），常规冰蓄冷空调系统的蓄冰比例不小于最大日总冷量的50%。其最大日逐时负荷为 39960RT.h（140539 kW.h）。其蓄冰容量为20000RT.h（70340kW.h）。

考虑0：00--次日8：00（8h）为谷段电价时段完成系统的蓄冰，故制冷机的配置容量为：20000/8=2500RT

根据负荷估算表及上述对蓄冰比例的说明，对冰蓄冷系统系统的配置及初投资分析如下：

4 系统运行费用分析

考虑系统全年的运行情况，针对典型负荷率100%、75%、50%、25%分别考虑制冷系统的运行费用，详细分析如下：

4.1方案一：常规冷水机组系统

根据上述初投资设备配置情况，整理出夏季设备运行情况如下：

假定制冷运行时间按照5月1日至9月30日计算，一共153天，每天运行时间为13小时（9：00-22：00，考虑预热1小时），合计1836小时，则空调制冷季总运行费用见下表：

4.2 方案二：冰蓄冷系统

综上，假定制冷运行时间按照5月1日至9月30日计算，一共153天，不同负荷率时间占比参照IPLV的规定值，则空调制冷季总运行费用见下表：

综合以上配置及运行费用计算，得到初投资及运行费用比较表如下：

综合以上计算，采用冰蓄冷方案，从投资及运行费用角度来说，冰蓄冷系统的回收期约为931/101.7≈9年

5 占地面积比较：

以上两种方案冬季均采用燃气锅炉系统，且配置相同，故本文不对锅炉房面积进行讨论，重点分析夏季制冷机房占地面积。

冰蓄冷系统相较于传统电制冷机房，多出乙二醇循环泵、板式换热器、蓄冰装置及额外的管道等，尤其是蓄冰装置占地面积极大，且本项目为了满足蓄冰供能比例不低于50%，故冰槽间更大。根据初投资设备方案进行机房布置，两种方案占地面积如下表：

6 结论及建议

综合上述计算分析，冰蓄冷空调系统的优点与缺点同样明显，虽然平谷电价差达到约2.17倍，有利于发挥冰蓄冷系统的特点，节约空调系统的运行费用。但由于为达到政府要求的50%蓄能空调比例，所选冰蓄冷主机容量较大，有一定浪费，增加了初投资，且蓄冰装置本身价格较高，故冰蓄冷系统虽然运行费用低，但运行费用回收周期依然达到9年。另外很重要的一点，蓄冰装置需要大量占用机房面积，整个冰蓄冷系统机房面积相较于传统电制冷大了2倍还多，故在目前地价较高的情况下损失较大。再者，冰蓄冷系统实际运行中由于控制系统复杂，且增加板换会有一定能量损失，往往达不到预想的节能效果。

若当地无更多相关优惠政策，从节约初投资、节省建筑空间及运行管理难易度的角度考虑，常规冷水机组系统＋锅炉的形式相对会有一定优势，但考虑到城市电网不同时刻使用的不均衡，冰蓄冷系统的削峰填谷作用将非常明显。

参考文献：

[1] GB50736-2012 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范. 北京：中国建筑工业出版社，2012

[2] 陆耀庆 主编. 实用供热空调设计手册（第二版）. 北京：中国建筑工业出版社，2007

[3] 苏汝铎 冰蓄冷空调技术原理与市场前景. 广东建材杂志