由于工业发展和人民物质文化生活水平的提高,空调的普及率逐年增长,电力消耗增长迅速,高峰电力紧张,离峰电力又得不到充分应用。因此,如何转移高峰电力需求,“削峰填谷”,平衡电力供应,提高电能的有效利用,就成为当前许多国家重视解决的问题。
采用“分时电价”政策以及某些鼓励性政策进一步推动了使用离峰电力的积极性。这使得离峰蓄能技术得到重视和发展。
由于蓄能技术的应用,受建筑物使用功能、空调负荷特性、不同蓄能设备各自技术的特点,工程所在地能源政策、电力峰谷时间段、投资回收年限等多项因素影响和制约,因此选择和确定合适、合理的蓄能方案就格外重要。除太阳能蓄热外,目前工程中应用最广泛的蓄能技术,主要有冰蓄冷、水蓄冷、水蓄热、电化学储能。
这篇文章首先介绍冰蓄冷技术。
冰蓄冷技术
冰蓄冷技术是利用夜间电网低谷时间,将冷媒(通常为乙二醇的水溶液)制成冰将冷量存储起来,白天用电高峰期融冰,将冰的相变潜热用于供冷的成套技术。这种蓄能措施能够有效地利用峰谷电价差,在满足终端供热(冷)需要的前提下降低运行成本,同时对电网的供需平衡起一定的调节作用。
冰蓄冷技术从能量的利用角度可理解为错峰用能,既减少了主机配置容量又减少了电力设施的增容容量。其能量平衡关系可理解如下图:
冰蓄冷系统能量平衡关系图
01
冰蓄冷系统的使用条件
执行峰谷电价,且差价较大的地区;
空调冷负荷高峰与电网高峰时段重合,在电网低谷时段空调负荷较小
的空调;
在一昼夜或某一周期内,建筑物的冷负荷具有显著的不均衡性,并经
常处于部分负荷运行的空调工程或有条件利用闲置设备制冷,如周期
性使用或间歇性使用,使用时间有限,使用时间内空调负荷;
电力容量或电力供应受到限制的空调工程;
有避峰限电要求必须设置应急备用冷源的场所;
要求部分时段备用制冷量的空调工程;
要求提供低温冷水,或要求采用低温送风的空调工程;
区域性集中供冷的空调工程。
02
常见冰蓄冷系统分类
最常见的蓄冷介质是水、冰和其他相变材料,不同蓄冷介质具有不同的单位体积蓄冷能力和不同的蓄冷温度。
01
冰盘管式
冰盘管式是发展最早的制冷剂直接蒸发式蓄冰系统。蓄冰时制冷剂在金属盘管内直接蒸发冰吸收热量,将金属盘管外表面的水结成冰,结冰厚度一般控制在40-60㎜,完成蓄冰过程,在释冰时则使空调系统的回水送入蓄冰槽,与金属盘管外的冰接触融化,融冰后水温下降至1-3℃,然后通过冰水泵送到空调负荷端使用。

典型冰盘管式蓄冰槽构造
2
完全冻结式
完全动结式冰蓄冷系统大多由一组规格化制造的模块化蓄冰管,多只并联使用构成。蓄冰罐内的盘管为PVC塑料管,塑料管内通以载冷剂(如25%的乙二醇水溶液),管外侧充填水,隔着PVC塑料管进行热量交换。

典型完全冻结式蓄冰罐结构
3
制冰滑落式
制冰滑落式冰蓄冷系统属于动态制冰方式,具有独立的制冷系统,通过一特制的垂直板片式蒸发器(制冰器)与蓄冰槽联系起来,构成冰蓄冷系统。

典型制冰滑落式蓄冰槽
4
密闭件式蓄冰
密封件式冰蓄冷系统包括密封件和蓄冷槽,众多密封件放在蓄冰槽内。利用由制冷机组出来的低温载冷剂(如25%乙二醇水溶液)与蓄冰槽内的密封件进行换热,使密封件内的水冻结而贮存冷量。

封闭式压力容器密封件蓄冰槽结构
5
冰晶或冰泥式
冰晶式蓄冷装置是将低浓度载冷剂冷却至0℃以下,产生细小而均匀的冰晶,与载冷剂形成泥浆状的物质蓄存在蓄冰槽内的蓄冰方式。冰晶是直径约为100㎛的冰粒与水的混合物,类似一种泥浆状的液冰,通常可以采用泵输送。

03
性能优势

冰蓄冷技术
”
1
能源测转移电力高峰期的用电量,平衡电网的峰谷差,提高发电机组效率。
2
用户侧可利用峰谷电价差,节省大量的运行费用。
3
减少制冷设备及配电容量;提高空调系统舒适性与节能性;增加制冷系统可靠性。
从建筑层面上,冰蓄冷技术可以利用峰谷电差值节约用电成本。
从国家整体层面上,冰蓄冷系统能够对供电系统进行“削峰填谷”,解决夜晚低谷期电力浪费问题。