摘要：本文简述了冰蓄冷空调与常规空调相比的优越性及其运行策略。冰蓄冷空调技术的原理并不复杂，从结构上讲，冰蓄冷空调系统的主要特征是比传统空调多了一套蓄冷设备，而制冷系统及空调箱循环风系统基本上与传统的空调系统是一样的。它主要是利用水的的显热或水、冰相变过程的潜热迁移等特性，充分利用电网低谷电开机蓄冷，在电网用电高峰时段释放冷量，以缓和电网峰段电力供需矛盾，达到“移峰填谷”的目的。
关键词：冰蓄冷 蓄冷设备 低温水 节能
采用人工制冷的蓄冷空调大约出现在1930年前后，最初用于影剧院、乳品加工厂等短时间使用降温、负荷集中的场所，目的是为了减少制冷机容量和制冷设备的购置费用。随着制冷机价格显著降低，节省购置费用已日渐失去了吸引力。但逐渐人们意识到蓄冷空调可以实现电网电力移峰填谷，提高能源的利用效率。近年来国家及地方电力部门相续制定了峰谷电价政策及奖励措施以鼓励蓄冷空调的发展。国家电力部于2000年早已作出了于2000年移峰填谷1000～1200万Kw的规划要求，为此，国内一些电网和城市已陆续实行了分时峰谷电价政策，峰谷电价比约在2～5之间，有些城市还减免电力贴费，于政策上支持蓄冷技术发展。
蓄冷空调技术的原理并不复杂，从结构上讲，冰蓄冷空调系统的主要特征是比传统空调多了一套蓄冷设备，而制冷系统及空调箱循环风系统基本上与传统的空调系统是一样的。它主要是利用水的的显热或水、冰相变过程的潜热迁移等特性，充分利用电网低谷电开机蓄冷，在电网用电高峰时段释放冷量，以缓和电网峰段电力供需矛盾，达到“ 移峰填谷”的目的.即尽可能利用低谷电力负荷，使制冷机在满负荷情况下运转，将空调全部或部分冷量以显热或潜热形式储存，一旦出现空调冷负荷，则令冷冻水循环运转提供空调所需冷量或令冰吸收熔解热融化后以低温水形式提供空调所需冷量。
事实上，空调系统在全天的制冷周期中是不可能都以100%的容量运行的。空调负荷的高峰多数是出现在下午2:00～5:00之间，此时的环境温度最高，空调冷负荷也最大。在其它时间内，冷水机组只在“部分负荷”里运行，如图1。但是，制冷机必须按逐时最大负荷选用。如果可以将空调负荷转移到峰值以外的时间去，或将空调负荷降至平均负荷，则只需选用较小制冷能力冷水机组，有效地降低制冷机装机电功率。
图1
图2
图3
采用蓄冷式空调时，有两种负荷管理策略可以考虑。在电费价格在不同时间里有较大的差别时，我们可以将全部的负荷转移到廉价电费的时间里运行，即谷电运行，此时可选用一台能供应足够冷量的冷水机组，将整个负荷转移到高峰以外的时间去，这称之为“全部蓄冷系统”。
图2表示了同一大楼空调负荷的曲线，是将全部冷负荷转移到峰值以外的14个小时里，冷水机组在夜间由蓄冷装置蓄冷，白天将储存的能量释放以完成750“冷吨?小时”的制冷需求。平均负荷减少到近一半约53.6冷吨(75冷吨?小时÷14小时＝53.6冷吨)，这样大大的减少了用电的费用。
实际上，采用部分蓄冷是最实用的，并且也是一种最低投资的负荷管理策略。在这种负荷均衡的方式中，冷水机组连续运行。它在夜间用来制冰蓄冷，在白天利用储存的冷量及冷水机组的制冷量为大楼提供空调。该方案运行时数从14小时扩展为全天24小时，可以得到最低的平均负荷31.25冷吨(750冷吨?小时÷24小时＝31.25冷吨)，如图3所示，其耗电费用减少，而且冷水机组的功率也可减少50%～60%。
与传统空调系统相比，蓄冷式空调系统不仅可以获得很大的节能效果和经济效益，而且还可以均衡电网峰谷负荷，提高电厂发电效益，从而使各行各业受益，具有很大的国民经济意义。蓄冷式空调系统与传统的空调系统相比，可节能5%～45%左右。其节能效果随空调负荷特点的不同(连续还是间歇运行，峰谷负荷比等)，电价体制的不同，以及气象参数的差别等不同有所差别。总之，蓄冷式空调系统比传统空调系统更为节能是无疑的，而且蓄冷式空调对电网的移峰填谷作用相当于扩大了电力再生产，对发展社会生产力具有现实意义。
与传统空调系统相比，冰蓄冷式空调系统(尤其是冰蓄冷空调系统)之所以具有良好的节能特性和经济效益，主要归结如下：
(1) 充分利用夜间谷值负荷的廉价电力，可大幅度节省电费开支，且峰谷电费差价越大，其经济效益越显著。
(2) 通常冰蓄冷式空调系统的制冷机容量可以减小，其附属运转设备和电力设施的容量或功率均相应减小，从而减少了设备投资费用。
(3) 冰蓄冷式空调系统的制冷设备经常处于满负荷运行状态，有助于主机运行效率的提高。
(4) 充分利用夜间大气的相对低温，降低了冷凝温度，从而提高了制冷机的产冷量和性能系数COP(冷凝温度降低1℃约可提高产冷量2%左右)。
(5) 冰蓄冷式空调的连续运行，避免了间歇运行中启动、停机时造成的不必要的能量浪费。
(6) 冰蓄冷系统，提供的冷冻水温差大，水流量可相应的减少，水管、水泵、阀门等型号也均可减小，系统阻力降低，并且降低了空调水系统的投资。
(7) 因冷冻水的工作温差大，使空调供风的温差也相应增大，从而使风道、风机、阀门、风口等型号均可减小，风阻力降低，而且提供的空调舒适性更佳。
(8) 由于水、风的有关设备、配管尺寸相对减小和电力设备配线、配管尺寸的减小，使建筑物的可用空间相应扩大。
(9) 由于冰蓄冷式空调系统的蓄冷槽内储有冷量，一旦发生意外停电，可启动小功率应急发电机带动循环水泵和风机，可以保证局部重要区域的空调要求。
(10) 冰蓄冷式空调适用于于有时出现空调尖峰负荷的场所。在这样的场所中，制冷机可按空调平均负荷选用，蓄冷式空调担负尖峰负荷，出现尖峰负荷后，
制冷机不运行，蓄冷式空调投入使用。这样可以有效的降低制冷装置的装机容量。
(11) 在风机盘管加新风的系统中，可降低供回水参数，使新风负担所有潜热，风机盘管负担所有显热，有效的改善室内卫生条件。
冰蓄冷式空调系统除存在以上诸多优点外，也存在着不足的一面，主要归结如下：
(1) 冰蓄冷式空调系统，尤其是冰蓄冷系统，冷媒蒸发温度较低，与常规空调系统相比，制冷机处于更低的温度下运行，使其运行效率较低。
(2) 冰蓄冷式空调系统比传统空调系统增添了蓄冷设备，除了增加这部分设备投资外，还必须占用一定的空间以设置蓄冷系统。
(3) 冰蓄冷式空调系统的运行时间不同于传统空调系统，一则是在夜间，二则运行时间往往大大延长，这就给系统管理增加了难度。
(4) 由于冰蓄冷式空调系统的冷冻水温度、供风温度均低于常规空调系统，因此，水管和风道的保温要求也必然提高。
笔者于2000年参与了保定十方商贸城冰蓄冷空调的设计。保定十方商贸城建筑面积15600m2，地上一层,底下一层，空调面积为14200m2。经计算，总冷负荷为2230Kw，采用两台制冷量为700Kw的双工况制冷机，蓄冰设备为3个蓄冰罐，内装CRISTOPIA AC100高效蓄冰球142m3，总蓄冷量7735Kw.h。系统运行策略如下：
1、9：00-21：00：两台制冷机按空调工况运行，12小时共输出冷量16800Kw.h
2、9：00-21：00：蓄冰设备融冰输出，12小时共输出冷量6695Kw.h。
3、23：00-7：00：制冷机按制冰工况运行，8小时共向蓄冰设备蓄冷6860Kw.h
保定采取了峰谷电价政策，高峰段：8：00-11：00，18：00-23：00，电价0.603元；平段：7：00-8：00，11：00-18：00，电价0.402元；低谷段：23：00-7：00，电价0.201元。
按运行期由5月1日至10月1日5个月时间内，根据不同的负荷率，经计算冰蓄冷空调可比常规空调节能17.7万元。装机电功率可比常规空调减低190Kw.
参考书目：
1.《蓄冷式空调技术手册》 严德龙、张维君，电子工业部 第十设计研究院
2.《空调蓄冷应用技术》 严德龙、张维君，电子工业部 第十设计研究院
3.《制冷技术》94～96年 上海市制冷学会
通风设备网：http://www.tfsb.net