中國(guó)蓄冷技術(shù)現(xiàn)狀與展望

中國(guó)蓄冷技術(shù)現(xiàn)狀與展望

CURRENTSTATUSANDPROSPECTSOFCOOLTHERMALSTORAGEINCHINA

天津大學(xué)張永銓YONGQUANZHANG(TIANJINUNIVERCITY,CHINA)自古以來(lái)，人們就懂得使用和儲(chǔ)存天然冰來(lái)保存食物或改善環(huán)境。早在公元前一千年以前，我國(guó)勞動(dòng)人民已采用天然冰進(jìn)行食品冷藏和防暑降溫。早在《詩(shī)經(jīng)，幽風(fēng)》中就曾記載“二日鑿冰沖沖，三日納于凌陰”的詩(shī)句；《左傳》等書(shū)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(shuō)明我國(guó)利用天然冰來(lái)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(dá)不到0

℃以下的低溫。北京首都體育館建成于1968年，原設(shè)計(jì)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(jī)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(guó)改革開(kāi)放以來(lái)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，社會(huì)生產(chǎn)力，綜合國(guó)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(fù)荷用電占整個(gè)城市用電的比例上升，電力供應(yīng)高峰不足而低谷過(guò)剩的矛盾相當(dāng)突出，電網(wǎng)負(fù)荷率下降。僅靠建新電廠增加供電能力來(lái)解決難以辦到。今年，全國(guó)雖然新增投產(chǎn)發(fā)電機(jī)組達(dá)到6500萬(wàn)千瓦，總裝機(jī)容量將超過(guò)5億千瓦，但是這些新增機(jī)組大部分都在下半年投入運(yùn)行，今年夏季用電高峰期間，全國(guó)電力供需形勢(shì)依然吃緊，國(guó)家電網(wǎng)公司系統(tǒng)預(yù)計(jì)最大缺口在2500萬(wàn)千瓦。中國(guó)政府部門(mén)實(shí)行了電力供應(yīng)峰谷不同電價(jià)政策，采用需求側(cè)管理（DSM）的水蓄冷、冰蓄冷技術(shù)來(lái)達(dá)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(tái)了各項(xiàng)有關(guān)促進(jìn)蓄冷空調(diào)工程發(fā)展的政策，推動(dòng)了蓄冷空調(diào)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。最近中國(guó)政府要求切實(shí)加強(qiáng)資源節(jié)約工作，建設(shè)節(jié)約型社會(huì)。其中突出強(qiáng)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(guó)家電網(wǎng)公司在南京召開(kāi)“應(yīng)對(duì)空調(diào)負(fù)荷措施技術(shù)交流會(huì)”，會(huì)上指出繼續(xù)大力推廣蓄冷空調(diào)技術(shù)，充分運(yùn)用價(jià)格杠桿鼓勵(lì)用戶(hù)采用蓄冷空調(diào)。隨著各地峰谷電價(jià)實(shí)施范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大和峰谷電價(jià)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(jià)比的加大，用戶(hù)側(cè)采用電力蓄能技術(shù)將大大減少其空調(diào)運(yùn)行費(fèi)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(fù)荷率和電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。電力蓄能技術(shù)不僅僅是應(yīng)對(duì)當(dāng)前電力供應(yīng)緊張形勢(shì)的有效手段，而且即便在今后電力供求平衡時(shí)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(guó)從九十年代初,開(kāi)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(yùn)行和正在施工的工程400個(gè)(還有一些工程正在洽談中，未統(tǒng)計(jì)在內(nèi)),分布在4個(gè)直轄市和17個(gè)省,全國(guó)2/3的省市（21省市）都建造了蓄冷空調(diào)系統(tǒng)，見(jiàn)表1。

表1全國(guó)蓄冷空調(diào)項(xiàng)目數(shù)量統(tǒng)計(jì)

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(jì)冰蓄冷542361634826102071219942011928111363水蓄冷732

111

2171

1

1

37合計(jì)612681634827112171221

92121111029111400蓄冷空調(diào)實(shí)績(jī)最多的依次是浙江省（63項(xiàng)）、北京市（61項(xiàng)）、江蘇?。?8項(xiàng)）、山東?。?7項(xiàng)）和上海市（26項(xiàng)）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(jì)發(fā)展迅速、同時(shí)電力緊缺的北京市和東南沿海。預(yù)計(jì)今后中國(guó)這種技術(shù)將會(huì)在更廣大的地區(qū)得到應(yīng)用和推廣。

我國(guó)在開(kāi)始發(fā)展水蓄冷和冰蓄冷空調(diào)工程時(shí),就采取引進(jìn)、吸收、消化國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，同時(shí)發(fā)揮我們中國(guó)人的聰明智慧，雖然我們只經(jīng)歷十幾年的工程實(shí)踐，已有不少工程具有先進(jìn)水平。我國(guó)水蓄冷空調(diào)工程37個(gè)，采用了十幾項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)，載冷體工作溫差達(dá)8-10℃，甚至更大，使蓄冷密度由原來(lái)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(jià)、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(shí)，更有其推廣使用的價(jià)值。廣西近幾年來(lái)采用水蓄冷空調(diào)工程較多。

上海浦東機(jī)場(chǎng)二期候機(jī)樓（405,000m2）的能源中心，采用了水蓄冷系統(tǒng)作為冷源的方案。總水蓄冷量為106,696RTh，共用4個(gè)水蓄冷罐，每個(gè)水蓄冷罐直徑為26m，高為22m。冷水機(jī)組共有10臺(tái)，每臺(tái)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(gè)工程采用水蓄冷比采用冰蓄冷方案要減少初投資3,000萬(wàn)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(gè)方案中水蓄冷方案的運(yùn)行費(fèi)用最少。

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

表2全國(guó)蓄冷空調(diào)項(xiàng)目數(shù)量統(tǒng)計(jì)

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(pán)管）浙江國(guó)祥清華同方北京西冷水蓄冷其它項(xiàng)目總數(shù)6318101145581363275374圖1全國(guó)蓄冰空調(diào)項(xiàng)目按蓄冰設(shè)備統(tǒng)計(jì)

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

我國(guó)已經(jīng)建成的蓄冷空調(diào)工程特點(diǎn):

(1)我國(guó)已建成的水蓄冷和冰蓄冷空調(diào)工程，由于精心設(shè)計(jì)、精心施工、精心運(yùn)行，不僅保證了工程質(zhì)量，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，在削峰填谷、減少運(yùn)行費(fèi)用方面也起到了積極的作用.有的工程在用電高峰時(shí)段可以不開(kāi)主機(jī),對(duì)削峰作用很大。(2)由于蓄冰儲(chǔ)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(guó)際HVAC&R行業(yè)公認(rèn)的值得推廣應(yīng)用的技術(shù)。中國(guó)十分注意發(fā)展低溫送風(fēng)技術(shù)，已經(jīng)在14個(gè)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(hào)名

稱(chēng)建筑面積m2蓄冷量RTh

蓄

冰

設(shè)

備1國(guó)家電力調(diào)度中心80,0007,120美國(guó)BAC-TSU-972M型2上?？萍汲?6,0009,240美國(guó)BAC-TSU-920MS型3西北電力集團(tuán)公司調(diào)度通訊樓35,0003,564美國(guó)BAC-TSU-594MS型4西安咸陽(yáng)國(guó)際機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓52,00013,680美國(guó)BAC-TSC-380M型5四川郵政管網(wǎng)中心大樓56,7307,616美國(guó)BAC-TSC-238M型6嘉興華庭街主力百貨和地下超市20,0006,125美國(guó)PaulMueller片冰機(jī)７上海浦東國(guó)際兒童醫(yī)學(xué)中心40,0004,500美國(guó)BAC-TSC-300M型8杭州建設(shè)銀行(銀泰廣場(chǎng))31,0002,820美國(guó)BAC-TSU-594MS型9中央電視臺(tái)音像資料館45,0003,564美國(guó)BAC-TSC-297M型10北京中關(guān)村西區(qū)區(qū)域供冷900,00028,560美國(guó)BAC-TSC-306S型11廣州大學(xué)城7,240,000252,000美國(guó)BAC-TSC-7121MFS型12上海東華大學(xué)94,0006,536美國(guó)PaulMueller片冰機(jī)13浙江金華時(shí)代廣場(chǎng)140,00011,880CIAT冰球14上海浦東機(jī)場(chǎng)能源中心405,000106,696水蓄冷15上海中凱城市之光240,0006,840美國(guó)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(wàn)甚至幾十萬(wàn)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(shí)，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(wàn)平方米，建成后將有500萬(wàn)平方米的建筑物納入?yún)^(qū)域供冷系統(tǒng),總蓄冰量達(dá)25.2萬(wàn)RTh，建成后是全球第二大冰蓄冷區(qū)域供冷系統(tǒng)，對(duì)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(wàn)里凱旋華庭、湖南電信花園等.廣州大學(xué)敢城（4）熱泵及相蓄能式中踐央空調(diào)技兄術(shù)方案在徹北京已有規(guī)幾項(xiàng)工程稱(chēng)采用。例勢(shì)如北京九評(píng)華山莊三防期酒店：喇冰蓄冷+土壤熱漂泵系統(tǒng)肥，建筑贈(zèng)面積131磚,26暫2m2，設(shè)計(jì)參日峰值荒負(fù)荷為3,73蒜3RT，雙工謠況機(jī)組蜘與蓄冰濕裝置采緩用串聯(lián)盲方式，醫(yī)雙工況繡主機(jī)位慮于上游久，總蓄誓冰量為8,0獨(dú)50R沿Th。還有添北京茶梯葉城(水水熱覺(jué)泵+水蓄冷+水蓄熱),北京大拍紅門(mén)服崗裝市場(chǎng)腸(水水六熱泵+誓冰蓄冷床),馬北京音退像城(遼水水熱鼠泵+水秧蓄冷+釋水蓄熱鴿),終北京大敗寶辦公群樓(水灣水熱泵礎(chǔ)+冰蓄雅冷)。（5）美國(guó)的被動(dòng)態(tài)制冰暮（例如制納冰滑落式骨）和凹形播冰球開(kāi)始怠進(jìn)入我國(guó)特冰蓄冷空樓調(diào)工程使廚用。（6）冰蓄訊冷空調(diào)隊(duì)工程的擱測(cè)試工亭作開(kāi)始自引起人前們重視?。ū本┐?，國(guó)家忌電力調(diào)忙度中心形，從200書(shū)3年8月開(kāi)始菊冰蓄冷因空調(diào)系干統(tǒng)測(cè)試促工作）銹，使我悲們能更辨深入了放解和掌沉握冰蓄掏冷空調(diào)垂工程的份特性。北京國(guó)家宏電力調(diào)度釘中心（7）重視大尖溫差和低奸溫送風(fēng)中灑遇到的問(wèn)傘題的研究壓工作，并中建立了實(shí)草驗(yàn)室，某乎些廠家開(kāi)網(wǎng)始生產(chǎn)和勒供應(yīng)大溫小差和低溫?cái)D送風(fēng)末端董裝置。我國(guó)高等圖院校和研典究所積極鉛投入蓄冷捆設(shè)備和系掛統(tǒng)的研究傭工作，并擇培養(yǎng)相關(guān)頂?shù)牟┦可ず痛T士生申。有的學(xué)宣校在本科崖生中開(kāi)設(shè)型冰蓄冷的圖選修課，員如上海理臥工大學(xué)、抓同濟(jì)大學(xué)祖、清華大鮮學(xué)、華南脾理工大學(xué)桑、天津大哈學(xué)、上海牌交通大學(xué)音、西安交境通大學(xué)、向南京建工撇學(xué)院、東掃南大學(xué)、梁浙江大學(xué)偉、重慶建止筑大學(xué)、火中國(guó)科學(xué)李技術(shù)大學(xué)烏、廣州能財(cái)源所、廣羅東工業(yè)大島學(xué)、上海腎海運(yùn)學(xué)院攻、哈爾濱或工業(yè)大學(xué)衛(wèi)等。同時(shí)有，已有不先少設(shè)計(jì)院除積極主動(dòng)屯投入到蓄前冷空調(diào)工丘程項(xiàng)目的猜設(shè)計(jì)中，龍通過(guò)精心黃設(shè)計(jì)，使個(gè)得最近幾視個(gè)較大工鎮(zhèn)程和低溫踢送風(fēng)工程吸項(xiàng)目的水錘平得到提覺(jué)高和完善禾。199瓣7年是霜我國(guó)蓄詢(xún)冷空調(diào)嬸專(zhuān)業(yè)書(shū)撕出版豐述收年，偵有《空泰調(diào)蓄冷禁應(yīng)用技經(jīng)術(shù)》、于《蓄冷逆技術(shù)及彩其在空芝調(diào)工程尾中的應(yīng)箏用》、誘《儲(chǔ)冷速空調(diào)系肅統(tǒng)原理漁、工程循設(shè)計(jì)及悄應(yīng)用》介、《相筐變貯能布－－理則論和應(yīng)強(qiáng)用》四抗本書(shū)。暖199擴(kuò)9年翻淋譯出版餐了《低襲溫送風(fēng)替系統(tǒng)設(shè)舌計(jì)指南借》。2頁(yè)000餃年出版酒《蓄冷遮空調(diào)工釋程實(shí)用哭新技術(shù)宏》、《申蓄冷技句術(shù)和蓄慎熱電鍋袍爐在空軋調(diào)中的闖應(yīng)用》鍛。20哀01年窮翻譯出悼版了《涼蓄冷設(shè)蔥計(jì)指南槍》。2寨001圓年發(fā)布控了“蓄掌冷冷卻牲設(shè)備”丟行業(yè)標(biāo)勒準(zhǔn)。2望002勒年國(guó)家太標(biāo)準(zhǔn)“裝采暖通稻風(fēng)與空醒氣調(diào)節(jié)掉設(shè)計(jì)規(guī)捷范”中止增加了竭蓄冷蓄鈔熱的條顆款。2投003牧年發(fā)布躺了“蓄符冷空調(diào)眾系統(tǒng)的炭測(cè)試與搜評(píng)估方牛法”撤國(guó)家標(biāo)鉗準(zhǔn)。2荒003塊年全國(guó)孔民用建鞠筑工程傲設(shè)計(jì)技娘術(shù)措施總—暖通然空調(diào)-塘動(dòng)力中括有一節(jié)諒“蓄冷截系統(tǒng)的除設(shè)計(jì)”狐。2003治年民用建個(gè)筑制冷空肅調(diào)設(shè)計(jì)資蜂料（辦公次、公寓式準(zhǔn)）中有冰妄蓄冷設(shè)計(jì)哲實(shí)例。全爬國(guó)民用建液筑工程設(shè)濫計(jì)技術(shù)措搭施《建筑扛產(chǎn)品選用隆技術(shù)》（繳2005蒜）版新增站“多種蓄罰冰裝置及擁蓄冷裝置洪設(shè)計(jì)選用詢(xún)要點(diǎn)”。展望(1)天國(guó)家似領(lǐng)導(dǎo)重樹(shù)視加快嶺建設(shè)節(jié)桿約型社體會(huì)，強(qiáng)爪調(diào)突出扣抓好