中国蓄冷技术现状与展望

中国蓄冷技术现状与展望

CURRENTSTATUSANDPROSPECTSOFCOOLTHERMALSTORAGEINCHINA

天津大学张永铨YONGQUANZHANG(TIANJINUNIVERCITY,CHINA)自古以来，人们就懂得使用和储存天然冰来保存食物或改善环境。早在公元前一千年以前，我国劳动人民已采用天然冰进行食品冷藏和防暑降温。早在《诗经，幽风》中就曾记载“二日凿冰冲冲，三日纳于凌阴”的诗句；《左传》等书中也谈及冰房窖冰，总管藏冰，出冰的“凌人”，并有“鉴如缶，大口以盛冰，置食物于中，以御温气”的记载；《大暑赋》曾记载“积素冰于幽馆，气飞结而为霜”

。它说明我国利用天然冰来制冷有着悠久的历史，一直延用至今。但是用天然冷源制冷受着季节性、地区性和贮存条件的限制，且又达不到0

℃以下的低温。北京首都体育馆建成于1968年，原设计空调冷源利用北京西郊较丰富的地下水，由两口深井汲取14℃的深井水。事隔20多年，北京的地下水资源日益紧张，继续以深井水作为空调冷源已经不可能。因此，首都体育馆决定建造冷冻机房作为空调冷源，而且要求设置蓄冷水池，蓄冷水池容积为856m3，∆t取8℃。

我国改革开放以来，国民经济迅速发展，社会生产力，综合国力和人民生活水平都有较大的提高。城市中新建了大量具有集中空调的宾馆，办公大楼和大规模商业中心。最近几年气候变暖，以及人民生活水平提高，居民安装空调增多，使集中空调和居民空调的制冷负荷用电占整个城市用电的比例上升，电力供应高峰不足而低谷过剩的矛盾相当突出，电网负荷率下降。仅靠建新电厂增加供电能力来解决难以办到。今年，全国虽然新增投产发电机组达到6500万千瓦，总装机容量将超过5亿千瓦，但是这些新增机组大部分都在下半年投入运行，今年夏季用电高峰期间，全国电力供需形势依然吃紧，国家电网公司系统预计最大缺口在2500万千瓦。中国政府部门实行了电力供应峰谷不同电价政策，采用需求侧管理（DSM）的水蓄冷、冰蓄冷技术来达到削峰填谷，是缓解电力建设和新增用电矛盾的有效的解决途径之一。各地区也出台了各项有关促进蓄冷空调工程发展的政策，推动了蓄冷空调技术的发展和应用。最近中国政府要求切实加强资源节约工作，建设节约型社会。其中突出强调节约用电，要求各单位合理设置室内温度。2005年6月国家电网公司在南京召开“应对空调负荷措施技术交流会”，会上指出继续大力推广蓄冷空调技术，充分运用价格杠杆鼓励用户采用蓄冷空调。随着各地峰谷电价实施范围的进一步扩大和峰谷电价比的加大，为电力蓄能技术的推广应用提供了更为有利的条件。

一方面，随着峰谷电价比的加大，用户侧采用电力蓄能技术将大大减少其空调运行费用，降低用电成本，提高企业效益。另一方面，采用蓄能空调技术移峰填谷，有利于提高电网负荷率和电网的安全经济运行。电力蓄能技术不仅仅是应对当前电力供应紧张形势的有效手段，而且即便在今后电力供求平衡时期，电力蓄能技术仍然是DSM重要的移峰填谷技术措施。

我国从九十年代初,开始建造水蓄冷和冰蓄冷空调系统,至今已有建成投入运行和正在施工的工程400个(还有一些工程正在洽谈中，未统计在内),分布在4个直辖市和17个省,全国2/3的省市（21省市）都建造了蓄冷空调系统，见表1。

表1全国蓄冷空调项目数量统计

按地区分

地区北京上海天津重庆浙江江苏山东湖南湖北河南河北广东江西广西四川福建安徽山西辽宁陕西甘肃总计冰蓄冷542361634826102071219942011928111363水蓄冷732

111

2171

1

1

37合计612681634827112171221

92121111029111400蓄冷空调实绩最多的依次是浙江省（63项）、北京市（61项）、江苏省（48项）、山东省（27项）和上海市（26项）已建的蓄冷空调工程主要是集中在城市建设和经济发展迅速、同时电力紧缺的北京市和东南沿海。预计今后中国这种技术将会在更广大的地区得到应用和推广。

我国在开开始发展展水蓄冷冷和冰蓄蓄冷空调调工程时时,就采采取引进进、吸收收、消化化国外先先进技术术，同时时发挥我我们中国国人的聪聪明智慧慧，虽然然我们只只经历十十几年的的工程实实践，已已有不少少工程具具有先进进水平。。我国水蓄蓄冷空调调工程37个，，采用了了十几项项专利技技术，载载冷体工工作温差差达8-10℃℃，甚至至更大，，使蓄冷冷密度由由原来的的5.8KW/M3提高到11.6KW/M3或更大，，由此使使蓄冷水水槽的容容积大大大减少，，工程造造价、传传热损耗耗乃至载载冷体输输送功耗耗也随之之减小，，尤其在在建筑物物附近有有空地可可建蓄冷冷水槽或或已有的的消防水水池可利利用时，，更有其其推广使使用的价价值。广广西近几几年来采采用水蓄蓄冷空调调工程较较多。上海浦东东机场二二期候机机楼（405,000m2）的能源源中心，，采用了了水蓄冷冷系统作作为冷源源的方案案。总水水蓄冷量量为106,696RTh，，共用4个水蓄蓄冷罐，，每个水水蓄冷罐罐直径为为26m，高为为22m。冷水水机组共共有10台，每每台制冷冷量为2,000RT，供冷冷水温度度为4OC，回水水温度为为12OC，；冷冷却水供供回水温温度为32/38OC。这个个工程采采用水蓄蓄冷比采采用冰蓄蓄冷方案案要减少少初投资资3,000万万元，而而且蓄冷冷量还要要大。。由于采采用大温温差，系系统管道道投资减减少，因因此，水水蓄冷比比采用常常规电制制冷方案案的初投投资亦少少。另外外，三个个方案中中水蓄冷冷方案的的运行费费用最少少。我国冰蓄蓄冷空调调工程363个个，不仅仅采用美美国BAC、FAFCO、CALMAC、、MUELLER、CRYOGEL和法国国CIAT的先先进蓄冰冰设备，，我国北北京西冷冷、清华华同方、、浙江华华源和浙浙江国祥祥等也开开发有自自己特色色的蓄冰冰设备.表2全国蓄冷冷空调项项目数量量统计按蓄冰设设备分蓄冷设备BACFAFCOCIATCALMACMUELLERCRYOGEL浙江华源（蕊心冰球和小圆冰球）浙江华源（导热塑料盘管）浙江国祥清华同方北京西冷水蓄冷其它项目总数6318101145581363275374图1全国蓄冰冰空调项项目按蓄蓄冰设备备统计北京西冷清华同方浙江国祥浙江华源图2全国蓄冰冰空调项项目按蓄蓄冰量统统计我国已经经建成的的蓄冷空空调工程程特点:(1)我我国已已建成的的水蓄冷冷和冰蓄蓄冷空调调工程，，由于精精心设计计、精心心施工、、精心运运行，不不仅保证证了工程程质量，，达到了了设计要要求，在在削峰填填谷、减减少运行行费用方方面也起起到了积积极的作作用.有有的工程程在用电电高峰时时段可以以不开主主机,对对削峰作作用很大大。(2)由于蓄冰冰储能提提供了低低温冷源源，为低低温送风风技术的的利用创创造了有有利条件件。蓄冰冰技术与与低温送送风技术术的结合合，既可可以有效效地使峰峰谷差减减小，又又可省能能与节省省初投资资，它是是目前国国际HVAC&R行业公认认的值得得推广应应用的技技术。中中国十分分注意发发展低温温送风技技术，已已经在14个冰蓄冷冷空调工工程中采采用了大大温差和和低温送送风系统统（表3）。序号名

称建筑面积m2蓄冷量RTh

蓄

冰

设

备1国家电力调度中心80,0007,120美国BAC-TSU-972M型2上海科技城96,0009,240美国BAC-TSU-920MS型3西北电力集团公司调度通讯楼35,0003,564美国BAC-TSU-594MS型4西安咸阳国际机场候机楼52,00013,680美国BAC-TSC-380M型5四川邮政管网中心大楼56,7307,616美国BAC-TSC-238M型6嘉兴华庭街主力百货和地下超市20,0006,125美国PaulMueller片冰机７上海浦东国际儿童医学中心40,0004,500美国BAC-TSC-300M型8杭州建设银行(银泰广场)31,0002,820美国BAC-TSU-594MS型9中央电视台音像资料馆45,0003,564美国BAC-TSC-297M型10北京中关村西区区域供冷900,00028,560美国BAC-TSC-306S型11广州大学城7,240,000252,000美国BAC-TSC-7121MFS型12上海东华大学94,0006,536美国PaulMueller片冰机13浙江金华时代广场140,00011,880CIAT冰球14上海浦东机场能源中心405,000106,696水蓄冷15上海中凯城市之光240,0006,840美国BAC-TSC-380M型表3大大温差或或低温送送风空调系统应用的基本本情况（3）几万甚甚至几十十万平方方米以上上的建筑筑群和住住宅小区区，在采采用区域域供冷系系统时，，冰蓄冷冷方案也也作为考考虑或采采用之一一,在某些工工程已被被采用。。例如广广州大学学城共有有10所大学，，建筑面面积共724万平方米米，建成成后将有有500万平方米的的建筑物纳纳入区域供供冷系统,总蓄冰量达达25.2万RTh，建成后是是全球第二二大冰蓄冷冷区域供冷冷系统，对对削峰填谷将将起积极作作用。住宅小区采采用冰蓄冷冷集中供冷冷(热)系统的有杭杭州中江都都市花园、、江苏常州州金禧园、、上海路易易凯旋宫、、江苏仪征征镜湖花园园、上海万里凯凯旋华庭、、湖南电信花花园等.广州大学城城（4）热泵及蓄蓄能式中央央空调技术术方案在北北京已有几几项工程采采用。例如如北京九华华山庄三期期酒店：冰冰蓄冷+土壤热泵系系统，建筑筑面积131,262m2，设计日峰峰值负荷为为3,733RT，双工况机机组与蓄冰冰装置采用用串联方式式，双工况况主机位于于上游，总总蓄冰量为为8,050RTh。还有北京京茶叶城(水水热泵+水蓄冷+水蓄热),北京大红门门服装市场场(水水热热泵+冰蓄蓄冷),北北京音像像城(水水水热泵+水水蓄冷+水水蓄热),北京大大宝办公楼楼(水水热热泵+冰蓄蓄冷)。（5）美国的动动态制冰（（例如制冰冰滑落式））和凹形冰冰球开始进进入我国冰冰蓄冷空调调工程使用用。（6）冰蓄冷空空调工程的的测试工作作开始引起起人们重视视（北京，，国家电力力调度中心心，从2003年8月开始冰蓄蓄冷空调系系统测试工工作），使使我们能更更深入了解解和掌握冰冰蓄冷空调调工程的特特性。北京国家电电力调度中中心（7）重视大温温差和低温温送风中遇遇到的问题题的研究工工作，并建建立了实验验室，某些些厂家开始始生产和供供应大温差差和低温送送风末端装装置。我国高等院院校和研究究所积极投投入蓄冷设设备和系统统的研究工工作，并培培养相关的的博士生和和硕士生。。有的学校校在本科生生中开设冰冰蓄冷的选选修课，如如上海理工工大学、同同济大学、、清华大学学、华南理理工大学、、天津大学学、上海交交通大学、、西安交通通大学、南南京建工学学院、东南南大学、浙浙江大学、、重庆建筑筑大学、中中国科学技技术大学、、广州能源源所、广东东工业大学学、上海海海运学院、、哈尔滨工工业大学等等。同时，，已有不少少设计院积积极主动投投入到蓄冷冷空调工程程项目的设设计中，通通过精心设设计，使得得最近几个个较大工程程和低温送送风工程项项目的水平平得到提高高和完善。。1997年年是我国蓄蓄冷空调专专业书出版版丰收年，，有《空调调蓄冷应用用技术》、、《蓄冷技技术及其在在空调工程程中的应用用》、《储储冷空调系系统原理、、工程设计计及应用》》、《相变变贮能－－－理论和应应用》四本本书。1999年翻翻译出版了了《低温送送风系统设设计指南》》。2000年出版版《蓄冷空空调工程实实用新技术术》、《蓄蓄冷技术和和蓄热电锅锅炉在空调调中的应用用》。2001年翻翻译出版了了《蓄冷设设计指南》》。2001年发布布了“蓄冷冷冷却设备备”行业标标准。2002年国国家标准““采暖通风风与空气调调节设计规规范”中增增加了蓄冷冷蓄热的条条款。2003年发发布了“蓄蓄冷空调系系统的测试试与评估方方法”国国家标准。。2003年全国民民用建筑工工程设计技技术措施——暖通空调调-动力中中有一节““蓄冷系统统的设计””。2003年年民用建筑筑制冷空调调设计资料料（办公、、公寓式））中有冰蓄蓄冷设计实实例。全