北京COOL青年:冰蓄冷空调的发展与应用

2023-03-08 阅读次数:924次

3月8日女神节,春气萌动,万物生机盎然。祝所有的女性朋友们节日快乐,幸福美满!今天,北京制冷学会带大家一同了解冰蓄冷空调的发展与应用。

据彭博新能源研究显示[1],2018年全球住宅和商业空调用电量达1932太瓦时,中国空调用电量占全球 34%。中国许多大中城市的空调用电占其高峰用电的20%以上,电网昼夜峰谷负荷差值高达40%,这无疑造成夜间电力资源的极大闲置和浪费。预计到本世纪中叶,全球空调用电需求将增长逾一倍,相当于全球电力总需求的逾12%。在这样的社会大背景下,一场空调节能技术的革命呼之欲出。

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图1. 全球空调用电占比[1]

蓄冷空调作为制冷空调的补充和调节,利于缓解电网运行负荷,提高发电和输电效率;具有较高的经济性,既降低了用户空调运行费用,还减少了装机容量,节省了开支。常见的蓄能介质有水和冰,较储能密度低,占地面积大的水蓄冷系统相比,冰蓄冷空调具有蓄冷能力大,容积小,提供的冷水温度低,可实现低温送风等优点[2]。冰蓄冷空调系统是在常规电制冷的基础上减小制冷主机容量,增加蓄冰装置,系统如图2所示[3]。

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图2. 冰蓄冷空调系统图[3]

谈到冰蓄冷技术的发展历程,其实早在几千年前,我国就有了最古老的蓄冰工程,《诗经》中曾有“凿冰冲冲,纳于凌阴”的记载,当时还没有机械制冷,我们的祖先利用大自然的造化将冬天的冰储存起来到夏天使用。在后来,蓄冷技术出现在20世纪30年代国外的教堂中,那是因为教堂平时人员少,负荷需求少,而礼拜日人员多负荷需求大。20世纪70年代时出现的能源危机推动了蓄冷技术的发展,第一次出现了电费分时计费。日本在80年代开始了蓄冷技术的研究。台湾在1984年建成了第一个冰蓄冷空调。而中国大陆在1994年电力部郑州会议上正式将冰蓄冷技术写入国家红头文件,同年在深圳电子大厦建成第一个冰蓄冷空调系统。

在如今的发达国家,60%以上的建筑物都已使用冰蓄冷系统。韩国在1999年立法,三千平方米以上的公共建筑必须采用蓄能空调系统;美国芝加哥一个600多万平方米的建筑共有4个冷站,城市集中供冷;日本的国土面积只有37万平方公里,但在使用冰蓄冷系统的建筑物大约已有10万个以上。从美、日、韩等国家应用的情况看,冰蓄冷技术在空调负荷集中、峰谷差大、建筑物相对聚集的地区或区域都可推广使用。我国也于07年将冰蓄冷技术列为《国务院能源政策白皮书》节能减排三大支撑技术之一;08年将其列为《国家级重点支持高新技术》。目前全国高达二十多个省份已出台分时电价政策,高峰和低谷的电价差在3到4倍。最后,我们引用中国制冷学会理事宋孝春先生的话来分析国内冰蓄冷行业的未来发展趋势,“我国冰蓄冷空调市场已走向成熟。全国范围内近两年的工程几乎等于前十年的总和,这本身已经足以说明问题。未来一段时间内,这个数字仍以几何数字向上递增…”


参考文献:

[1] 赵福艳,张丁川,路贵香.制冷技术的研究进展[J].化工管理,2020(09):136-137.

[2] Kang Z, Wang R, Zhou X, et al. Research status of ice-storage air-conditioning system[J]. Procedia Engineering, 2017, 205: 1741-1747.

[3] 黄双福,何志森,连洪波.冰蓄冷技术在空调系统中的应用及经济性研究[J].山东化工,2021,50(23):151-153.


撰文:北京建筑大学环境与能源工程学院副教授邢美波(北京市科协2021-2023年度青年人才托举工程被托举人)

审核:陈红兵

编辑:王晓童





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