一、空调蓄能技术及其经济效益概述

1、空调蓄能技术是一种最有效地获取分时电价差效益、节省电制冷或电制热运行电费的技术。在国外已经是一项成熟的技术，目前国内正在大面积推广应用。

2、采用空调蓄能产生的经济效益

社会经济效益

电网的峰谷差是现代电网的一大特点，蓄能系统具有转移电网高峰用电量、平衡电网峰谷差的功能。由于蓄能系统的移峰填谷功能，提高了电网的安全运行性能，提高了现有发电设备和输配变电设备的效率，降低了变配电损耗，从而降低了发配电的运行成本，充分利用了不可再生的资源，其社会经济效益是巨大的。因此，政府大力鼓励在低谷电的时间段用电。

用户采用空调蓄能时获得的经济效益

可以大幅度降低运行电费，降低经营成本。蓄能系统的用电策略是：在低电价时段制取冷（热）量储存起来，在相对高电价时段少用或不用电，供热采暖网把储存的能量释放出来使用。一般峰谷时段的电价比可达3：1—4.5：1，甚至更高，因此由于电价差而节省的运行电费达30%—70%。且采用空调蓄能技术后，主机设备在储能运行时的效率相对于常规运行可提高6%—8%，空调系统总的节电率不低于10%。

在用户扩容改造或新装制冷中央空调系统时，按蓄能方式设计系统，由于在空调负荷高峰时，可以使用预先储存的冷量来供冷，因此不必象常规空调系统那样按高峰负荷配备主机设备，而是按全天的平均负荷来配备空调主机设备,系统装机容量可减少达30—50%。从而使得按蓄能方式设计的系统比按常规设计的系统节约投资费用。

二、水蓄冷中央空调系统

蓄冷中央空调系统是将冷量以显热或潜热的形式储存在某种介质中，并在需要时能够从储存冷量的介质中释放出冷量的空调系统。

水蓄冷是空调蓄冷的重要方式之一，利用水的显热储存冷量。水蓄冷中央空调系统是用水为介质，将夜间电网多余的谷段电力（低电价时）与水的显热相结合来蓄冷，以低温冷冻水形式储存冷量，并在用电高峰时段（高电价时）使用储存的低温冷冻水来作为冷源的空调系统。

三、实施水蓄冷时的基本条件

1、有可执行峰谷电价的供电政策或有对蓄能优惠的电价政策。

2、以冷冻水为冷源的电制冷空调系统，低电价时段有空余的制冷机组作蓄冷用。

3、建筑物中具有可利用的消防水池或可建蓄水池的空间（绿地、露天停车地下，空闲地或可作水池的地下室等）。

四、温度分层型水蓄冷原理

冷量储存的类型有温度分层型、多水池型、隔膜型或迷宫与多水池折流型等。实践证明，相对其它类型，温度分层型（垂直流向型）最简单有效。

温度分层型水蓄冷是利用水在不同温度时密度不同这一物理特性，依靠密度差使温水和冷水之间保持分隔，避免冷水和温水混合造成冷量损失。

水在4℃左右时的密度最大，随着水温的升高密度逐渐减小，利用水的这一物理特性，使温度低的水储存于池的下部，供热采暖网温度高的水位于储存于池的上部。

设计良好的温度分层型水蓄冷池在上部温水区与下部冷水区之间形成一个热质交换层。一个稳定而厚度小的热质交换层是提高蓄冷效率的关键。

为了在蓄水池内垂直方向的横断面上，使水流以重力流或活塞流平稳地在整个断面上均匀地流动并平稳地导入池内（或由池内引出），在上部温水区与下部冷水区之间形成并保持一个有效的、厚度尽可能小的热质交换层，关键是在蓄水池内的上下部设置相同散水器，以确保水流在进入蓄水池时满足佛雷得（Frande）系数，使得水流均匀分配且扰动最小地进入蓄冷池。散水器的设计及施工是温度分层型水蓄冷的关键技术。

五、水蓄冷技术特点

1、获取分时供电政策的电价差，“高抛低吸”，大量节省运行电费。

2、节约电能

A、年总的开机台时数少于常规系统；

B、当夜间蓄冷时，气温降低，冷却效果提高，机组处于高效运转，效率可提高6-8%，空调系统总的节电率不低于10%。

3、由于夜间已蓄冷，白天在突然停电时，只需较少的动力驱动水泵和末端空调马达，即可维持空调系统供冷。

4、提高了空调的品质，即需即供，供冷速度快。可按需调节供冷量，对供冷量的调节快捷而方便，系统运行稳定、安全。

5、适用于空调系统的扩容改造，可不增加制冷机组容量而达到增加供冷量的目的，只需在原系统中添加水蓄冷设备和所需的管路即可，对原有系统没有任何影响。

6、对于新装系统，可以减少装机容量，节约机组和配电设施的投资。

7、可利用消防水池以及现有的蓄水设施或建筑物地下室等作为蓄冷池。

8、蓄冷池可实现蓄热和蓄冷双重用途。

9、与常规空调一样，操作和维修方便，操作人员无需专门技术培训。

系统运行原理说明

一、蓄冷过程：蓄冷罐、V13、蓄冷水泵、V12、2号冷水机组、V11、V14、蓄冷罐（V3、V4、V7、V9关闭）

二、蓄冷罐放冷过程：蓄冷罐、V14、V9、2号冷冻水循环泵、V5、分水器----集水器、V7、V13、蓄水罐（V11、V12关闭）

三、在蓄冷过程中，可以启动1号冷冻循环泵，一号冷水机组可以向用户供冷，蓄冷和主机向用户供冷是两个独立的环路，相互没有影响。

四、蓄冷罐与主机联合供冷：在蓄冷放冷时，可以启动1号冷冻循环泵，一号冷水机组联合向用户供冷。

六、水蓄冷系统的自动控制设计

泰阳能源公司自主开发软件，精选配套硬件，实现界面易操作的高端自控集成。

1、系统的控制范围：自控系统由上位机运程控制系统（选配）、机房现场控制系统（PLC）、冷水机组、水泵、电动阀、传感检测器件、系统配电柜、系统软件等部分组成。

2、控制功能：控制系统主要设备及元器件采用国际知名公司的优质产品，嵌入我公司设计的控制软件，该控制软件可以通过窗口化的人机对话方式实现蓄能系统的多种运行模式、工况监控、历史趋势图和实时曲线图显示、参数设定与数据显示、故障诊断与系统报警。

3、控制系统元气件配置：1）控制柜采用国内一流的专业开关厂生产的交流低压开关柜，符合GB7251《低压成套开关设备、电器电控设备技术条件》、JGB/T16《民用建筑电气设计规范》和GB50056《电热设备电子装置设计规范》的规定。

2）元器件采用西门子、欧姆龙、施耐德等国际品牌。

4、控制系统的特点及功能概术

1）应用PLC智能控制，自动化程度高，运行安全可靠。

2）运行状态实时监控，各种参数数据实时显示，可提供打印功能。

3）蓄能、直供、蓄供、联合供、边蓄边供等多种模式自动切换，全自动运行。

4）主备泵的选择与连锁控制。5）水泵及电动阀的启停状态、故障报警。

6）冷热水机组启停状态、故障报警。7）冷热水机组运行参数遥测和显示。

8）多回路参数检测与现场显示。9）被控参数的设定和显示。

10）动态显示蓄冷系统流程图，显示系统各设备运行动态。

11）传感器的故障诊断与报警。12）手/自动切换及现场手动控制。

13）历史数据的适时采集与曲线图记录并储存。

14）电动阀调节与阀位显示。15）蓄能、放能量的累计。

七、冷量的储存型式和蓄冷水池结构

冷量的储存型式有温度分层型、多水池型、隔膜型或迷宫与多水池折流型。温度分层型使用较广泛。蓄冷水池结构一般目前有两种结构，建在地面上的多为园形的钢结构，建在地下的为砼结构。在项目实施中，需根据实际情况，进行优化选择来决定冷量储存型式和蓄水池的结构。

八、水蓄冷与冰蓄冷的比较

	水蓄冷	冰蓄冷
造价	同等蓄冷量的水蓄冷系统造价约为冰蓄冷的一半或更低。	冰蓄冷需要的双工况制冷机组价格高，装机容量大，增加了配电装置的费用，且冰槽的价格高，使用有乙二醇数量多，价格贵，管路系统和控制系统均较复杂，因此总造价高。
蓄冷系统装机容量	水蓄冷的蒸发温度与常规空调相差不大，且可采取并联供冷等方式使装机容量减小。	冰蓄冷工质的蒸发温度较低，制冷机组在蓄冰工况下的制冷能力系数Cf为0.6～0.65（制冰温度为-6℃时），其制冷能力比制冷机组在空调工况下低0.4～0.35。相同制冷量下，冰蓄冷的双工况制冷机组容量要大于常规空调工况机组。
移峰量	在同等投入的情况下，水蓄冷系统一般设计为全削峰，节省电费大大多于冰蓄冷系统。	冰蓄冷为降低造价，一般为1/2或1/3削峰，节省电费少于水蓄冷系统。
用电量（系统效率）	属节能型空调，由于夜间蓄冷效率较白天高，系统满负荷运行时间大幅增加，扣除蓄冷损失等不利因素，较一般常规空调节电约10%。	属耗能型空调，制冰时效率下降达30%，综合其夜间制冷、满负荷运行时间大幅增加等因素后，其较一般常规空调多耗电20%左右。
蓄冷装置的蓄冷密度	蓄冷水池的蓄冷密度为7~11.6KW/M3。由于冰蓄冷的有效容积较小，如果将安装蓄冰槽的房间用作蓄冷水池，加上消防水池，其蓄冷量与冰蓄冷基本一致。	冰蓄冷槽的蓄冷密度为40~50KW/M3，约为水蓄冷的4~5倍，但因其有效容积小，实际二者蓄冷能力近乎相当。
蓄冷槽 占用空间	相对较大，但因大温差蓄冷在一个蓄冷槽内完成全部蓄冷和放冷过程，占用空间绝大部分是有效的蓄冷空间，部分具体已投运的项目表明，水蓄冷实际占用空间只略大于冰蓄冷。	相对较小，但因蓄冷一般在多个蓄冷槽内实现，设备间需留有检修通道及开盖距离，且冰槽内有乙二醇及预留结冰时膨胀空间，故其有效空间只是实际占用空间的一小部分。
蓄冷装置的兼容性	蓄冷水池冬季可兼作蓄热水池，对于热泵运行的系统特别有用，但此时不能作为消防水池。若单独作蓄冷水槽时可作为消防水池使用。	蓄冰槽没有此功能。
蓄冷槽 位置	可置于绿化带下、停车场下或空地上以及利用消防水池改造而成。	一般安装在室内，会占用正常机房面积。
适用性	适合老用户空调系统蓄冷改造，也适合新装空调蓄冷系统建设。	只适合新装用户，改造老用户需改造主机为双工况机组等因素，一般难实现。
运行状况 响应速度	运行简便，易于操作，放冷速度、大小可依需冷负荷而定。可即需即供，无时间延迟。	需溶冰，故放冷速度、大小受限制，需约30分钟的时间延迟才可正常供冷。
维护	易于维护，维护费用低。	难维护，维护费用高，通常同等蓄冷量的冰蓄冷系统的维护费用是水蓄冷系统的2~3倍。

 来源：供热采暖网