電能難于儲存，單靠供電機構(gòu)本身的設(shè)備難以達(dá)到“削峰填谷”的目標(biāo)，無法盡量在電力低谷期間使用電力；當(dāng)然，有些電力公司由于電網(wǎng)調(diào)峰能力不足，建設(shè)抽水蓄能電站進(jìn)行調(diào)峰，但其系統(tǒng)龐大，初投資和運行費用較高，難以推廣。與此相比，冰蓄冷技術(shù)系統(tǒng)簡單，運行費用低，因此得到較為廣泛的應(yīng)用。
　　空調(diào)系統(tǒng)是現(xiàn)代公用建筑與商業(yè)用房不可缺少的設(shè)施，其耗電量很大，而且基本處于電負(fù)荷峰值期。例如，飯店和辦公樓每平米建筑面積的空調(diào)峰值耗電量約40～60瓦；以北京為例，目前，公用與商用建筑的空調(diào)用電負(fù)荷約為60萬千瓦，約為高峰電負(fù)荷的16%，因此，空調(diào)負(fù)荷具有很大的削峰填谷潛力。據(jù)初步測算，如果全國推行冰蓄冷技術(shù)，到2011年可望將450萬千瓦的空調(diào)高峰用電量轉(zhuǎn)移至低谷使用，國家將冰蓄冷空調(diào)技術(shù)作為重點節(jié)能技術(shù)措施之一在全國推廣。
　　一、蓄冷系統(tǒng)的設(shè)備和裝置
　　1、蓄冷設(shè)備
　　美國制冷工業(yè)協(xié)會（ARI）1994年出版的《蓄冷設(shè)備熱性能指南》一書，將蓄冷設(shè)備廣義地分為顯熱式蓄冷設(shè)備和潛熱式蓄冷設(shè)備
　　2、蓄冷介質(zhì)
　　最常用的蓄冷介質(zhì)是水、冰和其他相變材料，不同蓄冷介質(zhì)具有不同的單位體積、蓄冷能力和不同的蓄冷溫度。
　　由于冰作為蓄冷介質(zhì)的諸多優(yōu)點：蓄存的冷量大，蓄冷設(shè)備的容積小，蓄存冷水的溫度低等，空調(diào)工程中的蓄冷介質(zhì)較多地選用冰。本文介紹的蓄冷空調(diào)系統(tǒng)選用冰作為蓄冷介質(zhì)。
　　3、蓄冷裝置
　　包括：水蓄冷裝置、冰蓄冷裝置、蛇形蓄冰盤管、圓形蓄冰盤管、U形蓄冰盤管、冰球封裝式蓄冰設(shè)備、冰板封裝式蓄冰設(shè)備。
　　二、冰蓄冷系統(tǒng)的原理
　　除某些工業(yè)空調(diào)系統(tǒng)以外，商用建筑空調(diào)和一般工業(yè)建筑用空調(diào)均為非全日空調(diào)，空調(diào)系統(tǒng)通常每天只需運行10～14小時，而且?guī)缀蹙�在非滿負(fù)荷下工作。如果空調(diào)系統(tǒng)不采用蓄冷技術(shù)，機組的制冷量應(yīng)滿足瞬時最大冷負(fù)荷的需要，此時，機組的容量比采用蓄冷時的機組容量要大很多，相應(yīng)地初投資也要高。由此，常規(guī)空調(diào)聯(lián)合冰蓄冷技術(shù)的復(fù)合式系統(tǒng)的應(yīng)用變得越來越廣泛。
　　1、冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的蓄冷方式
　　蓄冰空調(diào)按照負(fù)荷分配不同分為兩種形式：全負(fù)荷蓄冰和部分負(fù)荷蓄冰。
　　全負(fù)荷蓄冰也稱負(fù)荷轉(zhuǎn)移，其策略是將電力高峰期的冷負(fù)荷全部轉(zhuǎn)移到電力低谷期。用電高峰時段制冷機不運行，供冷量全部由電力低谷和平峰時段蓄冰設(shè)備蓄存的冷量來承擔(dān)。運行費用顯著降低，但需配置較大的制冷機和蓄冰裝置，設(shè)備投資較高，且蓄冰裝置占地面積大。應(yīng)用于峰值需冷量大且用冷時間短的建筑，如影劇院、大型會議室等特定場合。
　　全負(fù)荷蓄冰負(fù)荷分配如下圖所示，全天所需冷量B全部由低谷和平峰時段所蓄存的冷量A+C供給。
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　圖全負(fù)荷蓄冰負(fù)荷分配圖
　　部分負(fù)荷蓄冰是將電力高峰時段的冷負(fù)荷部分轉(zhuǎn)移到低谷和平峰時段，電力高峰時段所需的冷量一部分由蓄冰設(shè)備供給，余下部分由制冷機供給。夜間用電低谷時段，制冷機蓄存一定的冷量，日間用電高峰時段，蓄冷設(shè)備釋冷供應(yīng)所需的部分冷量，用戶初投資和運行費用均較低，廣泛運用于賓館、公寓、酒樓、辦公大樓、購物商場、廠房以及醫(yī)院等各類工業(yè)、民用建筑。部分負(fù)荷蓄冷系統(tǒng)可以按典型設(shè)計日制冷機基本為24小時工作設(shè)計，這樣，制冷機容量較小，蓄冷系統(tǒng)比較經(jīng)濟(jì)合理，稱之為負(fù)荷均衡蓄冷，是目前常采用的蓄冷方法。
　　部分負(fù)荷蓄冰的負(fù)荷分配如下圖所示，高峰時段所需部分冷量B2由制冷機直接提供，部分冷量B1由低谷和平峰時段蓄冰設(shè)備所蓄存的冷量A+C供給。
　
　　
　　　
　　
　　圖部分負(fù)荷蓄冰負(fù)荷分配圖
　　2、冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的取冷方式
　　融冰取冷過程按照冰層融化的方向不同分為兩種方式：內(nèi)融冰方式和外融冰方式。
　　外融冰方式：溫度較高的空調(diào)回水直接送入盤管表面結(jié)有冰層的蓄冰水槽，使盤管表面上的冰層自外向內(nèi)逐漸融化，故稱為外融冰方式。由于空調(diào)回水與冰直接接觸，換熱效果好，取冷快，來自蓄冰槽的供水溫度可低達(dá)1℃左右。此外，空調(diào)用冷水直接來自蓄冰槽，故可不需要二次換熱裝置。但是，為了使外融冰系統(tǒng)能夠達(dá)到快速融冰放冷，蓄冰槽內(nèi)水的空間應(yīng)占一半，也就是說蓄冰槽的蓄冰率不大于50%，故蓄冰槽容積較大。同時，由于盤管外表面凍結(jié)的冰層不均勻，易形成水流死角，而使冰槽局部形成永不融化的冰層，故需采取攪拌措施，以促進(jìn)冰的均勻融化。如在蓄冰槽內(nèi)設(shè)置水流擾動裝置，用壓縮空氣鼓泡，加強水流擾動，使換熱均勻。外融冰方式應(yīng)盡可能每天都把管外所結(jié)的冰融化完，以免殘冰在再次充冷時堵塞外融冰時的水流通道，這就要求系統(tǒng)應(yīng)該根據(jù)預(yù)測的負(fù)荷值來蓄冰，以免產(chǎn)生蓄存的冷量不夠用或多余的情況。
　　內(nèi)融冰方式：來自用戶或二次換熱裝置的溫度較高的載冷劑（或制冷劑）仍在盤管內(nèi)循環(huán)，通過盤管表面將熱量傳遞給冰層，使盤管外表面的冰層自內(nèi)向外逐漸融化，故稱為內(nèi)融冰方式。冰層自內(nèi)向外融化時，由于在盤管表面與冰層之間形成薄的水層，其導(dǎo)熱系統(tǒng)僅為冰的25%左右，故融冰換熱熱阻較大，影響取冷速率。為了解決此問題，目前多采用細(xì)管、薄冰層蓄冰。此方式特點是管外可完全結(jié)冰，蓄冰槽制冰率高。
　　3、冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的流程圖
　　冰蓄冷系統(tǒng)采用溫差可以較大的主機上游的串聯(lián)系統(tǒng)，熱泵機組與蓄冰設(shè)備聯(lián)合供冷時，乙二醇溶液首先經(jīng)過熱泵機組在空調(diào)工況下降溫以保持較高效的工作，再經(jīng)冰槽的冷卻使乙二醇溶液的溫度進(jìn)一步降低，這樣板式換熱器的進(jìn)出口處乙二醇溶液可以達(dá)到較大的溫差，從而使在相同的負(fù)荷條件下，串聯(lián)系統(tǒng)乙二醇溶液的流量較小，因此在相同的條件時串聯(lián)系統(tǒng)的乙二醇循環(huán)泵小于并聯(lián)系統(tǒng)，其設(shè)備投資和運行費用都優(yōu)于并聯(lián)系統(tǒng)。而且串聯(lián)方式管路簡單、運行可靠。系統(tǒng)流程如下圖所示：
　　
　　
　
　　圖冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)流程圖
　　圖中的符號說明：V1、V2、V4、V6均為電動二通雙位閥，調(diào)節(jié)乙二醇流動方向；V3、V5為電動二通調(diào)節(jié)閥，為該系統(tǒng)的核心部件，可以精確控制進(jìn)入板式換熱器的乙二醇溫度。蓄冰空調(diào)系統(tǒng)在融冰供冷工況下，從蓄冷裝置流出的冷水溫度在冰點附近甚至低于冰點，因此若不采取措施，就會在造成能量浪費的同時，還會危及到換熱器或末端設(shè)備。自控系統(tǒng)通過對冷媒水混水比例調(diào)節(jié)閥的閥門開度的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)對冷水和回水的比例調(diào)節(jié)，從而將板式換熱器冷媒水側(cè)的進(jìn)水溫度控制在設(shè)定值上，將蓄冷量的釋放限制在需要范圍內(nèi)，既延長放冷時間，又確保下游設(shè)備的安全。
　　三、小結(jié)
　　本文介紹了蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)備分類，各種蓄冷介質(zhì)的特點，水或冰蓄冷裝置的結(jié)構(gòu)、外形和特點，詳細(xì)介紹了冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的全負(fù)荷和部分負(fù)荷蓄冷方式、外融冰和內(nèi)融冰釋冷方式的原理以及整個系統(tǒng)的流程圖，為冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的研究應(yīng)用提供參考。