水蓄冷与冰蓄冷的比较

八、水蓄冷与冰蓄冷的比较

一. 水蓄冷与冰蓄冷比较

将水蓄冷与冰蓄冷进行比较，这二种蓄冷方式的最大不同就是水蓄冷是利用水的温度变化（显热变化）进行蓄冷，而冰蓄冷利用水的相态变化（相变所需的潜热）进行蓄冷。因此，冰、水蓄冷系统在下列方面发生了变化。

（1）蓄冷系统制冷机的容量

为0.6～

从冰蓄冷简介中知道：冰蓄冷制冷机组蓄冷工况下的制冷能力系数C

f

0.65（制冰温度为-6℃时），其制冷能力比制冷机组在空调工况低了0.4～0.35，也就是说冰蓄冷在希望利用蓄冷系统减少制冷机组容量的愿望很难实现。而水蓄冷就不存在这一问题。

（2）蓄冷装置的蓄冷密度

从冰蓄冷与水蓄冷的简介中知道：冰蓄冷槽的蓄冷密度为（40～50kW /m3），蓄冷水池的蓄冷密度为（7～11.6kW /m3）。冰蓄冷槽的蓄冷密度是蓄冷水池蓄冷密度的5倍左右。

这里要说明一下，就是关于水蓄冷与冰蓄冷的占地问题。通常在人们的心目中，一说起水蓄冷，就有水池容积大，要占用大块地方。其实这是一种错觉。产生这一错觉的原因是：以为冰蓄冷利用的是水的潜热，而物态变化的热潜热是比较大的（往往人们对凝固热不太熟悉，又经常与汽化热来衡量），认为蓄冰槽内冰的容积比例可为1，因此，远远夸大了蓄冰槽蓄冷密度。而实际上蓄冰槽的蓄冷密度仅是蓄冷水池蓄冷密度的5倍左右，以目前使用最多的冰盘管为例，冰蓄冷槽需要安装在室内，并要求有一定的安装距离。我们曾对某一冰蓄冷系统与水蓄冷系统进行比较，如果将蓄冰槽安装的场地全部空间改为蓄冷水池，再加上该建筑物的消防水池，二者的蓄冷能力近乎相当。

（3）蓄冷装置的兼容性

水蓄冷系统的蓄冷水池冬季可作为蓄热水池使用，这一点对于热泵运行的制冷系统是特别有用的。而冰蓄冷系统蓄冰槽则没有此功能。

（4）蓄冷系统的建设投资

冰蓄冷与水蓄冷相比，一般来说，水蓄冷系统基本建设投资不高于常规空调系统，而冰蓄冷系统基本建设投资比常规空调系统高出20％以上。

冰蓄冷的缺点：冰蓄冷的用电量高于常规空调20％左右，水蓄冷则可节省制冷用电10％左右。水蓄冷储槽可实施夏季蓄冷，冬季蓄热，做到蓄冷、蓄热

两用，而冰蓄冷不可能做到。冰蓄冷的投资比水蓄冷大很多，所以现在国内运行的冰蓄冷系统基本上都采用约1/2削峰运行，否则，将大量增加工程造价，而我公司开发的大温差水蓄冷一般采用全削峰运行。

冰蓄冷的优点：蓄冰槽占用的体积比蓄冷槽小，储蓄的冷量为水蓄冷的80倍，因此水蓄冷系统需要有一定的空间（如绿化空地、停车坪、消防水池等）来安置蓄水设施。

二、蓄冷技术简介

蓄冷技术原理，简而言之，是利用夜间电网多余的谷荷电力继续运转制冷机制冷，并通过介质将冷量储存起来，在白天用电高峰时释放该冷量提供空调服务，从而缓解空调争用高峰电力的矛盾。目前较为流行的蓄冷方式有三种，即水蓄冷、冰蓄冷、优态盐蓄冷。

2.1水蓄冷

以水作为蓄冷介质的水蓄冷系统是空调蓄冷重要方式之一，也是能源利用，开源节流的形式之一。水蓄冷可利用室内外蓄水池或消防水池，用普通冷水机组制冷，夜间制取2~5℃的冷水蓄存起来供白天使用。为了提高蓄冷罐的蓄冷能力并满足供冷负荷需求，应提高水蓄冷系统蓄冷效率，维持较大的蓄冷温差，并防止储存冷水与回流热水的混合以减少能量损失。通常水蓄冷系统贮槽结构设计有四种方式：自然分层蓄冷、复合贮槽蓄冷、迷宫式蓄冷和隔膜式蓄冷。其中自然分层蓄冷系统简单，蓄冷效率较高、经济效益好，目前广为应用。

自然分层蓄冷利用水的物理特性（水的密度与温度相关，水温大于4℃时，温度升高密度减小，在0~4℃范围内，温度升高密度增大，3.98℃时水的密度最大），使温度为4~6℃的冷水聚集在蓄冷罐下部，而10~18℃的热水自然地聚集在蓄冷罐上部，从而实现冷热水自然分层。

概括地讲，水蓄冷技术具有以下特点：

1）可使用常规的冷水机组，也可使用吸收式制冷机组，使其在经济状态下运行。

2）适用于常规供冷系统的扩容改造，无需增加制冷机组容量。

3）利用消防水池、既有蓄水设施或建筑物地下室等作为蓄冷容器，可降低初投资。

4）可实现蓄热和蓄冷双重用途。

5）技术要求低，维修方便，无需特殊技术培训。

6）水蓄冷方式是一种较为经济且储冷量较大的一种蓄冷方式。蓄冷罐体积越大，单位蓄冷量投资越低。蓄冷量大于7 000kW·h或蓄冷容积大于760m3时，以水蓄冷为经济。

2.2冰蓄冷

冷的制冰方式主要有两种[3]：1.静态制冰方式。即在冷却管外或盛冰容器内结冰，冰本身始终处于相对静止状态，这类制冰方式包括冰盘管式、冰球式等多种形式；2.动态制冰方式。该方式中有冰晶冰浆生成，且冰晶冰浆处于运动状态。

制冰系统简单，现是冰蓄冷系统的主流。目前，动态制冰方式国内外应用较多的是冰盘管式、冰球式蓄冷系统，其他少用。

蓄冷分为内融冰式和外融冰式，内融冰式设备是由沉浸在充满水的贮槽中的盘管构成结冰载体的一种蓄冷装置。充冷时，低温载冷剂在盘管内循环，将盘管外表面的水逐渐冷却至结冰。释冷时，经空调负荷加热的高温载冷剂在盘管内循环，将盘管外表面的冰逐渐融化，使载冷剂降温，供用户需要。外融冰式相反，在管内结冰，载冷剂在管外流动。沉浸在贮槽中的盘管形状通常有三种，即蛇形盘管、圆筒形盘管和U形立式盘管。

蛇形盘管蓄冷装置以美国BAC公司产品为代表，该装置一般使用25%（质量比）的乙烯乙二醇水溶液。充冷时进液温度一般为-5~-6℃，释冷时出口温度为0~1℃。圆筒形盘管蓄冷系统以美国calmac公司和Dunham-bush公司产品为代表。该装置载冷剂逆向流动，有利于改善和提高传热效率，并使贮槽内温度均匀，在充冷末期贮槽内的水基本可全部冻结成冰，因此，又称为完全冻结式蓄冷装置。U形盘管蓄冷装置以美国Fafco系列产品为代表。

上述盘管作为换热器分别与相应的不同种类贮槽组合为成套的各标准型号制冷设备。同时，这些盘管亦可以根据实际需要制作成非标尺寸，以适于各种建筑物布置，组成非标蓄冷装置，满足用户不同需求。

冰球式蓄冷属于封装冰式，蓄冰球的外壳一般由高密度聚合烯烃材料制成，球内装有有机盐溶液，蓄冰时低温载冷剂使冰球内的盐溶液结冰，放冷时高温载冷剂与冰球内的冰进行热交换达到降温目的。

静态制冰有自身缺点：冰层厚度使热阻增大，导致冷冻机性能系数COP降低。