冰蓄冷空調系統建築節能的論文

一、空調冰蓄冷系統的發展

空調是現代建築結構的主要組成部分，隨着建築業的快速發展，空調的使用也越來越多，電能消耗逐漸增加。然而空調系統屬於高耗能設施，一些發達國家的能耗佔國家經濟總能耗的30%以上，而空調冷熱源能耗佔空調總能耗的50%以上，因此不僅造成能源逐漸消耗，而且電力的穩定性也受到很大影響。例如白天人們用電較多，導致電力輸送形成用電高峯，而夜晚人們的用電相對較少，則電力輸送形成低谷，一些地區電網的峯谷差與這不僅給電力工業帶來很大壓力，而且造成了其效率的降低，爲了提高電力載荷，滿足需求負荷量，一些國家主要是採用擴增發電廠基礎設施的數量應對用電高峯，然而不能有效解決谷底問題，而且增加了能源的消耗，隨着國家能源危機的日益嚴峻，以及電力峯谷現象的形成，如何解決用電高峯且有效降低能源消耗成爲了國家日益關注的問題。配置冰蓄冷系統的空調既是應對這個問題而產生的，它可以有效控制電力的峯谷現象，而且能有效在填補谷底的電能，迄今爲止，冰蓄冷空調的應用是有效協調用電峯谷值與維持電力穩定的主要措施，根據資料統計，蓄冷空調技術可以轉移空調尖峯用電負荷36.4%-45%，對平衡電網負荷有着顯著的作用。在二十世紀30年代，美國爲了解決製冷設備造價高問題而研發了工業製冷機，它屬於最早的蓄冷空調，隨着科技與工業的快速發展，製冷機的造價迅速下滑，導致製冷機市場逐漸變淡，其技術進展緩慢。然而進入20世紀50年代，日本逐漸對製冷機增加了關注，並不斷對蓄冷空調進行研發與生產，促使水蓄冷空調在世界上的廣泛應用。到20世紀80年代，在美國、日本、加拿大等國家先後有多達50家冰蓄冷系統開發企業，且冰蓄冷系統空調在整個北美的投資額佔整個暖通系統總投資的30%左右，並在其他國家得到進一步的研發與應用。如今，冰蓄冷空調在所有空調中逐漸顯示其強大的節能優勢，並廣泛且大量地分佈於世界各地，目前美國有五千以上的蓄冷空調系統用於不同建築物，其蓄冷技術在全美空調上的應用佔據了95%以上。我國主要是從21世紀70年代開始應用蓄冷系統空調，最初較多在體育館建築中採用水蓄冷空調系統，隨後冰蓄冷系統空調的優勢而逐漸被廣泛應用於各種建築中。

二、冰蓄冷空調的建築節能

對於冰蓄冷系統空調的建築節能而言，可以從冰蓄冷空調對建築能耗的經濟性角度以及電力的穩定性角度進行分析。基於建築能耗的經濟性，冰蓄冷空調的應用對象可以從宏觀層面劃分爲社會對象與用戶對象，首先針對社會層面而言，冰蓄冷空調具有重要的研究價值，同時對社會經濟建設與建築工業等發展都具有很好的促進作用，這一點不言而喻；然而對於用戶層面而言，冰蓄冷空調不僅具有實際的應用價值，且具有很好的投資價值，與常規空調相比，雖然冰蓄冷空調在其系統設備本身沒有成本優勢，但具有較強的工作效率優勢，其透過系統優勢可降低40%左右功率。然而，冰蓄冷空調並不是在熱交換工作中體現其節能優勢，因爲在冰蓄冷空調系統中，製冷主機一般具有三種類型，即活塞式、螺桿式和離心式，且具有空調和製冰兩種工況，其製冷能力一般隨着蒸發溫度降低而減少，隨着冷凝溫度降低而提高，通常製冷機組在製冰工況下的容量僅爲標定容量的70%左右。統計數據可知，製冷劑出液溫度每降低1℃，各製冷機容量大約減少3個百分點，且其製冷工況比空調底，因此冰蓄冷空調在熱交換中並不節能。實際上，冰蓄冷空調的'主要節能優勢體現在電力低谷時刻。用電高峯與低谷形成的峯谷現象是現代電網的特點，隨着科技與工業的發展，這種現象也逐漸加劇。據統計，我國大部分城市的用電高峯階段電量佔總電量的30%以上，此時如若根據高峯時段擴建發電廠以匹配電量，則在用電低谷階段，多數發電廠不能得到有效利用。如根據平局用電負荷擴建發電廠以匹配電網，則在夏季用電高峯時刻即會產生用電負荷超過發電與電力配送設備的供電能力，導致電力頻率下滑，當頻率減至50Hz以下，就不能有效供電和安全用電。爲了滿足尖峯用電負荷需要，就必須根據尖峯用電負荷的大小來興建更多的新電廠。在空調的社會普及率相當高後，如果採用與推廣蓄冷空調技術，就可有效地把空調用電的約40％左右的負荷轉移到低谷時段，利用其冰蓄冷系統優勢透過蓄冰吸收熱量，實現建築節能的效果，從而提高了現有發電設備與輸配電網的利用率與效率，改善電力建設的投資效益。

此外，冰蓄能系統除了在建築節能上給國家帶來巨大的經濟價值時，也具有良好的社會效益與環境效益。例如推遲或減少發電裝機容量，減少環境污染治理費用，減少電網調峯次數、降低發電成本等。本文對其所做的探討，只是基於現行環境之下，隨着未來的發展，還需要廣大業界人士的一致努力。