近年來(lái)，用電荒和能源緊缺儼然成為阻礙經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。隨著全球?qū)δ茉次C(jī)意識(shí)的增強(qiáng)，我國(guó)明確提出將節(jié)能增效放在能源工作的首位。
目前大城市電力供應(yīng)緊張表現(xiàn)為兩個(gè)方面：一方面是電網(wǎng)負(fù)荷率低，系統(tǒng)峰谷差加大，另一方面是隨著用電結(jié)構(gòu)的變化，工業(yè)用電比重相對(duì)減少，城市生活、商業(yè)用電相對(duì)快速增長(zhǎng)
空調(diào)的用電量約占建筑物用電的30-50%，所以節(jié)約空調(diào)系統(tǒng)的高峰用電將是緩解缺電矛盾的重要一環(huán)。城市生活、商業(yè)用電的快速增長(zhǎng)，部分城市（如深圳、佛山）已設(shè)有商業(yè)峰谷電價(jià)，冰蓄冷空調(diào)方案可考慮應(yīng)用到商業(yè)建筑節(jié)能當(dāng)中，特別是對(duì)于大業(yè)主的自持項(xiàng)目，效果更明顯。
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（關(guān)于廣東省一般工商業(yè)電價(jià)降價(jià)政策的公告）
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（深圳市工商業(yè)電價(jià)價(jià)目表）
壹冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)原理
冰蓄冷空調(diào)是指利用制冰主機(jī)，在夜間電力低谷段制冰，冷量以冰的形式貯存起來(lái)，然后在電力高峰段優(yōu)先釋放出來(lái)，從而達(dá)到節(jié)省電費(fèi)目的。
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（冰蓄冷削峰填谷示意圖）
貳冰蓄冷空調(diào)發(fā)展歷程
冰蓄冷空調(diào)起源于20世紀(jì)30年代美國(guó)，經(jīng)歷過(guò)降低初投資、減緩電網(wǎng)高峰用電壓力，現(xiàn)步入削峰填谷和提高空調(diào)系統(tǒng)使用靈活性、可靠性的目標(biāo)發(fā)展過(guò)程中。冰蓄冷技術(shù)緊隨科技不繼發(fā)展，至今已經(jīng)過(guò)三代技術(shù)歷程了。
參考北美、歐洲、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家蓄冷空調(diào)市場(chǎng)占有率分別達(dá)到70%、30%、75%，隨著全球?qū)δ茉次C(jī)意識(shí)的增強(qiáng)，我國(guó)明確提出將節(jié)能增效放在能源工作的首位。目前冰蓄冷國(guó)內(nèi)項(xiàng)目正逐年增長(zhǎng)，已成為一種節(jié)能增效有力的技術(shù)解決方案。
?第一代明星：以冰球?yàn)橹鳌?/strong>興起于1970-1990年代，主要代表廠家法國(guó)西亞特等。
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（冰球式蓄冰罐）
原理及方法
將冰球放入裝有不凍液載冷劑（一般為乙二醇）的大蓄冰罐中，冰球通過(guò)與乙二醇進(jìn)行熱交換，使球內(nèi)的水結(jié)冰/融冰，實(shí)現(xiàn)蓄冷/放冷功能。
1.冰球的制冰過(guò)程
-6左右的乙二醇水溶液在冰球外面流動(dòng)，通過(guò)冰球殼體傳熱，使球內(nèi)的水溫度下降，接著在殼體內(nèi)壁結(jié)冰，冰層逐漸加厚，完成制冰過(guò)程。
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2.冰球的融冰過(guò)程
在融冰過(guò)程中，由于冰的密度比水小，冰浮在水的上部。12左右的乙二醇水溶液首先通過(guò)冰球殼體向冰層傳熱，在殼體內(nèi)側(cè)的冰先融化成水，冰塊逐漸變小，水逐漸增加，完成融冰過(guò)程。
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冰球內(nèi)的水在結(jié)冰膨脹時(shí)，通過(guò)球表面凹處凸起緩解應(yīng)力，凹面反復(fù)動(dòng)作，容易開(kāi)裂，而且結(jié)冰膨脹效應(yīng)不一定全部發(fā)生在凹處。
冰球直徑通常在100mm左右，由于冰的熱阻大，外部的冷量至少要通過(guò)30mm左右厚的冰層才能抵達(dá)中心點(diǎn)，如此，冰球中的冷水越是靠近中心處則越發(fā)難以結(jié)成冰，造成后期蓄冰緩慢。
由于冰球表層一般使用聚乙烯材質(zhì)，材質(zhì)自身傳熱性能不及金屬材質(zhì)。
冰球式蓄冷能耗偏大，但其發(fā)展歷史最久，技術(shù)也較為成熟，項(xiàng)目積累較多，有一定的市場(chǎng)份額。
?第二代明星：以盤(pán)管式為主。興起于1980-2000年代，主要代表廠家BAC、益美高、華電華源等。
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（盤(pán)管式蓄冰槽）
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（盤(pán)管式蓄冰原理圖）
原理及方法
在盤(pán)管蓄冷技術(shù)中，將金屬或者塑料盤(pán)管置于冰槽中，在盤(pán)管里面充滿載冷劑乙二醇不凍液，盤(pán)管外面充滿水。蓄冷運(yùn)行時(shí)，通過(guò)制冷主機(jī)制取0以下的乙二醇載冷劑在盤(pán)管內(nèi)流動(dòng)，通過(guò)管壁傳熱導(dǎo)熱將外面的水結(jié)成冰，實(shí)現(xiàn)蓄冰運(yùn)行。放冷時(shí)，分為內(nèi)融冰和外融冰兩種方式，內(nèi)融冰就是通過(guò)盤(pán)管內(nèi)部較高溫度的乙二醇載冷劑，將盤(pán)管外表面的冰融化，使載冷劑降溫后將熱量通過(guò)換熱器傳遞給末端用戶。外融冰放冷時(shí)通過(guò)水泵抽取蓄冰槽中的冰水，經(jīng)換熱后回來(lái)的熱水直接進(jìn)入蓄冰槽循環(huán)，水和冰直接接觸式換熱，實(shí)現(xiàn)放冷循環(huán)。
1.冰盤(pán)管制冰過(guò)程
冷水機(jī)組出來(lái)的低溫乙二醇水溶液送入蓄冰槽中的塑料管或金屬管內(nèi)，乙二醇水溶液吸收蓄冰槽中水的熱量，水的溫度下降，最后在盤(pán)管外表面上結(jié)冰。
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2.冰盤(pán)管融冰過(guò)程
從空調(diào)負(fù)荷端流回的溫度較高的乙二醇水溶液進(jìn)入蓄冰槽，在塑料或金屬管內(nèi)流動(dòng)，將管外的冰融化；乙二醇水溶液溫度下降，再被抽回到空調(diào)負(fù)荷端使用。
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冰盤(pán)管設(shè)置于蓄冰槽內(nèi)，管間間隙小，需求盤(pán)管數(shù)量較多，由于盤(pán)管一般采用不銹鋼管或者特制塑料管，一般投入成本較高。
與冰球相同，盤(pán)管亦存在熱阻問(wèn)題，當(dāng)盤(pán)管外部成冰增厚時(shí)，傳熱效率降低，要么降低冰盤(pán)管外部的解冰厚度，但如此以來(lái)蓄冷能力便又降低了。
由于系統(tǒng)盤(pán)管數(shù)量較多，放置于蓄冰槽中結(jié)構(gòu)緊湊，一旦發(fā)生泄漏，維修極為不便。
冰盤(pán)管式蓄冷技術(shù)能耗較冰球式蓄冷技術(shù)要低，較動(dòng)態(tài)冰蓄冷技術(shù)能耗要高，但其技術(shù)較為成熟，市場(chǎng)份額較大，國(guó)內(nèi)外大的冷站應(yīng)用較多。
第一代與第二代制冰技術(shù)由于制冰過(guò)程中冰體靜止，故稱作靜態(tài)制冰。
第三代明星冰蓄冷技術(shù)實(shí)現(xiàn)了制冰與儲(chǔ)冰空間上的分離，一般稱為動(dòng)態(tài)冰。興起于2000年代初，動(dòng)態(tài)冰技術(shù)種類(lèi)較多，目前市場(chǎng)上有制冰滑落式冰蓄冷、冰晶式蓄冷、過(guò)冷水動(dòng)態(tài)冰漿式蓄冷、其他冰蓄冷如鹽水冰漿技術(shù)等，制冰滑落式冰蓄冷代表有Mueller公司，動(dòng)態(tài)冰漿技術(shù)國(guó)外代表廠家有日本高砂熱學(xué)、新菱冷熱、大氣社等，鹽水冰漿技術(shù)國(guó)外代表廠家有SUNWELL公司等，國(guó)內(nèi)以中科院廣州能源研究所最早研發(fā)并應(yīng)用。
?制冰滑落式冰蓄冷
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（滑落式冰蓄冷系統(tǒng)原理圖
原理及方法
制冰機(jī)安裝在蓄冰槽的上方，水或水溶液噴灑在蒸發(fā)器上，在蒸發(fā)器表面結(jié)成一層薄冰，待冰達(dá)到一定厚度時(shí)，制冰設(shè)備中的四通閥切換，壓縮機(jī)的排氣直接進(jìn)入蒸發(fā)器，使冰脫落。
?特點(diǎn)
融冰特性較好，融冰時(shí)冰與水直接接觸，片狀冰具有較大的表面積，換熱效率較高，同時(shí)冰融化后的水直接進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)，循環(huán)系統(tǒng)的出水實(shí)際上取自冰水混合物的水，在融冰初期和終期均可保持恒定的出水溫度。但機(jī)房對(duì)層高有特別要求，無(wú)法使用常規(guī)雙工況制冷機(jī)組，四通閥故障率高。
?冰晶式蓄冷
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（冰晶式蓄冷系統(tǒng)原理圖）
原理及方法
冰晶式冰蓄冷是將低濃度的乙烯乙二醇或丙二醇的水溶液降到凍結(jié)點(diǎn)以下，使其產(chǎn)生冰晶。冰晶是極細(xì)的冰粒（直徑100μm），類(lèi)似雪花，生成后成為一種淤漿狀的液冰，可以用泵輸送。
?特點(diǎn)
需使用專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)冰晶的制冰機(jī)和特殊設(shè)計(jì)的蒸發(fā)器，冰晶融化速度較快。該系統(tǒng)生成的冰晶比較均勻，不會(huì)產(chǎn)生冰死角和冰橋。冰晶直徑小，總的換熱面積大，融冰釋冷速率快。冰晶可被泵送，蓄冰槽的位置布置方便。冰晶式蓄冷系統(tǒng)制冷能力比較小，尚不適用于大型系統(tǒng)。
?過(guò)冷水制冰（動(dòng)態(tài)冰漿冰蓄冷）
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（過(guò)冷水動(dòng)態(tài)冰漿裝置）
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（過(guò)冷水動(dòng)態(tài)冰漿制冰原理圖）
原理及方法
以普通清水為蓄冷介質(zhì)，采用板式換熱器換熱制取過(guò)冷水，再通過(guò)超聲波處理轉(zhuǎn)化為冰漿。
?特點(diǎn)
制冷主機(jī)不凍液出水溫度約-3.0，比傳統(tǒng)靜態(tài)冰蓄冷高3左右，能效比COP增加顯著。
2)?融冰放冷速率快。融冰放冷能力可達(dá)蓄冷主機(jī)能力的4倍以上，具備在電價(jià)高峰時(shí)段全停主機(jī)的全移峰能力。
3)?融冰出水溫度可恒定在2以內(nèi)，放冷時(shí)冰槽取水溫度接近1，具備滿足某些特殊工藝用冷的條件（如牛奶加工過(guò)程中對(duì)0~2冷凍水冷源的苛刻要求）。
4)?冰槽安裝空間靈活，冰槽里面無(wú)設(shè)備，對(duì)形狀的要求降低。
5)?目前過(guò)冷水動(dòng)態(tài)冰漿蓄冷技術(shù)適用于中、小型中央空調(diào)項(xiàng)目。
其他冰蓄冷
這里舉例鹽水冰漿蓄冷（刮削式鹽水冰漿技術(shù)），以低濃度鹽水溶液（如3%乙二醇溶液）為蓄冷介質(zhì)，采用刮削式圓柱筒夾套換熱器，直接通過(guò)刮削刀片或螺桿從換熱壁面把冰晶刮離形成冰漿。刮削式鹽水冰漿技術(shù)需要提供額外的機(jī)械力，其制冷能力比較小，尚不適用于大型空調(diào)系統(tǒng)。
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（刮削式鹽水冰漿技術(shù)裝置）
冰蓄冷技術(shù)種類(lèi)繁多，市場(chǎng)上品牌眾多，不在此一一列舉。
冰蓄冷制冰時(shí)間通常在凌晨0點(diǎn)至次日8點(diǎn)，這個(gè)時(shí)間段通常不是用電高峰，電網(wǎng)穩(wěn)定，享受谷段電價(jià)，實(shí)現(xiàn)“移峰填谷”，與同常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)對(duì)比，運(yùn)行費(fèi)用大幅度降低。
蓄冷技術(shù)目前已成為許多經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家所積極推廣的一項(xiàng)促進(jìn)能源、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的實(shí)用系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)