能源节约和环境保护日益重要的今天,如何提高电网用电负荷率、减少二氧化碳和硫化物排放,是重要的节能技术发展方向。在诸多新技术中,一种改善供电结构的技术显示出广阔的发展前景,这就是冰蓄冷空调技术。
冬季凿冰蓄冷
我国《诗经》有记载
作为一种改变环境的手段,人们对于温度的控制从古代就开始了。凿冰窖储,古已有之。《诗经·七月》中便有“凿冰冲冲”的记载。在金庸的武侠小说名著《天龙八部》中,虚竹和西夏公主在冰窖里还发生了一段奇缘。
为了在炎炎夏日享受清凉,古代皇家和商家修建冰窖,把冬季冰湖中的冰块窖藏起来存放到夏天使用。
北京冰窖口胡同的冰厂至20世纪60年代初还在使用。冬天,冰厂工人就到积水潭或太平湖,用专用工具将已冻得非常厚实的冰面切割成一米见方的冰块,再将冰块运至冰窖的储冰坑中码放好,每块冰之间用稻草相隔,再用稻草等将全部冰块覆盖好,等天热时将存冰取出来用。后来空调渐渐普及,有数百年历史的冰窖口胡同冰厂消失,遗留下的储冰大坑被政府稍加改造成青年湖。
西方能源危机
让冰蓄冷技术大显身手
冰蓄冷空调的优点是转移电力高峰期的用电量,平衡电网的峰谷差。它还可帮政府减少电厂投资,帮建筑业主减少运行费用和设备容量,从而减少环境污染。它的缺点主要是蓄冰装置需占用一定空间,设备初期投资较高,水管和
风管的保温费用也有所增加。
冰蓄冷空调技术并不是一种很年轻的技术,它起源于上世纪30年代的美国,但是迎来大发展主要在20世纪70年代,横扫西方世界的能源危机给发达国家发展这一技术以强大的推动力。20世纪90年代以后,冰蓄冷技术的应用进一步推广到许多工厂、学校、宾馆、医院和研究中心的建筑。1993年,我国使用冰蓄冷空调的用户仅有2家,10年后的2003年增加到311家,2015年这一数字增加到716家。
从日本、韩国、美国和
台湾等较发达国家和地区的发展情况来看,冰蓄冷已经成为
中央空调的发展方向。韩国政府明令超过200平方米的建筑,必须采用冰蓄冷空调。日本超过5000平方米的建筑物,从设计阶段就必须考虑采用冰蓄冷空调系统。很多国家都采取了资金奖励措施来推广这种技术。近年来,世界各地纷纷将冰蓄冷技术引入建筑空调系统,社会效益和经济效益十分明显,下面让我们看看几个典型案例。
省着用不如用着省
美推出优惠贷款装“冰熊”
2006年夏天,美国加州连续高温,当地用电压力持续加大。一种名为“冰熊”的新型节能空调引起了电力部门官员的注意。该装置在用电低谷期制冰,在用电高峰期融冰释放冷气,维持运作只需要一点电。“冰能源”公司开发的这种空调装置就使用了冰蓄冷技术。
“冰熊”附加在大型中央空调系统上,能在夜间非用电高峰期间制造并储存冰,在白天用电高峰期间只需开动冷气泵就能输送冷气,8小时只消耗2.4度电。“冰熊”价值1万多美元,重2吨多,加装在新建大型中央空调上的价格,比改造旧的中央空调便宜很多。除了成本优势,“冰熊”的适用范围非常广,小到180平方米大到1.35万平方米的面积均可适用,也就是说,从星巴克咖啡馆到沃尔玛大卖场,都能从安装“冰熊”中受益。
“冰能源”公司首席执行官弗兰克·拉米雷斯说,“冰熊”系统特别适合解决高峰用电危机,用户能节省他们的账单及减少用电量,同时又不必牺牲清凉;电力公司也不必再呼吁用户自愿削减用电量以免设施超负荷,正所谓“省着用不如用着省”。
美国加州阿纳海姆市公共事业公司总经理助理玛丽安娜·朗说,市内一个消防局2004年9月装了“冰熊”,后来的分析显示,该消防局高峰期用电量降了95%,总体用电量节省了5%。
“冰熊”给加州电网管理者留下了深刻印象。加州独立电网运行系统副总裁吉姆·德特默说:“我不会说它能消除停电现象,但可以说这迈出了好的一步。”阿纳海姆市议会为此通过了一个一揽子计划,决定采取鼓励措施等推广“冰熊”系统的应用。加州能源委员会已经和“冰能源”公司合作推出了一个“省钱计划”,由能源委员会提供低息贷款安装“冰熊”。
北上广深
冰蓄冷技术推广较快
2010年11月,国家发改委等六部委联合发文,针对电力需求提出了管理和激励措施,其中包括“将推动并完善峰谷电价制度,鼓励低谷蓄能”等要求。可以说,峰谷电价差价越大,冰蓄冷空调技术的经济效益越显著。在与境外企业合作的过程中,我国的冰蓄冷技术正在迎头赶上。已建的蓄冷空调工程集中在城市建设发展迅速,同时白天高峰电力紧缺的北京市、
上海市、深圳市和东南沿海地区。预计今后这种蓄冷技术将会在中国更广大的地区得到应用和推广。
美国百年水暖企业
特灵(trane.com)在北京凯宾斯基酒店的空调系统建设中,依据酒店、商场、写字楼、公寓全年空调负荷特点和日夜电价差异,提出冰蓄冷系统的供冷方案。该系统在夜晚低谷电价时制冰蓄冷,白天电价高峰时融冰供冷,给酒店带来了良好的经济效益,夏季每月可节约近20%的运行成本。特灵在上海为住宅项目万里凯旋华庭安装的冰蓄冷系统,项目完成后,每天能有效节约近32%的用电,使得总运行成本减少了近四成。
冰蓄冷技术
我国已有自主知识产权
在冰蓄冷应用上,著名的
制冷设备跨国集团
顿汉布什(该公司起源于美国)有许多样板工程,如
浙江海正药业、北京南宫的世界地热博览园、沈阳中兴商业大厦、广州地铁、成都地铁、深圳清华紫光信息港等。2015年底,顿汉布什再揽大单,中标国内单体面积第三大冰蓄冷项目——银川建发大阅城。大阅城的制冷系统通过灵活调配,可最大限度节省运行费用,预计年节约运行费用达200余万元。
据《2012~2017年冰蓄冷中央空调行业投资决策调研与趋势咨询报告》介绍,发达国家60%以上的建筑物,都已使用冰蓄冷技术。2010年11月,我国首台“板式制冰蓄冷空调”在北京完成了一个制冷季的正式运行,这标志着我国在这一技术领域拥有了自主知识产权。
目前,我国每年城市新增住宅建筑和公共建筑非常可观,为冰蓄冷技术的推广应用提供了巨大市场。从技术成熟度、设备制造和施工能力、政策环境等方面看,冰蓄冷技术在我国全面推广应用已具备了一定的基础条件,加大推广冰蓄冷势在必行。