冰蓄冷系統(tǒng)通過夜間制冰儲(chǔ)冷、白天釋冷供冷的運(yùn)行模式,可明顯降低城市熱島強(qiáng)度。傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)日間運(yùn)行時(shí),外機(jī)散熱加劇地表溫度升高,而冰蓄冷系統(tǒng)將 80% 以上的制冷過程轉(zhuǎn)移至夜間,減少日間空調(diào)外機(jī)排熱。某研究表明,在 10 平方公里區(qū)域內(nèi)規(guī)模化部署冰蓄冷系統(tǒng)后,夏季地表溫度可下降 0.8-1.2℃,這得益于夜間低溫制冰過程中設(shè)備散熱與環(huán)境溫度的自然耦合,同時(shí)減少了日間建筑向室外的顯熱排放。例如某新城集中應(yīng)用冰蓄冷技術(shù)后,商業(yè)區(qū)夏季午后平均溫度較周邊區(qū)域低 1.1℃,人行道地表溫度下降明顯,不僅改善了城市微氣候環(huán)境,還降低了周邊居民的熱應(yīng)激風(fēng)險(xiǎn),體現(xiàn)了需求側(cè)節(jié)能技術(shù)在城市生態(tài)優(yōu)化中的協(xié)同價(jià)值。冰蓄冷系統(tǒng)的智能控制算法,可結(jié)合天氣預(yù)報(bào)優(yōu)化制冰/融冰比例。四川選擇冰蓄冷參考
冰蓄冷系統(tǒng)通過“移峰填谷”轉(zhuǎn)移電力高峰負(fù)荷,可明顯減少燃煤機(jī)組的啟停調(diào)峰頻次,從而降低二氧化碳排放。以1MW?h冷量為計(jì)算單位,該系統(tǒng)相較常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)可減排0.8噸CO?。若在全國(guó)范圍內(nèi)推廣應(yīng)用,年減排量將達(dá)到千萬噸級(jí)別,對(duì)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有重要推動(dòng)作用。此外,冰蓄冷技術(shù)減少的尖峰負(fù)荷能夠延緩電網(wǎng)擴(kuò)容壓力。這意味著可間接節(jié)約土地資源(如變電站建設(shè)占地)及輸電線路投資,降低電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)成本。這種“節(jié)能+減排+降本”的綜合效應(yīng),使冰蓄冷系統(tǒng)不僅成為建筑領(lǐng)域的節(jié)能手段,更成為優(yōu)化城市能源結(jié)構(gòu)、推動(dòng)綠色電網(wǎng)發(fā)展的重要支撐。從環(huán)境效益看,其減排貢獻(xiàn)相當(dāng)于種植百萬畝森林;從經(jīng)濟(jì)角度,延緩電網(wǎng)擴(kuò)容可為城市建設(shè)節(jié)省數(shù)十億元投資,實(shí)現(xiàn)了生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益的深度融合。江西冰蓄冷服務(wù)商冰蓄冷與數(shù)據(jù)中心結(jié)合,利用服務(wù)器余熱融冰,提升綜合能效比。
冰蓄冷技術(shù)的主要目的是利用水的相變過程(液態(tài)→固態(tài))實(shí)現(xiàn)能量存儲(chǔ)。在夜間電價(jià)低谷期,制冷機(jī)組將水冷卻至0℃以下,使其結(jié)成冰晶并儲(chǔ)存冷量;白天用電高峰時(shí),冰晶融化吸收環(huán)境熱量,為建筑提供空調(diào)冷源。這種儲(chǔ)能方式比顯熱儲(chǔ)能(如水蓄冷)效率更高,因?yàn)橄嘧冞^程釋放的潛熱遠(yuǎn)大于溫度變化帶來的顯熱。例如,1立方米水在相變時(shí)可儲(chǔ)存約334兆焦耳的冷量,而同等體積水溫度下降10℃只能儲(chǔ)存42兆焦耳。這種特性使得冰蓄冷系統(tǒng)在相同體積下能存儲(chǔ)更多冷量,適合空間受限的建筑。
冰蓄冷系統(tǒng)按運(yùn)行方式可分為靜態(tài)系統(tǒng)與動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。靜態(tài)系統(tǒng)包含冰盤管式(內(nèi)融冰 / 外融冰)和封裝式(冰球、冰板)等類型,主要依靠自然對(duì)流實(shí)現(xiàn)換熱,雖然結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔,但存在制冰速率較慢的局限。動(dòng)態(tài)系統(tǒng)則借助機(jī)械力推動(dòng)冰晶連續(xù)生成與輸送,例如過冷水動(dòng)態(tài)制冰技術(shù),其換熱效率較靜態(tài)系統(tǒng)提升 40% 以上,制冰速率提高 30%。由于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)具備設(shè)備緊湊、節(jié)能率高(可達(dá) 20%-50%)的優(yōu)勢(shì),正逐漸成為行業(yè)主流選擇。這種技術(shù)分化體現(xiàn)了冰蓄冷系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)行效率上的差異化發(fā)展路徑,為不同應(yīng)用場(chǎng)景提供了更具針對(duì)性的解決方案。歐盟ErP指令要求,冰蓄冷系統(tǒng)季節(jié)性能系數(shù)需達(dá)5.5以上。
蓄冷槽內(nèi)冰層的均勻生長(zhǎng)是保障冰蓄冷系統(tǒng)高效運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)靜態(tài)制冰過程中,容易出現(xiàn)冰橋、冰塞等現(xiàn)象,這些情況會(huì)阻礙冷量傳輸,進(jìn)而降低蓄冷效率。動(dòng)態(tài)制冰技術(shù),像冰漿生成、冰球封裝等方式,通過引入強(qiáng)制對(duì)流來改善冰層分布,有效減少了局部結(jié)冰不均的問題,但同時(shí)也增加了設(shè)備的復(fù)雜程度。相關(guān)研究表明,采用脈沖式制冰控制策略,能夠通過周期性調(diào)節(jié)制冷機(jī)組的運(yùn)行參數(shù),優(yōu)化冰層生長(zhǎng)過程,可使蓄冷效率提升 15%-20%,在保證系統(tǒng)高效運(yùn)行的同時(shí),為解決冰層均勻生長(zhǎng)問題提供了新的技術(shù)路徑。冰蓄冷系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì),適用于酒店、醫(yī)院等中小型建筑。四川選擇冰蓄冷參考
深圳某醫(yī)院通過合同能源管理模式引入冰蓄冷,零初裝費(fèi)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。四川選擇冰蓄冷參考
采用LCC(全生命周期成本)模型評(píng)估冰蓄冷系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性時(shí),需綜合考量設(shè)備折舊、維護(hù)費(fèi)用及能源價(jià)格波動(dòng)等因素。研究顯示,當(dāng)電價(jià)峰谷差達(dá)到或超過0.6元/kWh,且年運(yùn)行時(shí)間不少于3000小時(shí)時(shí),冰蓄冷系統(tǒng)的全生命周期成本會(huì)低于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)。這是因?yàn)樵谏鲜鰲l件下,峰谷電價(jià)差帶來的運(yùn)行成本節(jié)省能夠更充分地覆蓋初期投資增量。此外,部分地區(qū)官方會(huì)提供蓄冷技術(shù)補(bǔ)貼或稅收優(yōu)惠政策,進(jìn)一步改善項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性。例如,某些城市對(duì)采用冰蓄冷系統(tǒng)的項(xiàng)目給予每千瓦裝機(jī)容量一定金額的補(bǔ)貼,或在企業(yè)所得稅、增值稅等方面提供減免。這些政策支持可使投資回收期縮短1-2年,明顯提升冰蓄冷技術(shù)的經(jīng)濟(jì)可行性。從長(zhǎng)期來看,隨著能源價(jià)格市場(chǎng)化變動(dòng)推進(jìn),峰谷電價(jià)差可能進(jìn)一步拉大,疊加設(shè)備技術(shù)進(jìn)步帶來的投資成本下降,冰蓄冷系統(tǒng)在全生命周期內(nèi)的成本優(yōu)勢(shì)將更加明顯。這種基于LCC模型的評(píng)估方法,為用戶在選擇空調(diào)系統(tǒng)時(shí)提供了科學(xué)的決策依據(jù),尤其適用于對(duì)長(zhǎng)期運(yùn)行成本敏感的商業(yè)建筑、工業(yè)廠房等場(chǎng)景。四川選擇冰蓄冷參考