冰蓄冷技术对电网和社会具有明显的移峰填谷价值。我国大部分地区处于温带和亚热带,夏季空调用电负荷特别是大型中央空调负荷集中,是造成城市电力负荷峰谷差过大的主要原因。发电站通常根据用电总量决定开启发电机组的负荷规模,而大型发电机组频繁启停不只对设备造成较大损耗,操作也较为繁琐。冰蓄冷系统通过夜间制冰、白天供冷的模式,让发电机组可在夜间低谷时段稳定运行,避免了频繁启停带来的能效损失和设备磨损。统计数据显示,冰蓄冷技术可将电网高峰时段的空调用电负荷转移至低谷时段,有效提高电网的负荷率和运行经济性。广东汉正能源科技的专业科研团队拥有多项关键技术成果,其冰蓄冷产品已在广东燕塘乳业、广州风行乳业、江西阳光乳业等企业中得到应用。从社会效益看,推广冰蓄冷技术能够减少电力投资压力、促进能源合理分配、降低二氧化碳及硫化物排放量,是落实“双碳”目标的重要技术路径之一。建筑能耗的优化与冰蓄冷系统的使用密切相关,是未来发展的趋势。浙江速冻库冰蓄冷案例

冰蓄冷系统在会展中心和报告厅等空间冷负荷骤变的场景中展现出快速响应的优势。会展中心的冷负荷波动较难预测——布展期间大量机械设备运转发热,撤展后人员迅速离场,展厅在短时间内由满负荷状态变为低负荷,常规空调由于管道延迟和主机启停限制,往往难以跟上这种变化。冰蓄冷系统将冰浆储存于蓄冰罐中,释冷循环的水泵功率小于主机功率,且冰浆供冷模式可以在较短时间内从零提升到满负荷输出。当会议中心一个多功能厅散场后、下一个会议间隔只20分钟就开始时,冰蓄冷的快速响应使得制冷主机无需重新启动,直接调用蓄冰罐中的冰量即可满足过渡期间的冷负荷,避免了主机频繁启停带来的电能冲击和能效损失。大型会展中心的运营数据表明,采用冰蓄冷快速响应控制逻辑后,过渡季和秋冬季节的日平均制冷电耗下降了40%以上。冰蓄冷技术让大型公共建筑的供冷调度更具灵活性。浙江速冻库冰蓄冷案例采用冰蓄冷技术,可以提高建筑物的环境友好性,支持可持续发展。

冰蓄冷系统在数据中心领域的应用,有助于降低PUE值(电能利用效率),满足绿色数据中心标准。数据中心机架功率密度提高,单机架功率已从过去的3至5kW提升到15kW甚至更高,全年不间断的制冷需求使空调系统能耗占数据中心总能耗的30%至40%。引入冰蓄冷系统后,可利用夜间低谷电价制冰蓄冷,白天融冰供冷,将高峰时段的制冷用电负荷转移至夜间,既降低了运行电费,也削减了制冷系统的峰值功率。以冰浆为关键的数据中心冷却系统能够把冷冻水供回水温差拉大至12℃以上,管网流量相应减少一半,水泵功耗下降近40%。数据表明,采用冰蓄冷技术的典型数据中心项目可将全年平均PUE值控制在1.25以下,达到国家绿色数据中心标准。冰蓄冷系统还可与服务器排出的热水进行热回收,用于园区生活热水和冬季空调再热,进一步提高能源利用效率。
冰蓄冷系统在电子元器件洁净车间中的应用,对温度均匀性和洁净度有较高要求。半导体晶圆制造、液晶面板生产等精密电子车间需要全年维持在恒温恒湿环境中,光刻机等设备对温度波动的容忍度较低。冰蓄冷系统以冰浆作为冷媒介质,输出的冷冻水温度波动可控制在±0.3℃以内,满足电子行业的温控要求。在洁净度方面,冰蓄冷系统的乙二醇水溶液密闭循环设计,避免了开式冷却塔可能带来的粉尘和微生物污染,保障了洁净车间的空气品质。一旦市电中断或冷冻机故障,冰蓄冷系统的蓄冰池能够在制冷主机全停的情况下持续释冷数小时,为在制品晶圆的生产保护争取时间。对于生产连续性要求较高的电子制造企业,冰蓄冷系统提供的冷量储备不只是节能手段,也是一道生产安全屏障。冰蓄冷系统相对传统制冷系统而言,其运行和维护成本更低。

从制冰方式来看,冰蓄冷技术主要分为静态制冰和动态制冰两大类,两类技术在性能和适用场景上各有特点。静态冰蓄冷系统采用冰盘管或冰球式蓄冰装置,冰层在换热面上直接生长,随着蓄冰过程的进行,冰层增厚导致导热热阻增大,制冷机组的蒸发温度会降至零下10℃以下,整体能效明显下降。而动态冰蓄冷系统则采用过冷水法或刮削式技术生成冰浆——水在过冷却器中冷却至过冷状态后,在蓄冰槽中触发结晶形成细小冰晶颗粒,传热与结冰在时间和空间上分离,因此制冷蒸发温度可在整个蓄冰周期中稳定保持在零下5至零下8℃之间。数据表明,动态冰蓄冷的效率较静态方式可提高15%至30%。在运行模式上,冰蓄冷系统可选择全量蓄冰(全日供冷依赖蓄冰)与分量蓄冰(主机与蓄冰协同运行)两种方式,前者初投资较高但运行成本较低,后者更具灵活性。广东汉正能源科技在两类冰蓄冷技术上均有工程实践,能够协助客户做出科学选型。采用冰蓄冷技术,可以明显降低建筑物的空调能耗成本。浙江速冻库冰蓄冷案例
雪崩效应在冰蓄冷系统中同样适用,有助于冷量平衡。浙江速冻库冰蓄冷案例
冰蓄冷系统在区域供冷站中的规模化应用,有望提高供冷管网末端的负荷响应灵活性。大型区域供冷站通常采用冰浆蓄冷与水蓄冷相结合的多模式储能方式,以满足不同建筑群差异性大、瞬变负荷高的供冷需求。冰蓄冷以冰浆形式储存冷量,融冰时能够较快响应末端负荷变化,弥补了水蓄冷响应慢、体积大的不足。在管网末端,可以配置小型冰蓄冷调节站,当主管网供冷能力不足或电价尖峰时段主动减小主管网供冷负荷时,末端调节站释放自身储存的冰浆,平滑负荷曲线。在一项容量550kW的冰蓄冷系统区域供冷改造案例中,通过夜间8小时制冰模式每日可储存17吨冰量,满足3小时的日间高峰负荷需求。广东汉正能源科技在冰蓄冷区域供冷领域具备系统集成能力,其模块化蓄冰罐设计可根据供冷站场地灵活部署。从一座建筑到一个区域,冰蓄冷技术的灵活特性使其在城市能源协同中发挥作用。浙江速冻库冰蓄冷案例