冰蓄冷技术的环保效益体现在多个环节。从碳排放角度看,冰蓄冷系统将日间高峰电力负荷转移至夜间低谷时段,间接减少了火电机组为满足短时尖峰负荷而进行的高强度燃烧,从而降低了单位发电量的碳排放强度。冰蓄冷技术通过提高能源利用效率和促进清洁电力消纳,从多个环节降低了碳排放强度。从制冷剂管理角度看,冰蓄冷系统通常采用R134A等环保冷媒,针对蒸发温度范围进行优化设计,系统密闭性较好,制冷剂泄漏风险较低。冰蓄冷系统运行过程中不产生废气、废水等污染物,对环境友好。冰浆制备过程中使用的添加剂通常为食品级物质,如乙二醇、丙二醇等,不只能够降低水的冰点,还具有良好的生物降解性。在“双碳”目标下,冰蓄冷技术作为一种成熟的节能手段,正在为建筑碳减排提供可行的技术路径。冰蓄冷的维护相对简单,但需要定期检查其储冰效果。福建外融冰式冰蓄冷装置

冰蓄冷系统的运行工况分为三大固定环节:夜间蓄冰流程、白天融冰放冷流程以及复合供冷流程,通过自动控制阀门实现三种工况之间的切换。在夜间蓄冰流程中,制冷机组、乙二醇循环泵、冷却水泵及冷却塔在用电低谷时段启动运行,机组制备低温乙二醇溶液泵入蓄冰槽与水换热,使槽内水逐步凝结成冰,完成冷量固态储存。在白天融冰放冷流程中,关闭蓄冰制冷回路,切换至融冰供冷回路,乙二醇循环泵启动将溶液流经蓄冰槽与冰体换热,升温后的乙二醇进入板式换热器与空调冷水回路换热,制取标准冷冻水输送至末端设备,全程无主机制冷耗电。当日间冷负荷超出融冰放冷能力时,冰蓄冷系统自动启动复合供冷模式——融冰放冷同步开启冷水机组低负荷运行,双路冷量汇合供给末端,待负荷回落后主机再次停机,只保留融冰供冷。通过这种多模式切换,冰蓄冷系统可实现灵活的冷量管理。中山冰板冰蓄冷保温制冰时所用的能量可来自风能、太阳能等可再生资源。

冰蓄冷技术拥有多方面的优势,在节能环保方面,由于该技术可利用低谷时段的电价以及空调闲置时段进行制冰蓄冷,因此能在较大程度上降低电力系统的用电高峰压力,节约能源的同时减少环境污染。在高效可靠方面,冰蓄冷技术借助蓄冰槽的储存作用以及冰的蓄力效果,能够在一定程度上克服空调制冷机组在高峰时段额定负荷的限制,有望实现降低电费支出和保障冷量供应的双重目标,同时也能提升系统运行的可靠性。在安全稳定方面,冰蓄冷技术运行过程中,水转化为冰的过程通常需要在防爆密封状态下进行,这在一定程度上可避免因制冷系统渗漏导致的水冷却液泄漏事故,进而提升系统的安全稳定性。
冰蓄冷技术对电网稳定性的贡献体现在供需两侧的调节能力上。在电力供给侧,发电装机容量为满足夏季短时间的尖峰负荷而建,全年利用率较低。冰蓄冷系统将空调用电负荷从白天峰值时段有效转移至夜间低谷时段,可降低电网的尖峰负荷,延缓乃至减少新建调峰电厂的投资。据测算,全国范围推广冰蓄冷空调,可减少电厂装机容量,相当于避免建设多座百万千瓦级燃煤电厂。在电力需求侧,部署冰蓄冷系统相当于在用户侧形成了分布式储能资源,负荷侧的可调度柔性为电网调度提供了调节能力。随着电力现货市场的推进,冰蓄冷系统已经可以通过智能控制策略在实时电价信号驱动下自动调整制冰和融冰的时机,主动参与需求响应并为用户创造额外收益。江苏省已明确鼓励工商业用户通过配置储能装置主动减少高峰时段用电、增加低谷时段用电,冰蓄冷正是其中技术成熟的路径之一。管理和监控冰蓄冷系统的智能软件可以提升使用效率。

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。专业人士在设计冰蓄冷系统时需考虑当地气候和建筑用途。广州内融冰式冰蓄冷案例
在炎热夏季,冰蓄冷系统能够有效保持室内舒适的温度。福建外融冰式冰蓄冷装置
冰蓄冷系统的全寿命周期经济性是衡量其投资价值的重要维度,其综合收益主要体现在运行电费节省和容量电费节约两个方面。在运行电费方面,各主要城市普遍实行的峰谷电价差在3:1至5:1之间,冰蓄冷系统利用夜间低谷电价制冰、白天融冰供冷,每年可节省30%至50%的电费支出。以一座运营面积10万平方米的商业综合体为例,只此项年度电费节省可达数十万至上百万元。在容量电费方面,两部制电价中的基本电费按用户的变压器容量或需量计收,冰蓄冷系统通过将日间主机负荷转移至夜间,可降低夏季高峰时段的需量,每年减少5%至15%的基本电费。综合各项收益,冰蓄冷系统的增量投资回收期通常在2至4年之间,系统设计寿命可达15年以上。从全生命周期角度看,冰蓄冷系统是一项长期创造经济效益的固定资产。福建外融冰式冰蓄冷装置