摘 要：相對于常規制冷系統，冰蓄冷系統由于有著(zhù)諸多突出優(yōu)點(diǎn)而越來(lái)越被重視并被廣泛應用。冰蓄冷技術(shù)有多種類(lèi)型，其中，以板冰/冷水機組為代表的動(dòng)態(tài)冰蓄冷技術(shù)綜合性能比較突出，是近年來(lái)研究的重點(diǎn)，本文著(zhù)重論述了板冰/冷水機組的工作原理介紹了板冰/冷水機組的實(shí)際應用形式及領(lǐng)域，對其發(fā)展前景做了展望。

　　關(guān)鍵詞：動(dòng)態(tài)冰蓄冷 板冰/冷水機組 應用 發(fā)展前景

　　改革開(kāi)放以來(lái)，我國隨著(zhù)經(jīng)濟的不斷發(fā)展，對電力需求的增長(cháng)速度越來(lái)越快，其用電結構呈現峰谷極不均衡且發(fā)展態(tài)勢越來(lái)越嚴重的狀況。為解決用電結構不均衡的問(wèn)題，首先是地方在電力政策、電價(jià)結構及其它方面都出臺了許多優(yōu)惠政策。另外，我國《能源中長(cháng)期規劃》中也明確提出要大力發(fā)展具有“削峰填谷”功能的冰蓄冷技術(shù)。對用戶(hù)來(lái)講，冰蓄冷技術(shù)雖不節能卻是經(jīng)濟的蓄能方式，于是，冰蓄冷技術(shù)在我國得到了快速的發(fā)展。實(shí)際上，國外對蓄冷技術(shù)的研究很早就開(kāi)始了，而且發(fā)展水平相對比較高。

　　1 板冰/冷水機組工作原理

　　板冰/冷水機組為片冰滑落式動(dòng)態(tài)制冰[1]，工作時(shí)，制冷劑由制冷系統進(jìn)入蒸發(fā)板夾層內側蒸發(fā)制冷，與蒸發(fā)板表面上的水或冰層進(jìn)行熱交換，吸收熱量而蒸發(fā)為氣態(tài)，再被制冷機組吸入、壓縮、冷凝和節流，重新進(jìn)入蒸發(fā)板蒸發(fā)制冷而完成制冷循環(huán)。水在循環(huán)水泵的作用下由貯水箱進(jìn)入蓄能模塊上部的布水器，通過(guò)布水器的均勻分配，沿蒸發(fā)板表面呈膜狀均勻流下，被蒸發(fā)板內側的制冷劑快速凍結成板狀冰。未被凍結成冰的水流回貯水箱，重新被水泵抽出進(jìn)入蓄能模塊上部的布水器而完成水循環(huán)。當冰層在蒸發(fā)器上逐漸凍結至一定厚度時(shí)，由主機模塊引高溫排氣入降膜蒸發(fā)板夾層內側，蒸發(fā)板內溫度升高，與蒸發(fā)板表面接觸的冰由于受熱失去附著(zhù)力，同時(shí)沿蒸發(fā)板表面噴淋的水在冰層與蒸發(fā)板之間形成水膜，冰層依靠重力滑落到蒸發(fā)板下部蓄冰槽內，破碎成較小的片狀冰。

　　2 板冰/冷水機組應用形式

　　板冰/冷水機組的應用范圍很廣，即可輸出冷水也可輸出冰，可用在多種用冷用冰的場(chǎng)所。

　　2.1 冷水輸出

　　適用于工業(yè)冷凍、食品加工，特別是加工過(guò)程冷卻，短時(shí)間內制冷、冷負荷波動(dòng)大的地方。如：小型釀酒廠(chǎng)、牛奶車(chē)間、牛奶農場(chǎng)、奶酪車(chē)間、飲料車(chē)間、食品加工車(chē)間。實(shí)際設計時(shí)，采用板冰/冷水機組冰蓄冷制取冷水，夜間利用低價(jià)電力蓄冰，白天融冰為螺旋預冷機提供冷水。板冰/冷水機組蒸發(fā)板制冷水時(shí)換熱效率非常高，直接制取冷水是非常適合的，如果夜間沒(méi)有蓄冰，白天需要冷水時(shí)，也可直接制取冷水。

　　2.2 片狀冰輸出

　　適用于食品工藝冷卻、保鮮、遠洋捕撈、海水淡化、滑雪場(chǎng)人工造雪、高溫深井冷卻等行業(yè)。目前，制冰多采用鹽水制冰機和片冰機，而板冰/冷水機組也適用于大部分使用冰的地方。

　　板冰/冷水機組所做冰為片狀冰，用做食品降溫和保鮮時(shí)，與貨物接觸面大[2]，降溫和保鮮效果非常好。與片冰機相比，板冰/冷水機組所制片狀冰厚度為10mm左右，冰融化的速度適中，可保持相當長(cháng)時(shí)間。

　　3 板冰/冷水機組應用領(lǐng)域

　　板冰/冷水制冰機組制冰在常規有冰需求領(lǐng)域應用效果不錯，在部分領(lǐng)域有了更新發(fā)展，與鹽水制冰和片冰機制冰相比，有很多優(yōu)勢，下面列舉部分實(shí)例以進(jìn)一步說(shuō)明板冰/冷水制冰機組的具體應用。

　　3.1 食品工藝冷卻、保鮮

　　以家禽屠宰行業(yè)為例，制冷工程多采用氨系統，一般含有水預冷、風(fēng)冷、手工分割間車(chē)間空調、凍結、冷藏等，其中，水預冷、風(fēng)冷、手工分割間車(chē)間空調劃分為-10℃蒸發(fā)系統。在水預冷段，為使螺旋預冷機出貨溫度保持在0℃～4℃，需要在螺旋預冷機出貨端1/4處設置制冰機[4]，不斷的往水中加冰以使水溫保持在0℃～4℃。如果家禽白條在冷卻后以冰鮮產(chǎn)品上市，為保持其新鮮，需要在上面覆一層冰，冰要求有足夠大的表面積、融化速度適中。這是家禽屠宰行業(yè)主要的兩個(gè)用冰環(huán)節。

　　3.2 海水淡化

　　海水淡化有多種方式，各有優(yōu)劣。為了充分發(fā)揮各種技術(shù)方式的特長(cháng)，提高淡水產(chǎn)量和降低淡化成本，將不同淡化方式進(jìn)行組合應用是一個(gè)不錯的選擇。

　　當水中含有無(wú)機鹽或其他有機質(zhì)時(shí)，冰點(diǎn)降低。如果將鹽水冷卻到冰點(diǎn)以下，則純凈的水將先結成冰，而無(wú)機鹽或其它有機雜質(zhì)被留在原液中。冰塊中所含鹽分很少，經(jīng)過(guò)洗滌，加熱融解就可以得到淡水的初成品。因為淡化的獲取不是通過(guò)水蒸發(fā)冷凝獲得，進(jìn)料海水的前處理無(wú)需脫氣處理，中間處理無(wú)需為了防止蒸發(fā)過(guò)程中被夾帶海水的污染而設置捕沫網(wǎng)，工藝簡(jiǎn)化了很多。

　　冷凍法海水淡化技術(shù)在經(jīng)濟上和技術(shù)上都具有一定的優(yōu)勢，在鹽分濃度不高時(shí)，采用膜反滲透進(jìn)行淡化的效率和淡水產(chǎn)品品質(zhì)較高。綜合各種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，選擇冷凍法做前處理，用膜反滲透法做后續處理是十分理想的海水淡化組合方式。由于冷凍法淡化相對于膜反滲透法淡化的綜合費用較低，操作簡(jiǎn)單方便，選擇進(jìn)行3次冷凍法淡化做前處理[3]，進(jìn)行一次膜反滲透法淡化做后處理。

　　在制冷設備的選擇上，綜合考慮蒸發(fā)溫度、設備安裝、結冰速度的適中程度等因素，以板冰/冷水機組最為合適。特別是海水淡化是用于遠洋艦船上的時(shí)候，以板冰/冷水機組3次降膜冷凍法淡化做前處理，進(jìn)行一次膜反滲透法淡化做后處理是最理想的。

　　3.3 滑雪場(chǎng)人工造雪

　　目前，在日本，滑雪場(chǎng)人工造雪基本上采用板冰/冷水機組制冰。以片冰鋪底200mm，再把片冰粉碎成雪狀鋪于表層。

　　片冰機所制片冰不適用于滑雪場(chǎng)。因為厚度太小，融化速度過(guò)快，不適用于鋪底。同時(shí)，因為制冰耗電量較大，也不適用于造雪鋪于表層。

　　3.4 高溫深井冷卻

　　對于深度超過(guò)3000m的高溫地帶(例如南非金礦)、煤礦深井的空調系統采用常規的空氣處理及冷水機組存在著(zhù)空氣處理量大、空氣溫升大，設備地下安裝困難、運行危險，設備地面安裝上下水管占地面積大、冷卻進(jìn)水水溫度無(wú)法保證等問(wèn)題。

　　目前，可以通過(guò)“地面制冰、井下降溫”的方案處理空調系，具有適應性強、輸送簡(jiǎn)單、可充分利用冰的潛熱、適用于井下大面積降溫等優(yōu)點(diǎn)。該方案已在山東新汶孫村礦使用，平均降低5℃～7℃，降溫效果明顯[4]。

　　以往，大都采用片冰機制冰?，F在，板冰/冷水機組逐步取代片冰機進(jìn)行制冰，板冰/冷水機組相對于片冰機的優(yōu)勢在于蒸發(fā)溫度高，耗能少，同時(shí)，是比較適用于保鮮的冰。還有很多用冰需求的其它行業(yè)，在此不再一一詳述。

　　4 板冰/冷水機組前景展望

　　板冰/冷水機組用于冰蓄冷技術(shù)較一般靜態(tài)冰蓄冷技術(shù)有著(zhù)諸多優(yōu)勢，在未來(lái)冰蓄冷技術(shù)的發(fā)展中將占有越來(lái)越重要的地位。同時(shí)，板冰/冷水機組的應用范圍很廣，即可輸出冷水也可輸出冰，可用在多種用冷用冰的場(chǎng)所，因此，板冰/冷水機組將逐步淘汰落后的冷水制取工藝和鹽水制冰工藝，在多個(gè)領(lǐng)域將逐步替代耗能較高的片冰機，發(fā)展前景十分廣闊。

　　但是，我們同時(shí)也應看到以板冰/冷水機組為代表的動(dòng)態(tài)冰蓄冷空調系統還不完善，存在著(zhù)一些問(wèn)題尚待深入研究，這也有待于諸多制冷行業(yè)同仁們的努力，使其逐步完善，在眾多領(lǐng)域有更廣闊的應用。

　　參考文獻

　　[1] 章學(xué)來(lái).蓄冷蓄熱技術(shù)[M]，大連海事大學(xué)出版社發(fā)行，2006年1月第1版.

　　[2] H C Fischer. Development and Testing of a Single-Plate and a Two-Plate Ice-Maker Heat Pump，OAK RIDGE NATIONAL LABORATORY[M],OPERATED BY UNION CARBIDE CORPORATION•FOR THE DEPARTMENT OF ENERGY.

　　[3] 方貴銀.蓄冷空調工程實(shí)用新技術(shù)[M]，人民郵電出版社，2000年5月第1版.

　　[4] 程建杰,陳汝.空調系統的優(yōu)化—冰蓄冷低溫送風(fēng)空調系統.制冷節能[J]，1999(6)34-37.