摘 要：相對於常規製冷係統，冰蓄冷係統由於有著諸多突出優點而越來越被重視並被廣泛應用。冰蓄冷技術有多種類型，其中，以板冰/冷水機組為代表的動態冰蓄冷技術綜合性能比較突出，是近年來研究的重點，本文著重論述了板冰/冷水機組的工作原理介紹了板冰/冷水機組的實際應用形式及領域，對其發展前景做了展望。

　　關鍵詞：動態冰蓄冷 板冰/冷水機組 應用 發展前景

　　改革開放以來，我國隨著經濟的不斷發展，對電力需求的增長速度越來越快，其用電結構呈現峰穀極不均衡且發展態勢越來越嚴重的狀況。為解決用電結構不均衡的問題，首先是地方在電力政策、電價結構及其它方麵都出台了許多優惠政策。另外，我國《能源中長期規劃》中也明確提出要大力發展具有“削峰填穀”功能的冰蓄冷技術。對用戶來講，冰蓄冷技術雖不節能卻是經濟的蓄能方式，於是，冰蓄冷技術在我國得到了快速的發展。實際上，國外對蓄冷技術的研究很早就開始了，而且發展水平相對比較高。

　　1 板冰/冷水機組工作原理

　　板冰/冷水機組為片冰滑落式動態製冰[1]，工作時，製冷劑由製冷係統進入蒸發板夾層內側蒸發製冷，與蒸發板表麵上的水或冰層進行熱交換，吸收熱量而蒸發為氣態，再被製冷機組吸入、壓縮、冷凝和節流，重新進入蒸發板蒸發製冷而完成製冷循環。水在循環水泵的作用下由貯水箱進入蓄能模塊上部的布水器，通過布水器的均勻分配，沿蒸發板表麵呈膜狀均勻流下，被蒸發板內側的製冷劑快速凍結成板狀冰。未被凍結成冰的水流回貯水箱，重新被水泵抽出進入蓄能模塊上部的布水器而完成水循環。當冰層在蒸發器上逐漸凍結至一定厚度時，由主機模塊引高溫排氣入降膜蒸發板夾層內側，蒸發板內溫度升高，與蒸發板表麵接觸的冰由於受熱失去附著力，同時沿蒸發板表麵噴淋的水在冰層與蒸發板之間形成水膜，冰層依靠重力滑落到蒸發板下部蓄冰槽內，破碎成較小的片狀冰。

　　2 板冰/冷水機組應用形式

　　板冰/冷水機組的應用範圍很廣，即可輸出冷水也可輸出冰，可用在多種用冷用冰的場所。

　　2.1 冷水輸出

　　適用於工業冷凍、食品加工，特別是加工過程冷卻，短時間內製冷、冷負荷波動大的地方。如：小型釀酒廠、牛奶車間、牛奶農場、奶酪車間、飲料車間、食品加工車間。實際設計時，采用板冰/冷水機組冰蓄冷製取冷水，夜間利用低價電力蓄冰，白天融冰為螺旋預冷機提供冷水。板冰/冷水機組蒸發板製冷水時換熱效率非常高，直接製取冷水是非常適合的，如果夜間沒有蓄冰，白天需要冷水時，也可直接製取冷水。

　　2.2 片狀冰輸出

　　適用於食品工藝冷卻、保鮮、遠洋捕撈、海水淡化、滑雪場人工造雪、高溫深井冷卻等行業。目前，製冰多采用鹽水製冰機和片冰機，而板冰/冷水機組也適用於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，與貨物接觸麵大[2]，降溫和保鮮效果非常好。與片冰機相比，板冰/冷水機組所製片狀冰厚度為10mm左右，冰融化的速度適中，可保持相當長時間。

　　3 板冰/冷水機組應用領域

　　板冰/冷水製冰機組製冰在常規有冰需求領域應用效果不錯，在部分領域有了更新發展，與鹽水製冰和片冰機製冰相比，有很多優勢，下麵列舉部分實例以進一步說明板冰/冷水製冰機組的具體應用。

　　3.1 食品工藝冷卻、保鮮

　　以家禽屠宰行業為例，製冷工程多采用氨係統，一般含有水預冷、風冷、手工分割間車間空調、凍結、冷藏等，其中，水預冷、風冷、手工分割間車間空調劃分為-10℃蒸發係統。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處設置製冰機[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後以冰鮮產品上市，為保持其新鮮，需要在上麵覆一層冰，冰要求有足夠大的表麵積、融化速度適中。這是家禽屠宰行業主要的兩個用冰環節。

　　3.2 海水淡化

　　海水淡化有多種方式，各有優劣。為了充分發揮各種技術方式的特長，提高淡水產量和降低淡化成本，將不同淡化方式進行組合應用是一個不錯的選擇。

　　當水中含有無機鹽或其他有機質時，冰點降低。如果將鹽水冷卻到冰點以下，則純淨的水將先結成冰，而無機鹽或其它有機雜質被留在原液中。冰塊中所含鹽分很少，經過洗滌，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水蒸發冷凝獲得，進料海水的前處理無需脫氣處理，中間處理無需為了防止蒸發過程中被夾帶海水的汙染而設置捕沫網，工藝簡化了很多。

　　冷凍法海水淡化技術在經濟上和技術上都具有一定的優勢，在鹽分濃度不高時，采用膜反滲透進行淡化的效率和淡水產品品質較高。綜合各種技術的優點，選擇冷凍法做前處理，用膜反滲透法做後續處理是十分理想的海水淡化組合方式。由於冷凍法淡化相對於膜反滲透法淡化的綜合費用較低，操作簡單方便，選擇進行3次冷凍法淡化做前處理[3]，進行一次膜反滲透法淡化做後處理。

　　在製冷設備的選擇上，綜合考慮蒸發溫度、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於遠洋艦船上的時候，以板冰/冷水機組3次降膜冷凍法淡化做前處理，進行一次膜反滲透法淡化做後處理是最理想的。

　　3.3 滑雪場人工造雪

　　目前，在日本，滑雪場人工造雪基本上采用板冰/冷水機組製冰。以片冰鋪底200mm，再把片冰粉碎成雪狀鋪於表層。

　　片冰機所製片冰不適用於滑雪場。因為厚度太小，融化速度過快，不適用於鋪底。同時，因為製冰耗電量較大，也不適用於造雪鋪於表層。

　　3.4 高溫深井冷卻

　　對於深度超過3000m的高溫地帶(例如南非金礦)、煤礦深井的空調係統采用常規的空氣處理及冷水機組存在著空氣處理量大、空氣溫升大，設備地下安裝困難、運行危險，設備地麵安裝上下水管占地麵積大、冷卻進水水溫度無法保證等問題。

　　目前，可以通過“地麵製冰、井下降溫”的方案處理空調係，具有適應性強、輸送簡單、可充分利用冰的潛熱、適用於井下大麵積降溫等優點。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，大都采用片冰機製冰。現在，板冰/冷水機組逐步取代片冰機進行製冰，板冰/冷水機組相對於片冰機的優勢在於蒸發溫度高，耗能少，同時，是比較適用於保鮮的冰。還有很多用冰需求的其它行業，在此不再一一詳述。

　　4 板冰/冷水機組前景展望

　　板冰/冷水機組用於冰蓄冷技術較一般靜態冰蓄冷技術有著諸多優勢，在未來冰蓄冷技術的發展中將占有越來越重要的地位。同時，板冰/冷水機組的應用範圍很廣，即可輸出冷水也可輸出冰，可用在多種用冷用冰的場所，因此，板冰/冷水機組將逐步淘汰落後的冷水製取工藝和鹽水製冰工藝，在多個領域將逐步替代耗能較高的片冰機，發展前景十分廣闊。

　　但是，我們同時也應看到以板冰/冷水機組為代表的動態冰蓄冷空調係統還不完善，存在著一些問題尚待深入研究，這也有待於諸多製冷行業同仁們的努力，使其逐步完善，在眾多領域有更廣闊的應用。

　　參考文獻

　　[1] 章學來.蓄冷蓄熱技術[M]，大連海事大學出版社發行，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.蓄冷空調工程實用新技術[M]，人民郵電出版社，2000年5月第1版.

　　[4] 程建傑,陳汝.空調係統的優化—冰蓄冷低溫送風空調係統.製冷節能[J]，1999(6)34-37.