工业冰蓄冷是一种利用夜间低谷电价时段制冰储存冷量，在白天用电高峰时段释放冷量供空调或工艺冷却使用的节能技术。其核心在于 “移峰填谷”，通过优化能源利用时段降低运行成本，同时缓解电网负荷压力。以下从技术原理、系统组成、优势应用及关键要点等方面详细介绍：

一、技术原理与分类

1. 基本原理

蓄冷过程：夜间（电价低谷期），制冷机组运行将水制成冰，冷量以冰的潜热形式储存（冰的相变潜热约 335 kJ/kg，是水显热的 50 倍以上）。

释冷过程：白天（电价高峰期），冰融化释放冷量，直接或间接为空调系统、工业冷却设备供冷，此时制冷机组可减少或停止运行。

2. 主要分类

二、系统组成与工艺流程

1. 核心组件

制冷机组：

螺杆式、离心式冷水机组（制冰时蒸发温度需降至 - 5℃~-10℃，比常规空调制冷低 10~15℃）。

蓄冰装置：

盘管式蓄冰槽（钢制或混凝土结构，内置蒸发盘管）、封装式蓄冰罐（填充冰球等容器）、动态冰浆槽（带搅拌器和刮冰装置）。

控制系统：

智能 PLC 或 DCS 系统，根据电价时段、负荷需求自动切换 “制冰模式”“释冷模式” 或 “联合供冷模式”。

辅助设备：

乙二醇溶液循环泵、板式换热器（隔离载冷剂与空调水系统）、膨胀水箱、水质处理装置等。

2. 工艺流程

三、技术优势与应用场景

1. 核心优势

节能降本：利用峰谷电价差（如低谷电价约为高峰的 1/3~1/2），降低空调或冷却系统运行成本，投资回收期通常为 3~5 年。

电网调峰：减少白天用电高峰负荷，缓解电网压力，符合 “双碳” 目标下的能源优化政策。

设备容量优化：蓄冷系统可减少制冷机组装机容量（通常降低 30%~50%），节省设备投资与机房空间。

稳定性高：冰蓄冷作为备用冷源，在停电或设备故障时可维持短时间供冷，提升系统可靠性。

2. 典型应用场景

商业与公共建筑：大型商场、写字楼、医院、数据中心（空调系统占能耗 40%~60%，冰蓄冷可降低电费 30% 以上）。

工业生产：

食品加工（冷库降温、乳制品冷却）、化工行业（反应釜降温、工艺液体冷却）；

纺织印染（染色工艺需恒温冷却，冰蓄冷可稳定供冷并降低成本）。

区域供冷系统：城市集中供冷项目（如广州大学城、上海浦东机场），服务多个建筑群，规模效应显著。

四、关键技术要点与挑战

1. 设计要点

蓄冷比例（SCR）：蓄冷量占总冷负荷的比例（通常 30%~80%），需根据电价差、负荷特性优化（如电价差大的地区可提高 SCR）。

融冰效率：静态冰蓄冷的融冰率需达到 70%~90%（受盘管布置、水流速影响），动态冰浆释冷效率可达 95% 以上。

防腐与防冻：乙二醇溶液需添加缓蚀剂（如磷酸盐），系统设计需防止低温下管道冻裂。

2. 面临挑战

初期投资高：蓄冰装置、低温制冷机组等设备成本比常规系统高 20%~40%，需政策补贴或长期电价差支撑。

系统复杂性：动态冰蓄冷需解决冰浆输送中的堵塞问题，静态盘管式可能因冰层过厚影响换热效率。

维护要求：长期运行后蓄冰槽可能滋生微生物，需定期清洗；乙二醇溶液需监测浓度（防止冰点升高）。

五、发展趋势与政策支持

技术创新：

新型蓄冰材料（如纳米复合相变材料，提升蓄冷密度）、磁悬浮离心机组（降低制冰能耗）；

与光伏、储能系统集成，实现 “光 - 储 - 冷” 一体化能源管理。

政策推动：

中国《“十四五” 节能减排综合工作方案》鼓励冰蓄冷等移峰填谷技术，多地对蓄冷项目给予电价优惠或补贴；

欧美国家通过需求侧响应（DR）机制，对参与电网调峰的冰蓄冷系统提供额外奖励。

工业冰蓄冷作为成熟的节能技术，在高电价差、大冷负荷场景中优势显著，未来随着技术成本下降和智能控制升级，其应用范围将进一步拓展至数据中心、新能源汽车制造等新兴领域。