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一、概述

　　象集中供暖一样向居民小区或其它建筑物集中供冷，青岛太阳风环境能源有限公司通过自然冷能蓄冷系统已经实现。对于小到一栋独立别墅，大到10万平方米以上的居民小区，都可以通过无商品能耗自然冷能蓄冷系统将冬天的自然冷能自动导入地下蓄冷池，地下蓄冷池以水作为蓄冷介质，通过冰水相变蓄冷。1立方米的冰大约可以贮存100千瓦时的冷量，扣除贮存损耗，约10立方米的冰即可为北京地区1户居民提供空调冷源。

二、空调系统

　　类似于现行中央空调系统，集中供冷自然冷能空调系统由相当于普通中央空调主机的地下蓄冷池、循环管路、室内末端3部分组成。其中循环管路、室内末端与普通中央空调完全兼容或完全一样。

三、性价比

　　以北京地区一栋建筑面积3000平方米公寓楼为例，地下蓄冰池体积600立方米；包括钢筋混凝土池体、保温、防渗、热管自然冷能自动导冷装置在内总造价为30万元。即每平方米建筑增加造价100元，对于1平方米5000元的房价，只占2%。而贮存的冷量1个夏天可节约电费约6万元；按30住户平均分摊，每户可以节约电费约2000元，5年即可回收地下蓄冷池工程投资。

　　由于循环水温度比普通空调更低，约为5度；因而循环泵、风机功率更小。循环泵功率：3kW，平均1W/ M2，风机功率1.8 kW，平均0.6W/ M2，合计：4.8 kW，平均1.6W/ M2。按30住户平均分摊，每户耗电功率160W，与照明耗电相当。以400小时的开机时间计，100M2建筑面积住宅整个制冷季节耗电仅60 kWh。

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空调末端及管道与普通水循环式中央空调末端完全一样，可以对已有的中央空调进行改造。

　　集中供冷自然冷能空调系统相当于普通中央空调主机的地下蓄冷池无运动部件，基本不需维护，系统使用寿命超过20年，且运行安全、稳定、安静。

　　循环泵、风机盘管可以直接计入每户普通耗电收费，集中供冷设施投资从房屋价格加价中一次性收取，集中供冷设施管理费用从物业管理费中收取或从房屋价格加价中预收；非常便于管理。

四、工程示例及适应范围

　　青岛太阳风环境能源有限公司已于2003年12月在青岛建立了蓄冰50立方米的试验工程；2005年2月在辽宁建立了蓄冰500立方米的示范工程，自然冷能蓄冷池为地下2.5米，地上3.5米的半地下结构，并成功应用于1500立方米自然冷能蓄冷冷库的冷源。

　　中国东北、西北、华北以及其它北方地区均适合集中供冷自然冷能空调系统的建造。分体式及建筑一体式太阳能制冷系统也已经完成技术储备；以上所有技术均已申报专利，多数已经授权或公开。

　　蓄冷池可以建在地下。对于建筑面积3000平方米公寓楼，地下蓄冰池体积600立方米，仅需占地100平方米且为地下空间。　　循环泵、风机盘管可以直接计入每户普通耗电收费，集中供冷设施投资从房屋价格加价中一次性收取，集中供冷设施管理费用从物业管理费中收取或从房屋价格加价中预收；非常便于管理。集中供冷自然冷能空调系统特别适合运动场馆等瞬时制冷负荷很大但全年制冷负荷较小的场所。比如，对于一个瞬时制冷负荷2000千瓦，但1个制冷季节平均只使用20次，每次平均使用2.5小时的运动场馆，则全年制冷量为10万千瓦时，只需要1500立方米的地下蓄冰池，占地面积300平方米且为地下，地上可以种植草坪，不影响环境。投资60万元且每年节电10万千瓦时；而制冷功率2000千瓦的普通空调制冷机组仅主机部分造价至少200万元。集中供冷自然冷能空调系统以其优越的性能、价格优势，将对传统的空调市场产生巨大的冲击。

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蓄冷池有序冻结过程所形成的圆柱体冰柱

蓄冷池水体完成冻结

附：不同大小集中供冷空调蓄冷池模型及工程造价详细计算过程及计算结果

一、建筑物模型

编号 建筑物类型 建筑面积（M2） 制冷负荷(kW) 制冷时间(h) 制冷耗电（kWh） 冰体贮存时间（D） 蓄冰体积（M3） 单位建筑面积所需蓄冰体积
1 别墅 300 15 400 6000 100 60 0.20
2 公寓 3000 135 300 40500 100 400 0.13
3 宾馆 10000 600 540 324000 100 3000 0.30
4 住宅小区 100000 4500 240 1080000 100 10000 0.10

[1] 编号说明：
1、建筑面积300平方米别墅
2、建筑面积3000平方米公寓
3、建筑面积1万平方米宾馆
4、建筑面积10万平方米住宅小区

[2] 制冷负荷说明：
1、单位建筑面积负荷50W/M2
2、单位建筑面积负荷45W/M2
3、单位建筑面积负荷60W/M2
4、单位建筑面积负荷45W/M2

[3] 制冷时间说明：
1、10 h/D，同时使用系数0.5，使用天数80 D
2、10 h/D，同时使用系数0.5，使用天数60 D
3、12 h/D，同时使用系数0.5，使用天数90 D
4、8 h/D，同时使用系数0.5，使用天数60 D

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[4] 冰体贮存时间说明：
以北京为例3月10日~6月20日

[5] 0~22℃显热及蓄冰体向周围放射分布的显热可以抵消冰体贮存整个周期180天冷量损耗

[6]气候模型以北京为例

[7]地质模型为施工深度无地下水，承载力较大的土壤地基
二、地下蓄冰池模型

编号 长×宽×高（M） 分割间数及大小/造价（万元） 保温面积（M2）及造价（万元） 防渗面积（M2）及造价（万元） 蓄冰体积（M3）及热管造价（万元） 蓄冰体造价（万元）/单位体积造价（元/ M3）/单位面积造价（元/ M2）
1 5×4×3 1（5×4×3）/1.88 94/0.376 74/0.296 60/0.9 3.452/575/115
2 10×8×5 2（5×8×5）/7.44 340/1.36 260/1.04 400/6.0 15.84/396/53
3 25×20×6 5（5×20×6）/38.48 1540/6.16 1040/4.16 3000/45.0 93.8/313/94
4 45×40×6 9（5×40×6）/123.12 4620/18.48 2820/11.28 10800/162.0 314.88/292/32

[1] 编号说明：
1、建筑面积300平方米别墅，蓄冰体积60M3
2、建筑面积3000平方米公寓，蓄冰体积400M3
3、建筑面积1万平方米宾馆，蓄冰体积3000M3
4、建筑面积10万平方米住宅小区，蓄冰体积10800M3

[2] 混凝土量及造价说明：
1、94×0.25×800=18800
2、340×0.25×800+8×5×0.2×800=74400
3、1540×0.25×800+20×6×0.2×4×800=384800
4、4620×0.25×800+40×6×0.2×8×800=1231200

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三、蓄冷损耗计算

编号 长×宽×高（M） 散冷功率（W） 散冷时间（h） 散冷量（kWh） 折算蓄冰体（M3） 损耗比例（%）
1 5×4×3 495/406 180×24 2138 22 35.6/29.2
2 10×8×5 1800/1516 180×24 7776 78 19.4/16.4
3 25×20×6 12075/7720 180×24 52164 522 17.4/11.1
4 45×40×6 25350/25020 180×24 109512 1096 10.1/10.0

[1] 池顶计算温差（℃）：15
[2] 池底计算温差（℃）：7.5
[3] 池壁计算温差（℃）：10
[4] 传热系数：0.5W/ M2·℃
[5] 散冷功率从头计算：
假设土壤导热系数1.5W/ M·℃，池壁、池底土壤稳定温度15℃，冻结期间放射扰动土层厚度5M，则土壤+XPS板传热系数为：
（5/1.5+0.05/0.03）-1=0.2 W/ M2·℃
池顶温度20℃，覆土厚度0.75M，则土壤+XPS板传热系数为：
（0.75/1.5+0.05/0.03）-1=0.46 W/ M2·℃
散冷功率从头计算：
1、0.46（20×20）+0.2（20×15+54×15）=406
2、0.46（80×20）+0.2（80×15+180×15）=1516
3、0.46（500×20）+0.2（500×15+540×15）=7720
4、0.46（1800×20）+0.2（1800×15+1020×15）=25020
[6]以上计算均未计冰水表面和池顶之间至少0.3M厚的空气夹层保温，结果是保守的；同时如果加厚顶板XPS板厚度或覆土层厚度也可以进一步减少冷量损耗

四、性价比

1000 M3投资回收期将小于4年，10000 M3投资回收期将小于3年；1000 M3损耗比例将小于15%，10000 M3损耗比例将小于10%。1000~10000 M3属于经济的规模；更小则性价比迅速减小，更大则性价比增加缓慢。