Sundsvall Hospital is cooled by a snow bank of about 60,000 cubic meters.

松兹瓦尔医院利用了60000立方米的雪堆来制冷。

区域制冷系统需求的不断增长,让一些瑞典公司寻觅到了商机。一家名为“Snowpower”的公司打起了雪的主意。要知道,雪在瑞典北部是随处可见的简单原料。在比较暖和的月份,Snowpower公司将利用60000立方米的冬季雪堆为松兹瓦尔医院制冷。

与在瑞典及其他许多国家普遍应用的区域供暖一样,区域制冷系统使用了一个连接多个建筑乃至整个街区的管道网络。不同的是:区域供暖系统采用的是热水或附近工厂的废热和余热;区域制冷系统中流通的是比周围环境温度更低的水。冷冻水资源通常来自湖或大海,这使水来源受到十分明显的地域限制。区域制冷通常应用于计算机数据中心、矿区、发电厂等工业生产,它和人们熟悉的空调一样,是为了使环境更加舒适。

1990年,欧洲大约10%的轿车上装有空调;如今,这一数字涨到了90%。我们希望装有空调的空间不仅仅是车里,据估算,欧洲40%的办公楼、酒店、医院、机场和购物中心里装有各种制冷系统,而这一数字在日本和美国则为80%。如今,利用压缩机和致冷液的小规模制冷系统并没有达到足够的节能和环保标准(请看侧栏)。

区域制冷对于用户、能源公司和整个社会来说有许多好处,例如:

  • 温室气体排放更低
  • 加快淘汰破坏臭氧层的氟氯烃,符合国际上的蒙特利尔协议和许多国家的法律
  • 消除了当地的压缩机噪音污染
  • 改善了城市面貌(当地压缩机需要库房或棚时,尤其不美观)
  • 提高了大型系统内的能源效率
  • 维护需求更为集中和稳定

古老技术带来新生活

早在几个世纪前,人类就开始用冰和雪来为夏季制冷。直到20世纪初,瑞典还有许多人把冬季结冰的湖水锯成冰块,并用厚厚的木屑保存起来做生意。夏天一来,马车会将它们送到当地商店和居民家中。

北欧拥有大量的雪和冰。冬天,斯德哥尔摩的街道清洁工通常能从排水沟里清理出一百万立方米的雪。在波罗的海另一端的俄罗斯圣彼得堡,倒进涅瓦河中的雪多达两千五百万立方米。虽然清除积雪方便了汽车司机和路人,但也带来了物流和环境问题,这两座城市正在寻求利用雪来提供区域制冷的办法。土耳其、加拿大、日本和俄罗斯的其它城市也在进行类似研究。

随着电气化的发展以及冰箱和冷藏室的出现,这种利用冬天的严寒的传统方式却几乎被人们遗忘了。但到了上世纪70年代,日本和美国的研究人员开始设法利用雪来冷却室内空气。Snowpower的首席执行官Kjell Skogsberg认为,用雪来冷却水要比空气容易得多。他在位于瑞典北部的吕勒奥理工大学(LTU)就读时曾写过关于区域制冷技术解决方案的博士论文。

松兹瓦尔医院的系统是研究区域制冷的重要案例。它的基本原理很简单:在医院附近储存雪堆,并利用一层木屑进行隔温。雪融化时,经过过滤的雪水将通过换热器输送到医院建筑中。而后,温水将被送回雪堆进行再次冷却。

松兹瓦尔的系统使用的是天然雪与人造雪的混合物。“松兹瓦尔的系统说明这项技术是可行的,利用雪来制冷为我们省了不少钱。”Skogsberg解释说。“不过,最好的法子还是将雪储藏在地下储仓里。”

技术和环保优势

The diagram shows the design of the district cooling system at Sundsvall Hospital. CLICK FOR A LARGER IMAGE

该图为松兹瓦尔医院的区域制冷系统构造图。点击查看大图。

吕勒奥理工大学正在研究雪制冷系统与传统制冷方式在环境影响方面的不同。雪制冷技术很简单:将地下坑槽填满天然雪,并用隔温层覆盖。在坑槽底部收集温度比冰点稍高的雪水,过滤后通过地下管道输送到客户那里。

研究结果显示:雪制冷和传统空调系统都主要在运转期间影响环境,但雪制冷更为清洁,对气候的影响更小,不易造成水域的酸化以及过度肥沃化。相比压缩机空调,雪制冷系统需要更多的材料和地面面积才可达到同样效果,但是原本用来存放积雪的场地可以解决这一问题。压缩机空调消耗的能量要比雪制冷系统多。

文章发布于2009年9月