德国巴伐利亚州政府于2024年授予马克斯·伯格公司(Max Bögl)巴伐利亚能源奖,表彰其自主研发的空气-冰储能系统(Luft-Eisspeicher)。该系统已在德国上普法尔茨地区诺伊马克特(Neumarkt in der Oberpfalz)一座500千瓦级办公与物流综合体中完成工程落地,实现全年冷热联供,无需传统锅炉或冷水机组,直接替代化石能源驱动的暖通系统。
该系统核心原理是将环境空气作为热源/热汇,通过喷淋水在低温工况下结冰释放结晶潜热(约334 kJ/kg),利用冰层融化吸收显热与潜热,形成双向能量缓冲。整个过程不依赖地下钻孔或大型水池,仅需紧凑型钢结构储冰仓、空气换热器、循环水泵及智能控制单元。系统与常规热泵耦合后,制热能效比(COP)在-10℃环境温度下仍达3.2以上,制冷能效比(EER)在35℃高温环境下保持4.1,显著优于单一空气源热泵在极端工况下的性能衰减表现。
所有核心部件采用工厂预装模块化设计,包括标准化的冰槽单元(单模块容积12 m³,储冷量约480 kWh)、可并联扩展的空气侧换热阵列及集成式电控柜。现场施工周期压缩至6–8周,较同等规模地源热泵系统缩短40%以上;模块间通过法兰连接与PLC总线通信,支持从50 kW到2 MW的功率梯度配置,适配单体办公楼、区域供热站乃至零碳社区能源中心等不同尺度需求。系统运行噪音低于62 dB(A),无需专用机房,可布置于屋顶或地面硬化区。
目前该技术已在三处德国本土项目投运:位于森根塔尔(Sengenthal)总部的研发验证平台、陶恩费尔德(Tauernfeld)工业园区能源站,以及普莱菲尔德(Pleinfeld)市政设施综合能源系统。其中诺伊马克特项目为首个商业化应用案例,除承担全部供暖与空调负荷外,还整合了邻近塑料加工厂的90℃工艺余热,经板式换热器降温至45℃后注入储冰系统,在夜间低谷电价时段蓄冷,日均回收余热量达1.2 MWh,降低整体一次能源消耗约18%。
巴伐利亚州作为德国制造业重镇,建筑能耗占全州终端能源消费的37%,其中62%来自天然气供暖。州政府自2021年起强制要求新建公共建筑取消燃气锅炉,并对既有建筑改造提供最高50万欧元/项目的补贴。在此背景下,空气-冰储能系统规避了地源热泵所需的地质勘探与钻孔许可,也绕开了水源热泵对地下水取用资质的限制,成为中小规模商业建筑电气化暖通改造的优选路径。其关键部件如不锈钢喷淋盘管、防冻型乙二醇溶液(浓度32%)、IP55防护等级变频风机等,均符合DIN EN 14511及VDE 0100-712标准,但尚未取得中国CCC认证或住建部绿色建筑技术推广目录准入资格。
对中国暖通工程商与工业节能服务商而言,该系统提示三个实操关注点:一是其对建筑围护结构气密性与保温性能提出更高要求——若墙体传热系数U值>0.25 W/(m²·K),冬季结冰蓄热效率将下降超15%;二是系统依赖稳定电力供应,需配套至少15%容量的储能电池以应对短时断电导致的冰层意外融化风险;三是不锈钢与铝制换热部件在高湿沿海地区存在点蚀隐患,建议在广东、福建等项目中改用钛材或增加阴极保护模块。目前马克斯·伯格未在中国设本地服务团队,备件交付周期约12–14周,典型故障响应时间超过72小时。
诺伊马克特项目的实际运行空气-冰储能并非单纯替代热泵的‘附加装置’,而是重构了建筑能源流的时间维度——它把电网低谷电、工业余热、自然冷源统一纳入同一物理介质(冰)进行跨时段调度。这种以相变材料为枢纽的柔性供能逻辑,正推动欧洲暖通设备采购从‘单机性能参数导向’转向‘系统级能量时移能力评估’,对中国出口型热泵企业开发带蓄能接口的智能机组具有明确参照价值。
