蓄冷

蓄冷（共7篇）

蓄冷 篇1

在一个蓄冰空调系统中都存在几种运行工况的必要转换，相对一般空调系统都比较复杂，为使之达到预期的效果都需要增设必要的自动控制，

部分负荷蓄冰系统的控制，除了保证蓄冰工况与供冷工况之间的转换操作以及空调供水或回水温度控制以外，主要应解决制冷主机和蓄冰装置之间的供冷负荷分配问题。常用的控制策略有三种，即：制冷主机优先，蓄冰槽优先和优化控制。

制冷机优先。制冷主机优先就是尽量使制冷主机满负荷供冷。只有当空调冷负荷超过制冷主机的供冷能力时，方启用蓄冰槽，使其承担不足部分。这种控制策略实施简单，运行可靠，但是，蓄冰槽使用率颇低，不能有效地削减峰值用电，节约运行费用。

蓄冰槽优先。蓄冰槽优先就是尽量发挥蓄冰槽的供冷能力，只有在蓄冰槽不能完全负担时，方启动制冷主机，以解决不足部

分。这种控制策略既要保证弥补最大负荷时制冷 主机供冷能力的不足，又要最大限度的利用蓄冰槽，因此，实施颇为复杂，需要对空调供冷荷进行一定的予测，

优化控制。优化控制就是根据电价政策，最大限度的发挥蓄冰槽作用，使用户支付的电费最少。这种控制策略对于非典型设计日具有颇大的经济性。在春秋季白天可以只用蓄冰量供冷完全可以满足要求，或对建筑物内的内外区空调，在过渡季往往外区已经可以停止供冷时，内区空调还需要相当大的冷负荷存在，也可以让冷机白天供电高峰时停止运行，只在夜间的低谷期蓄存下冷量即可。或保留一定数量的蓄冰，供晚高峰使用，将是优化控制中的一种策略，根据分析，按照目前北京电价结构来说，采用优化控制比采用制冷机优先控制，可以节省运行电费25%以上。

总之，为使空调蓄冰系统给用户带来较大的经济性，又能保证更灵活的供冷需求，且具有更大的安全性，应进行优化控制，为此，应配置较完善的参数检测与控制系统。如下图所示。

蓄冷 篇2

随着国民经济的快速发展,人们的生活质量不断提高,空调的应用日益广泛和普及,空调作为建筑能耗最大的单项设备,其电力消耗占建筑总能耗40%左右,已经成为我国节能减排的重点领域之一[1]。空调用电多使用高峰电且运行周期性明显,这使得电力系统峰谷差急剧增加,电网负荷率明显下降,极大影响了发电的成本和电网的安全运行[2]。因此,在制冷空调领域利用蓄冷空调技术可以有效解决这一问题。蓄冷空调是在夜间用电低谷时将制冷系统产生的冷量储存起来,在用电高峰时,将储存的冷量释放出来,来满足建筑物的需求,达到“移峰填谷”的目的[3,4,5]。目前,蓄冷空调用蓄冷器的性能及传热优化的相关研究得到了国内外学者的的广泛关注。吴双茂等运用数值计算的方法,模拟了蓄冷球堆积床的充冷过程,得到了载冷剂流速对充冷过程有较大影响,随着载冷剂流速的增大,充冷时间明显减小,载冷剂出口温度下降较快,蓄冰率增加较快[5]。Ismail和Moraes把相变材料(PCM)封装在球壳中,对蓄冷球的蓄冷过程进行研究,通过预测球壳的大小、球壳的厚度、PCM初始温度,得到凝固率、外壁温度和蓄冷时间的关系[6]。郭茶秀等建立一个二维模型对蓄冷球的凝固过程进行了数值模拟研究,得到了在第一类边界条件下,蓄冷球凝固过程的温度场分布的规律[7]。然而,大多数文献中所使用的蓄冷球模型为二维蓄冷球模型,而使用二维模型分析蓄冷球内PCM的凝固过程具有一定局限性,用三维模型分析蓄冷球内PCM的凝固过程更加准确。

本文建立了三维蓄冷球模型对球内PCM的凝固过程进行数值模拟研究,分析了蓄冷球内PCM凝固过程的动态特性,研究了蓄冷球半径、载冷剂温度、蓄冷球球壳材料对蓄冷完成时间及蓄冷特性的影响,为蓄冷器的设计优化提供了理论依据,对实际工程具有一定的指导意义。

1 模型的建立

1.1 数学模型

蓄冷球中的PCM在相变过程中存在着相变和热传导两种物理过程,与单一热传导问题相比更加复杂,基本方程[8]形式为:

(1)质量守恒方程

质量守恒定律表述为单位时间内流入微元体的净质量等于同一时间间隔内微元体中增加的质量。对于三维、瞬态、不可压缩流体的质量守恒方程为

由于相变材料密度为常数,公式可以简化为

式中ux、uy、uz———速度矢量在x、y、z方向上的分量;

t———时间/s;

ρ———相变材料的密度/kg·m-3。

(2)能量守恒方程

凝固和融化问题能量方程表示为

H可以被定义成如下形式

式中H———焓值/k J·kg-1;

k———导热系数;

S———源项;

h———显热焓/k J·kg-1;

href———初始焓值/k J·kg-1;

β———液相体积分数;

L———相变潜热/k J·kg-1;

TS———固相温度/K;

Tl———液相温度/K。

(3)动量守恒方程

相变材料可以视为不可压缩流体,动量方程可以写作如下形式

式中ε———一个不为0的定值(0.001);

Amush———为定值(1.0×105);

———PCM在控制体内的速度/m·s-1;

p———压力/Pa;

μ———动力粘度/m2·s-1;

ρg———本身的重力;

Fi———动量源项,其中

1.2 物理模型

在蓄冷槽中,蓄冷球是自由堆放的,蓄冷球内密闭封装着相变材料[9,10],低温的载冷剂从蓄冷球表面流过,使蓄冷球表面温度降低,球壳与球内发生热量交换,使PCM温度逐渐降低并发生相变,直至球内PCM完全凝固。整个凝固过程包含着导热和对流换热现象[11],为使复杂的相变问题简单化,对物理模型作如下假设:

(1)相变材料的液相和固相物态参数不随温度改变;

(2)初始时刻蓄冷球内相变材料各处温度均匀一致;

(3)蓄冷球的凝固过程具有对称性;

(4)蓄冷球外载冷剂的温度为定值。

1.3 几何模型及网格划分

使用前处器gambit对蓄冷球进行三维网格划分。计算域采用四面体和六面体网格。半径为35 mm的蓄冷球网格划分如图1所示。其中网格密度为4 mm,网格数量为31 700个。

2 蓄冷球的内部条件和边界条件

蓄冷球内有机相变材料的相变温度为279.86 K,密度为774 kg/m3,比热容为1 954 J/(kg·K),导热系数0.5 W/(m2·K),相变潜热213 k J/kg,蓄冷过程相变材料初始温度为285.16 K。在数值模拟时,依次改变球壳外载冷剂温度(275.16 K、276.16 K、277.16 K、278.16 K),以及球壳材料(低密度聚乙烯材料、钢材料、有机玻璃材料)。表1中列出了三种不同球壳材料的物性参数。

3 结果与讨论

3.1 蓄冷球内温度分布数随时间的变化

图2为蓄冷球内温度分布随时间的变化规律。当载冷剂温度为275.16 K,蓄冷球半径为35 mm,球壳为低密度聚乙烯塑料时,蓄冷球x-y截面的温度分布图。图2(a)为1 000 s时的温度分布图,图2(b)为5 000 s时的温度分布图,图2(c)为10 000 s时的温度分布图。由图可以看出,随着时间推移,蓄冷球内平均温度逐渐下降,蓄冷球内PCM的相变过程由球壳向球心处进行,固相区域逐渐增加,液相区域逐渐减少,直至凝固完成。

3.2 蓄冷球半径大小对蓄冷完成时间的影响

载冷剂温度为275.16 K、球壳材料为低密度聚乙烯塑料时,半径为35 mm、40 mm、45 mm、50 mm的蓄冷球完成蓄冷过程所需要的时间分别为12 300 s、16 300 s、22 900 s、28 500 s。与半径为35mm的蓄冷球相比,半径为40 mm、45 mm和50 mm的蓄冷时间分别增加了32.52%,86.17%,131.7%。从模拟的结果可以看出,蓄冷球的半径越大,完成蓄冷所需要的时间越长。

3.3 蓄冷球外载冷剂温度对蓄冷过程的影响

为研究载冷剂温度对蓄冷过程的影响,选择半径为35 mm的蓄冷球进行模拟,载冷剂温度分别设为275.16 K、276.16 K、277.16 K、278.16 K。

图3为蓄冷球外载冷剂温度与蓄冷球内液相分数之间的关系。从图中可以看出,载冷剂温度越低,液相体积分数从1降为0时所需要的时间,即完成蓄冷过程所需的时间越短。在凝固的初期阶段,液相分数降低速率较快,说明凝固过程进行较快,随着蓄冷过程的进行,PCM凝固速率逐渐降低。

图4蓄冷球外载冷剂温度与完成蓄冷时间的关系。从图中可以看出,当载冷剂温度为275.16 K、276.16 K、277.16 K、278.16 K时,完成蓄冷过程时间分别为:12 300 s、15 470 s、20 950 s、29 800 s。与载冷剂温度为278.16 K的相比,275.16 K、276.16K、277.16 K完成蓄冷时间分别减少了58.72%、48.09%、29.70%。载冷剂温度对蓄冷球完成蓄冷时间影响很大。载冷剂温度越高,完成蓄冷过程所需要的时间越长,若要缩短蓄冷时间,可以通过降低载冷剂温度来实现。由于受到空调主机制冷工况的限制,载冷剂温度不能过低,否则会降低机组的蒸发温度,使系统效率降低,因此选择275.16 K为载冷剂温度为宜,既可以减少蓄冷时间,又减少机组的负荷。

3.4 球壳材料对蓄冷球内相变过程的影响

图5为球壳材料和蓄冷球内液相分数的关系。蓄冷球半径为45 mm时,分别采用钢材、有机玻璃、聚乙烯塑料作为蓄冷球的球壳材料,各材料的物性参数见表1。球壳材料为钢材、有机玻璃和聚乙烯塑料的蓄冷球凝固结束时间分别为:16 120 s、20 523 s和21 900 s。钢材和有机玻璃的蓄冷时间与聚乙烯塑料材质相比分别减少了26.39%和6.29%。这是由于不同材料的导热系数和热阻存在差异,钢材、有机玻璃、聚乙烯塑料的导热系数和热阻逐渐增大。但是由于工程实际要求,玻璃易碎,钢材耐腐蚀性差且质量重,工程应用受到限制。因此导热系数大,热阻小的蓄冷球材质有待深入研究。

4 结论

本文对蓄冷空调用蓄冷球建立了三维数学模型和物理模型,用ANSYS-FLUENT对蓄冷球的凝固过程进行了数值模拟与分析,得到如下结论。

(1)蓄冷球外载冷剂温度一定时,随着蓄冷球半径增加,蓄冷时间增加。当载冷剂温度为275.16K时,与R=35 mm的蓄冷球相比,R=40 mm,R=45 mm,R=50 mm的完成蓄冷的时间分别增加了32.52%,86.17%,131.7%。因此需要合理选择蓄冷球半径,使其整体效益最优,在实际工程中,相变材料蓄冷球的半径应不超过50 mm。

(2)在蓄冷球半径一定时,蓄冷球外载冷剂温度越低,完成蓄冷所需要的时间越短。在实际运行中,载冷剂的温度对蓄冷效果的影响巨大。

(3)蓄冷球球壳的材质导热系数越大,完成蓄冷时间越短,与低密度塑料球壳相比,钢材和有机玻璃的蓄冷时间分别减少了26.39%和6.29%。但是根据实际情况,玻璃球壳材料易碎,钢球球壳材料易腐蚀,为优化蓄冷过程,适合蓄冷球的球壳材质还需要更深入的研究。

参考文献

[1]孔祥清,雷霞,刘斌,等.节能减排背景下可中断负荷参与系统备用的优化模型.电网与清洁能源,2012,28(1):35-40.

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[5]管卫华.椭圆盘管蓄冷系统节能机理的研究[D].广州.华南理工大学.2013.

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[7]吴双茂,方贵银,张曼,等.蓄冷球堆积床动态充冷性能模拟[J].制冷技术,2008,36(9):56-62.

[8]王福军.计算流体动力学分析[M].北京:清华大学出版社,2004.

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冰蓄冷：不省电 省电费 篇3

国家电网能源研究院经济与能源供需研究所所长单葆国日前就表示，今年7月，全社会用电量同比增长近9%，其主要原因就是空调用电负荷加大。如何更有效地实现用电节能，成为许多家庭关注的话题。

一项叫做“冰蓄冷”的技术因此在这个流火的夏季备受关注。简单而言，这项技术就是在夜晚电价低的时候将冷水制成冰，放入蓄冰池，待白天电价高的时候，用冰融化释放的冷能当“空调”。由于峰谷电价差距达到3倍以上，因此“冰蓄冷”技术有巨大的市？场。

多名从事制冷研究的专家对《新财经》记者表示，相比传统的空调制冷，这种新型方式能够节电30%以上，最高能为用户节约70%的电费。

缓解用电供需矛盾

每年炎夏，各地基本都会上演“电荒”。由于电力短缺具有暂时性、季节性、时段性等特殊性，即在白天高峰时段电力供应紧张，而夜间时段，电量供应却相对宽裕。夜间发出的电能若不能得到有效利用，就会造成能源的巨大浪费，大量的燃煤排放物也使环境压力进一步加大。

据统计，我国大型公共建筑以每年3亿？4亿平方米的速度增长。夏季城市空调的用电负荷已占到城市高峰电力总负荷的40%以上，而夜间，绝大多数中央空调停止运行，造成电力系统供需矛盾加大，夜间电力系统设备闲置，使用率低，电力能源使用处于严重失衡状态。这是造成电网峰谷荷差逐步加大的最主要诱因。

“冰蓄冷”技术作为一项重要的移峰填谷技术，是缓解用电供需矛盾的利器，其作用开始凸显。同时，由于“冰蓄冷”技术的应用能在促使少发电、少烧煤、提升能源利用率的同时，大幅度减少二氧化硫和烟尘排放量，降低全球温室效应，因而对环保意义重大，逐渐为社会所关注和认同。

“这是一个‘冰银行’，在用电低谷时，制冷中心启动制冷系统，将水冻成冰，存放在储存设备中。”清华大学建筑节能研究中心研究员在接受《新财经》记者采访时表示：“相当于用冰将电能储备起来。白天再通过中央空调将储存在冰桶里的能量释放出来，为建筑供冷。”

通俗地说，采用“冰蓄冷”技术后，写字楼里的中央空调在白天用电高峰期，可以少运转甚至不运转，将用电高峰时期的电量转移到用电低谷时期去使用，这样既可以节省电费，又能转移电网峰值的负荷，有利于平衡电网压力。

“一方面，‘冰蓄冷’技术可以减少热能势差，充分利用夜间的电能。”对企业来说，采用“冰蓄冷”技术，可以避开用电高峰期，实现用电负荷的“移峰填谷”，利用国家给予的“峰谷电价差价”的政策，可以节省电力运行费用。在上述研究员看来，“更重要的是，这项技术是解决电网用电结构矛盾、提升能源利用率、减少污染排放等产业问题的核心技术”。

相比传统的空调制冷，这种新型方式能够节电30%以上。“‘冰蓄冷’中央空调一般用于大型楼宇项目，根据体量不同，一个项目需20多套系统。”据中国农机院西南产业基地副总经理、主管生产的曹聪介绍，已建成的深圳华南城5号交易广场共用了24套系统，成本2500万元。

“它不能节约电，但能节约电费。”曹聪说，“冰蓄冷”中央空调的优势在于使用夜间廉价的富余电，白天进行高价电的供冷工作，这样不仅为企业节约了电费，还不抢占白天的用电高峰，每年能为企业节约70%的电费，企业2年半到3年就能收回设施成本。目前，北京、成都、山东、广东、武汉等地均有项目采用该系统。

前景明晰可见

事实上，“冰蓄冷”并不是一项新技术，这项技术在20世纪初诞生于美国，但直到20世纪80年代世界性能源危机后，其优势才被世人所认可并得以推广使用。

目前在欧美国家，“冰蓄冷”技术已成为解决电网负荷矛盾的重要强制手段，普及率达到70%左右，在能源匮乏的日韩等国也接近60%，日本使用“冰蓄冷”系统的建筑物大约已有10万个以上；韩国3000平方米以上的新建项目就必须要强制安装“冰蓄冷”空调系统。

然而，由于峰谷电价差比较小、新技术接受观念滞后等因素的制约，直到2008年，“冰蓄冷”技术在中国的应用还不尽如人意，全国约400万个使用中央空调的大型建筑中，应用该技术的建筑物总计不足1000栋。

为了均衡用电、削峰填谷，世界各国都全面实行了峰谷电价政策。我国政府和电力部门在建设节约型社会思想的指导下，大力推广需求侧管理（DSM），以缓解电力建设和新增用电矛盾。各地区也出台了促进蓄冰空调发展的相关政策，推动了蓄冷空调技术的发展和应用。特别是近年来政府逐步拉大峰谷电价差，使多数地区峰谷电价差已达3倍以上。各地峰谷电价实施范围的进一步扩大和峰谷电价比的加大，为电力蓄能技术的推广、应用提供了更为有利的条件。

2011年9月，在国务院正式出台的《“十二五”节能减排综合性工作方案》中，明确将“冰蓄冷”列为国家重点推广、应用的节能减排技术。据估算，“十二五”期间，其产业空间规模在3000亿？4000亿元，“冰蓄冷”技术的发展前景极为广阔。

在遭遇7年来最严重“电荒”后，政府直接提出在“十二五”期间加大对节能蓄能领域的投资建设，扩大对蓄能技术项目的支持力度，主要指“冰蓄冷”和“抽水蓄能电站”。目前，建造火力电厂的投资约为7000元/每千瓦，抽水蓄能电站约为5000元/每千瓦，而应用蓄冰空调则只需400元/每千瓦。从两种技术本身比较，“冰蓄冷”在投入、产出上，比抽水蓄能更具有优势，且不受地质条件的局限。

具体来看，“冰蓄冷”技术的应用可为用户节省40%以上的空调运行费用；对于新建项目可减少设备初始投资，减少制冷主机及配电设备的装机容量和功率的15%？30%；可提高空调机组使用效率的15%？25%；还可减少电厂发电设备装机容量的8%？34%，提高电厂使用率约40%。如果转移相同高峰电量，“冰蓄冷”投资远远小于抽水蓄能。例如，建造一座抽水蓄能电厂所需投资大约为60亿元左右，而“冰蓄冷”空调系统则只需投入6亿元，且不需国家拨款，全部为市场自发行为，还不包括为电网节省的投资和对保护环境所产生的效益。

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2011年，由国家发改委、工信部、财政部、国资委、电监会、国家能源局等六部门共同制定的《电力需求侧管理办法》正式执行。随后，财政部、国税总局也联合下发了《关于促进节能服务产业发展增值税营业税和企业所得税政策问题的通知》，对符合条件的节能服务公司暂免征收营业税和增值税，同时给予“三免三减半”的所得税优惠。

峰谷电价差增大等产业政策和税收优惠，使得“冰蓄冷”技术的经济效益愈加显著，其行业发展的政策环境以及广阔前景已然明晰可见。

投资周期短

正是因为看好“冰蓄冷”的市场前景，最近不少企业纷纷涉足，并试图找到最佳的盈利模式。

高灵能源成为国内最早涉足这一领域的企业之一，但该公司在2004年开始推广“冰蓄冷”技术时，无论是政府、设计院还是客户，都很少有人听说过这一技术。到2006年设计院在进行项目设计时，十多个项目也仅有一两个会考虑采用“冰蓄冷”技术。但目前，高灵能源已摸索出一条商业模式。

高灵能源的商业模式分为三个层次。

一是在推广“冰蓄冷”技术中采用EMC合同能源管理模式。高灵能源作为产品技术的制造商、供应商和综合服务商，自己出资为用户提供“冰蓄冷”技术的项目设计、出资、工程实施、设备安装调试、人员培训、节能量确认和保证等一整套的节能服务，最终从客户进行节能改造后获得的节能效益中收回投资和取得利润。

二是投资建设区域冷源站。在以蓄能技术为核心的基础上，充分利用电网的低谷电能，在需冷用户集中的地区，建设集中供冷站，通过公用供冷管网向用户提供冷量的系统供冷工程。高灵能源已经成功在国内多个地区投资建设冷源站。

三是采用分布式能源解决方案及投资。高灵能源提供技术和融资，已与广东、海南、河南、深圳、天津等多地政府达成整体合作协议，为上述地区提供低消耗、低排放、低污染的区域综合能源集中供应解决方案。

事实上，“冰蓄冷”投资回报周期并不长，收益也不错。绍兴大通商城购物中心的案例显示，采用“冰蓄冷”技术的初始投资是270.3万元，平均每年节省的电费则达到了117.7万元，投资回报周期仅2.3？年。

“冰蓄冷”行业的技术领先者中机西南能源科技有限公司自主研发的“冰蓄冷”成套装置已经成功在多个楼宇运营，并取得了不错的经济效益和社会效益。据了解，如果只生产普通的制冰机或者冻库，毛利率不到10%，而“冰蓄冷”系统解决方案和成套设备供应的毛利率却超过了30%。

中机西南2012年承接了6个“冰蓄冷”项目，这些项目大都为写字楼、大型超市、城市商业综合体。目前，中机西南“冰蓄冷”系统解决方案和成套设备供应已经占其销售收入的50%，不仅大大提升了企业的效益，还为客户节省了大量电费。

冰蓄冷空调系统研究 篇4

1 冰蓄冷空调系统原理及主要特点

1.1 冰蓄冷技术, 即是在电力负荷很低的夜

间用电低谷期, 采用制冷机制冷, 利用冰蓄冷介质的显热或者潜热特性, 用一定方式将冷量存储起来。在电力负荷较高的白天, 也就是用电高峰期, 把储存的冷量释放出来, 以满足建筑物空调或生产工艺的需要。

1.2 冰蓄冷空调系统具有以下主要特点:

(1) 降低空调系统的运行费用。 (2) 制冷机组的容量小于常规空调系统, 空调系统相应的冷却塔、水泵、输变电系统容量减少。 (3) 在某些常规空调系统配上冰设备, 可以提高30%~50%的供冷能力。 (4) 可以作为稳定的冷源供应, 提高空调系统的运行可靠性。 (5) 制冷设备大多处于满负荷的运行状况, 减少开停机次数, 延长设备寿命。 (6) 对电网进行削峰填谷, 提高于电网运行稳定性、经济性, 降低发电装机容量。 (7) 减少发电厂对环境的污染。

1.3 冰蓄冷系统的主要优点有:

(1) 转移制冷机组用电时间, 起到了转移电力高峰期用电负荷的作用; (2) 冰蓄冷系统的制冷设备容量和装设供率小于常规空调系统; (3) 冰蓄冷系统的运行费用由于电力部门实施峰、谷分时电价政策, 比常规空调系统要低, 分时电价差值越大, 得益越大; (4) 冰蓄冷系统中制冷设备满负荷运行的比例增大, 状态稳定, 提高了设备利用率。

1.4 冰蓄冷系统的主要缺点:

是一次性投资比常规空调系统要高。如果计入共电增容费及用点集资费等, 有可能投资相当或者增加不多。冰蓄冷技术是利用峰谷电价的差别将用电高峰时的空调负荷转移到电价较为便宜的夜间, 从而节约运行费用, 缓解目前“电力不足、电量有余”的状况。但是, 传统的冰蓄冷空调系统只能节省运行费用而不节能, 从能量利用角度来看, 实际上是一种耗能系统。要想冰蓄冷技术真正得到推广, 首先要实行峰谷电价政策, 继续拉大峰谷电价差。其次, 解决冰蓄冷系统较常规系统的能量损耗和减少增加的初投资问题。

2 系统的组成及制冰方式分类

2.1 系统组成:

冰蓄冷空调系统一般由制冷机组、蓄冷设备 (或蓄水池) 、辅助设备及设备之间的连接、调节控制装置等组成。冰蓄冷空调系统设计种类多种多样, 无论采用哪种形式, 其最终的目的是为建筑物提供一个舒适的环境。另外, 系统还应达到能源最佳使用效率, 节省运转电费, 为用户提供一个安全可靠的冰蓄冷空调系统。

2.2 制冰方式分类:

根据制冰方式的不同, 冰蓄冷可以分为静态制冰、动态制冰两大类。此外还有一些特殊的制冰结冰, 冰本身始终处于相对静止状态, 这一类制冰方式包括冰盘管式、封装式等多种具体形式。动态制冰方式在制冰过程中有冰晶、冰浆生成, 且处于运动状态。每一种制冰具体形式都有其自身的特点和适用的场合。

3 冰蓄冷空调系统的设计、设备选型

3.1 制冷主机和冰蓄冷装置容量确定及设备选型

在系统冰蓄冷模式、运行策略及流程安排确定的情况下, 设备的选型设计主要是指主机选择、冰蓄冷槽、附属设备 (如泵及热置换器) 选择等。在进行冰蓄冷空调设计时, 应注意以下一些问题:

3.3.1 蒸发温度要高。

因为冰蓄冷式空调系统在蓄冰时, 蒸发温度每降低1℃, 主机平均耗电量要增加3%, 制冰的经济厚度以50mm为宜。

3.3.2 IPF要大。IPF值越大, 其热损失越少, 一般IPF在30%以上为可行。

3.3.3 价格要便宜。在6年内能收回投资视为可用, 5年内回收应该采用, 3年内回收绝对可用。

3.3.4 融冰及结冰速率要快。结冰时速度快, 节省电能, 融冰速率也要快, 以适应负荷的变化。

3.3.5 系统必须安全可靠。

维护要简单方便, 最少要有15年以上的寿命期。主机要能直接提供冷量, 其COP值不能低于2.6。

3.3.6 合理确定制冷机组、冰蓄冷设备和末

端装置的容量大小制冷机组、冰蓄冷设备及末端装置三者之间的输入输出特性是相互影响的, 确定制冷机组、冰蓄冷设备和末端装置的容量大小主要取决于最低蓄冷温度、最高取冷温度与最高使用温度 (冷冻水) 的高低。最低蓄冷温度值越低, 则制冷系统的蒸发温度也越低, 不利于制冷机组的运行, 同时机组的耗电率也越高;最高取冷温度越高, 蓄冷设备容量越小, 但使用温度越高, 所需末端装置的换热效果则越差。

4 评价标准

常规空调的主要评价标准为是否达到国标规定的空调设计参数要求, 即所谓的空调“四度” (温度、湿度、气流速度、空气洁净度) 要求。而冰蓄冷空调的评价标准除了要满足以上要求外, 还要考虑: (1) 是否达到预定的转移尖峰用电负荷目标; (2) 全年运行费用是否超过常规空调系统; (3) 全年运行电费是否超过常规空调系统。因此, 要根据实际情况, 综合考虑其经济性, 这样在系统运行过程中才能尽量减少不经济现象的发生。

5 冰蓄冷空调变风量系统调节特性

变风量空调系统 (VAV系统) 是随着室内显热负荷的变化, 由末端装置改变送风量来调节室温。与定风量空调系统相比, VAV系统不需要 (或很少需要) 末端再热, 而且避免 (或减少) 了由冷热量抵消而引起的能量损失。在蓄冷空调系统中, 采用变风量调节具有一定的节能效果。

5.1 室内负荷变化时的运行调节

VAV系统使用的末端装置不同, 其运行调节方法也不同。当室内显热负荷变化时, 根据室内温度调节器的指令, 节流型末端装置改变节流阀通道断面积来调节送风量;旁通型末端装置使末端装置的调节阀门动作来调节送入室内的风量;诱导型末端装置是在一定的一次风量下, 调节二次风阀门, 改变二次风量来保持要求的室温。

5.2 全年运行调节

根据不同的室内负荷变化情况, VAV系统有3种全年运行调节方法。

5.2.1 全年各房间有恒定冷负荷, 且变化较小。

可以采用无末端再热的VAV系统全年送冷风, 由室内温度调节器调节送风量, 风量随冷负荷的减少而减少。

5.2.2 全年各房间无恒定冷负荷, 且变化较

大可以采用有末端再热的VAV系统, 全年送冷风。由于室内的冷负荷变化大, 因此, 当室内送风量随冷负荷的减少而已减至最小值时, 就需要使用末端再热器加热空气, 向室内补充热量来保持室温不变。

5.2.3 各房间夏季有冷负荷, 冬季有热负荷

可以采用有供冷和供热季节转换的VAV系统。夏季运行时, 随着室内冷负荷的减少, 先减少送风量, 当减至最小送风量时, 风量不再减少, 而开始利用末端再热以补偿室内冷负荷的减少。

6 冰蓄冷技术的发展方向

冰蓄冷技术作为一种电力调荷方式已引起了人们的高度重视, 许多国家和研究机构都在积极进行研究开发, 主要表现在如下几个方面:

6.1 建立区域冰蓄冷空调供冷站

已经证明, 区域供冷或供热系统对节能较为有利。相比单个供冷站而言, 区域供冷不仅可以节约大量投资和运行费用, 而且减少了电力消耗及环境污染。

6.2 建立与冰蓄冷相结合的低温送风空调系统

冰蓄冷低温系统具有优越的经济特性。如推行冰蓄冷空调配合低温送风, 将大大降低能耗, 提高COP值, 使资比常规空调更节省, 进而提高了蓄冷空调系统的整体竞争力。

参考文献

[1]潘雨顺.21世纪冰蓄冷空调技术发展方向探讨[J].通风除尘.1998.

[2]张爱芳.在冰蓄冷空调设计中应注意的问题[J].中国建设信息供热制冷.2005.

冰蓄冷中央空调技术的应用 篇5

关键词：中央空调,冰蓄冷技术,施工工艺,优点

冰蓄冷中央空调技术是对能源利用方式的一种转移和改变。随着能源危机和峰、谷电价差异的出现,能够移峰填谷的冰蓄冷中央空调技术应运而生。本文结合某机场制冷站工程对冰蓄冷系统的原理、施工工艺、技术及经济等方面进行了分析与探讨。

1 工程概况

本工程为西北某机场制冷站,是扩建工程的配套项目,中央空调系统采用的是冰蓄冷系统,负责新建航站楼近8万m2的夏季空调负荷。最大冷负荷为4 800 Rt。蓄冷设备为4台640 Rt的双工况制冷机组(既可制冷也可制冰)和1台580 Rt的单工况制冷机组(仅制冷)。蓄冰装置为储冰量13 400 Rt·h的36套BAC冰盘管。其他设备为4台板式换热器及其配套设施。每天22:00～8:00制冰,9:00～17:00融冰补充冷量,从而满足新建航站楼的空调要求。

2 工艺介绍

与常规空调比较,冰蓄冷系统增加了一套介质为乙二醇的管路系统。制冷工况时,乙二醇管路接通双工况机组和冰盘管,形成一闭式回路,将机组释放的能量通过冰盘管的换能过程,使浸泡冰盘管冰槽中的水变成0 ℃的冰水混合物,将冷量储存起来。释冷工况时,乙二醇管路则接通了冰盘管与板式交换器,形成一闭式回路,将冰槽中储存的冷量通过冰盘管及板式交换器两个换能过程,从而将空调水的温度降下来,得到要求的冷媒参数。制冰融冰的过程转换是通过电动阀门按程序自动控制的。由于整个制冷系统采用微电脑控制,自动化程度很高,可在多种运行模式下转换,从而使冰蓄冷工艺在最大效益下运行。冰蓄冷系统流程图见图1。

2.1 单制冰系统

在夜间用电低峰时,启动制冷机,将储冰槽中冷冻成冰。乙二醇经制冷机→冰槽(储冷)→阀门2→制冷泵→制冷机(完成制冰过程)。

2.2 融冰系统

当空调系统冷负荷不大时,利用冰槽内冰的冷量通过板式冷交换器向空调系统供冷,供冷期间制冷机不运转,避开了用电高峰。乙二醇在冰槽内释放冷量(融冰)→阀门3→负荷泵→板换→制冷泵→阀门1→冰槽。

2.3 联合供冷系统

当日间冷负荷最大时,单靠制冷机或冰槽内的冷量不足以将空调冷冻水的温度降下来时,制冷机和冰槽共同工作从而保证空调系统对冷量的要求。乙二醇经制冷机(制冷)→冰槽(融冰释冷)→负荷泵→板换→制冷泵→制冷机。

3 施工工艺

为了工程质量目标的实现,体现公司计划落实,目标细化,措施得当,反馈有效和控制有力的指导思想,集中抓好前期管理,强化过程管理,确保后期质量管理。

3.1 施工技术准备

由于此项冰蓄冷技术工程为西北最大,且类似工程施工实例少,主要集中精力抓前期工作,为后续施工提供了保证。在工程前期对相关施工人员进行短期培训,了解冰蓄冷技术工艺流程,熟悉冰蓄冷技术施工工艺,使施工人员对冰蓄冷技术得到系统认识,减少后续工作失误。在设计方交底前,充分熟悉图纸,充分了解工艺流程,先进行内部会审,形成意见,并提出执行方案,以便在设计交底时充分和设计人员沟通。单位技术人员以管道布置为主,结合通风,电气管路的布置情况,按设计做出各工种管路的各局部剖面图,分析平面及立体布置,结合已选型设备的实际尺寸,选择最合理的管线布置,并征得设计方的认可。制冷站内ϕ273以上的管线500余米,但原设计并无支架的大样图,根据管线布置的具体情况,我单位技术部做出不同管路支架的大样图,得到建设方、设计方及监理方的认可,保证了工程质量和进度。

3.2 乙二醇管路的清洗要点

冰蓄冷系统的主要部分为蓄冰设备和蓄冰装置。系统中的施工重点就是乙二醇水溶液循环管道的施工。

乙二醇会与管道中的焊渣、锈蚀物产生一种纤维状的粘合物,容易堵塞设备管路,从而影响储冷和释冷的效果,所以管路冲洗尤为重要。在施工前期编制详尽可行的作业指导书,明确冲洗的流量及流速,在施工过程中,落实到责任人专门负责。冲洗管道时应反复冲洗,特别应注意清洗设备接口处的过滤器。相关负责人应检查落实清洗水的情况,直至肉眼观察冲洗水的进水与出水无差别,并将水排尽后,立即向管路内注入乙二醇介质。

3.3 管路和设备的绝热

冰蓄冷工程中乙二醇管路温度最低达到-6 ℃,冷冻循环水管路最低也到3 ℃,所以管路及设备的绝热就特别重要,绝热采用的是橡塑材料,乙二醇管路要求绝热厚度为50 mm,水管路为40 mm。在施工中确保管路及设备绝热密实不间断,在保证绝热效果的前提下,做好观感处理。

4经济性分析

采用冰蓄冷后,系统一次性投资可减少3台580 Rt制冷主机及相应辅机,由于增加了储冰槽等设备,整个系统设备投资增加约680万元。可节省电力增容费:3×580×1 500=261万元。每年运行费用可节约电费:[(0.92 k W/Rt×13 400 Rt·h×1.06)-(1.27 k W/Rt×13 400 Rt·h×0.35)]×100=85.45万元。简单投资回收期=(680-261)/85.45=4.9年。由此可见,该机场航站楼采用冰蓄冷空调,其资金回收期不超过5年,作为西北地区最大的冰蓄冷工程,势必起到较好的社会效益,有利于推动冰蓄冷中央空调的发展,为电网移峰填谷及国家推动冰蓄冷工程的应用贡献了力量。

5冰蓄冷中央空调技术的优点

1)利用电网谷荷电力,平衡电网负荷,减缓发电厂和配套设施的建设。2)制冷机组容量减少,减少电力增容费和供电设备费以及每年运行的基本电费。3)利用峰谷荷电力差价,降低空调运行费用。4)冷冻水温度可低到1℃～4℃,能实现低温送风,冷却速度快,空调质量好,并节约空调末端用电功率和设备费用。5)冷却塔、冷却水泵配管等辅助设施减少,节约投资和运行费用。6)有条件使全年空调需冷量和供冷量一对一配合,可节约全年运转电力。7)具有应急冷源,利用建筑物自备电源,可不间断空调使用,提供其可靠性。8)可用于无电力增容条件或限制增容的空调工程。

6冰蓄冷中央空调技术展望

近年来随着产业结构的调整和社会消费水平的提高,用电负荷的构成也发生明显变化,使电网高峰时段用电负荷增长很大;而在电网低谷时间,用电明显减少,电网峰谷荷差拉大,低谷发电设备能力被闲置,水电弃水严重,资源浪费。据东北、京津唐、福建、四川、广东、浙江、山西、山东几个电网的统计,电网峰谷荷差均在25%～40%。采用经济和技术手段,使一部分可转移的高峰电力转移到电网谷荷时段用电,这将产生极大的社会效益,因此中央空调采用储冷技术实现向谷荷电要冷气是国家用电政策之所需,而国外发达国家冰蓄冷空调应用很广泛,均制订优惠政策予储冰系统,对用户转移高峰电力予以奖励,同时对有意使用储冰系统的用户享受半价甚至完全免费的谷荷电价,我国电力部门也对冰蓄冷给予极高的关注,各地电力部门纷纷制订优惠政策予以鼓励,所以说冰蓄冷空调技术的应用是世界性趋势,符合国际上提出的低碳、可持续发展要求,相信在我国的应用将会越来越广泛。

参考文献

[1]GB 50243-2002,通风与空调工程施工质量验收规范[S].

[2]GB 50019-2003,采暖通风与空气调节设计规范[S].

蓄冷 篇6

关键词：Cu-H2O纳米流体,相变,蓄冷,过冷度

0 引言

长期以来,能源的有效利用和节约都是各国经济发展过程中予以高度重视的问题。近年来,随着我国经济发展的快速增长,能源紧缺问题日益严重,电网负荷过重,峰、谷负荷差异大的矛盾越发突出, 由此造成了巨大的能源浪费。相变蓄冷作为一种可以有效缓解峰谷电负荷、提高能源利用效率的技术,在发达国家得到普遍应用[1,2,3]。随着纳米技术的飞速发展,研究人员开始探索将纳米材料技术应用于相变蓄冷领域,研究新一代蓄冷工质。

纳米流体是一项新型的强化传热技术,已成为最有吸引力的传热传质介质[4,5,6,7,8,9,10,11,12,13]。Patel等[7]研究了将Au和Ag纳米粒子添加到水和甲苯中的导热性能,令人惊奇的是,温度变化为30~60℃,Au纳米粒子的体积比低至0.011%时,形成的纳米流体的导热系数提高了7%~14%;Ag纳米粒子的体积比低至0.00026%时,形成的纳米流体的导热系数提高了5%~21%。Wen等[8,9]研究了γ-Al2O3-水纳米流体在层流状态的对流换热和池内沸腾换热,发现纳米流体的对流换热和沸腾换热性能明显高于纯水。南京理工大学热能工程实验室也开展了纳米流体的研究工作[10,11],制备了CuO-H2O和Cu-变压器油等纳米流体,运用瞬态热线法测试了上述纳米流体的导热系数,并测试了纳米流体在不同状态下的对流换热系数。中科院谢华清等[12,13]研究了SiC-水纳米流体的导热系数,实验结果表明,在水中添加5%(体积分数)的SiC纳米粒子,形成的纳米流体的导热系数比水提高了20%。重庆大学的何钦波[14]通过在BaCl2共晶盐水溶液中加入纳米TiO2粉体,配制成TiO2-BaCl2-H2O纳米流体相变蓄冷材料,研究了热物性和蓄/释冷特性,其导热系数显著增加,并大大降低了过冷度。以上实验表明,在传统的介质中加入纳米粒子,可以增强流体的导热系数和传热系数,从而提高热交换系统的传热性能、节约成本。因此将纳米流体应用在电子元件冷却、MEMS(Micro-electro-mechanical systems)、相变储能、空调等领域,成为理想的散热剂或制冷剂,具有十分广阔的前景。本实验研究了纳米颗粒添加剂对水过冷度的影响,并采用红外热摄仪在线观察了纳米流体结晶过程的温度分布。

1 实验

1.1 原料与仪器

纳米Cu粉体是采用激光复合加热蒸发法制备的,其TEM观测结果见图1。粒子形状基本为球形或类球形,粒径分布较均匀,单分散性较好,颗粒平均粒径为25nm;用分析纯的盐酸或氢氧化钠作pH调节剂;十二烷基苯磺酸钠(SDBS,化学纯,阴离子型)作分散剂。

KQ2200DE超声波清洗器;FA2004N电子天平;pHS-25精密pH计;DC-2006 型精密恒温浴槽;Agient 34970A数据采集仪;日本TH9100WV红外热像仪。

1.2 实验装置

图2为测试Cu-H2O纳米流体相变蓄冷特性的实验装置示意图,主要由低温恒温槽和数据采集系统组成。

低温恒温槽为DC-2006 型精密恒温浴槽,购自宁波市新芝科器研究所,最低温度可达-20℃,温度波动范围为±0.05℃。水泵流量为 8L/min,里面装有50%(体积分数)的乙二醇,用作载冷剂。采用Agient 34970A数据采集仪记录温度信号,采用日本TH9100WV红外热像仪可视化拍摄纳米流体结冰过程的温度分布。

1.3 实验过程

采用两步法,首先将Cu纳米粒子直接添加到水工质中,形成纳米粒子悬浮液,然后添加不同的活性剂或分散剂并配以超声振动,以获得粒度均匀且分散性好的悬浮液。本实验制备了4种各35mL不同质量分数的Cu-H2O纳米流体(含SDBS分散剂),以HCl、NaOH溶液调节纳米流体pH值在8.5~9.5之间,超声分散1h后,分别倒入试管中,在试管中心位置各布置好一个经过标定的直径为0.2mm的T分度热电偶(测量精度为±0.2℃)进行温度测量。先开启恒温浴槽使其温度降低到-13℃后恒定,然后把5个试管(含1个去离子水)同时放入浴槽中进行冷却,数据采集的时间间隔为30s。测试过程中,纳米流体的温度将持续下降至其凝固点,但此时二者仍为液态,温度继续下降,在某个时刻纳米流体的温度先于去离子水溶液发生跳跃,纳米流体开始成核结晶,最后接近所设温度,整个结晶过程完成。由记录的温度值分别作出各样品的温度-时间曲线,从曲线上可以得到纳米流体的凝固点、过冷度及温度变化的转折点。

2 结果与讨论

为了准确确定纳米粒子对去离子蓄冰过程的影响,图3给出了去离子水和Cu-H2O纳米流体的温度随时间变化的曲线。表1为去离子水和Cu-H2O纳米流体的过冷度和结冰时间。从图3可以看出,随着粒子质量分数的增大,过冷度逐渐减小,去离子水的过冷度为8.3℃,0.1%(质量分数)的Cu-H2O纳米流体的过冷度为6.6℃,比去离子水降低了20.5%,其发生相变的时间比去离子水提前了300s;对于0.2%(质量分数)的Cu-H2O纳米流体而言,其过冷度为5.5℃,比去离子水降低了33.7%,发生相变的时间比去离子水提前了570s;0.5%(质量分数)的Cu-H2O纳米流体过冷度为3.8℃,比去离子水降低了54.2%,发生相变的时间比去离子水提前了720s;1.0%(质量分数)的Cu-H2O纳米流体过冷度为1.8℃,比去离子水降低了78.3%,发生相变的时间比去离子水提前了840s。这说明在水基液中加入纳米Cu粒子后,其过冷度明显降低,且随着纳米Cu质量分数的增加,其高导热系数、大比表面积和强扩散性能的特性逐渐体现出来,大大促进了流体结冰过程中的质量、能量和动量的输运,因此有效地缩短了流体的结冰过程;另一方面晶体的生长主要取决于传热,结晶时要放出大量的凝固热,该热量若不能及时带走,结晶就会受到阻碍。由于加入纳米粒子后形成的纳米流体具有比常规流体大得多的导热系数[6],因此晶体的生长速度加快,蓄冰率也大大提高。从表1可以得到,水的相变温度为0.1℃,Cu-H2O纳米流体的相变温度为1℃,比水提高了1℃左右,因此,纳米流体蓄冰时可以降低压缩机的输入功率,从而节约成本,减少能耗。

从图3的温度变化来看,蓄冷过程分为4个阶段(以去离子水和0.1%(质量分数)Cu-H2O纳米流体为例说明):液相显热蓄冷阶段(AB/AB′段)、液相过冷晶核形成阶段(BC/B′C′段)、潜热蓄冷阶段(CD/C′D′段)和固相显热蓄冷阶段(DE/D′E′段)。从图中可以看出,Cu-H2O纳米流体从晶核形成到结冰完成即B′D′段所花的时间为 780s,而去离子水溶液(BD段)所花的时间为1080s,Cu-H2O纳米流体比去离子水溶液蓄冰时间少300s。即蓄满同样的冰,纳米流体要节省 27.8%的时间。在B/B′点即二者开始成核的温度,Cu-H2O纳米流体比去离子水溶液的温度要高 31.7%,这说明纳米粒子对降低液体蓄冷剂成核过冷度具有一定的影响。

注:ΔTnf为纳米流体的过冷度;ΔTf为去离子水的过冷度;试样含量为质量分数

红外热像仪是一种采用非接触方法直接测取试样温度场的精密仪器,其特点是快速、实时并准确测得整个试样的表面温度分布。实验中建立了红外热像仪观测纳米流体蓄冷结晶过程的可视化实验装置(见图2),即在低温恒温槽里放置4个烧杯,分别装有去离子水和0.1%、0.5%、1.0%3种不同质量分数的Cu-H2O纳米流体(含SDBS分散剂)各100mL,采用红外热像仪测试纳米流体结冰过程中温度场的变化(见图4,图中从左上角开始沿顺时针方向样品质量分数分别为0%、0.1%、0.5%、1.0%)。由图4得知,开始结冰时,4种样品的温度分布基本差不多(t=5min),但是随着结冰时间的延长,温度分布的差别越来越明显,质量分数越高的纳米流体,其晶体的生长速度越快。去离子水的结冰时间为78min;0.1%的Cu-H2O纳米流体的结冰时间为63min;0.5%的Cu-H2O纳米流体的结冰时间为43min;1%的Cu-H2O纳米流体的结冰时间为38min。显然,纳米粒子的质量分数越大,结冰时间越短。但是相比0.5%的Cu-H2O纳米流体,1%的Cu-H2O纳米流体的结冰时间仅仅提前了5min,这可能是因为颗粒发生了团聚导致流体导热系数降低。

3 结论

浅谈空调冰蓄冷技术的现状与应用 篇7

所谓冰蓄冷空调, 即在夜间电网低谷时间 (同时也是空调负荷很低的时间) , 制冷主机制冷并由蓄冷设备将冷量储存起来, 待白天电网高峰用电时间 (同时也是空调负荷高峰时间) , 再将冷量释放出来满足高峰空调负荷的需要或生产工艺用冷的需求。这样制冷系统的大部分耗电发生在夜间用电低峰期, 而在白天用电高峰期只有辅助设备在运行, 从而实现用电负荷的“移峰填谷”。蓄冰空调技术正是从电力用户着手, 参与电力调峰, 平衡电网, 充分利用谷期电力, 将部分峰期电力需求转移到谷期, 削减供电量, 减少电力建设投资, 保护大气环境。利用冰蓄冷技术, 还可转移50%高峰电力需求, 对缓解高峰电力压力, 提高能源使用效率和保护环境都将有巨大的社会经济意义。

2 冰蓄冷低温送风空调系统优化设计选用原则

欲设计好一个最佳的冰蓄空调系统, 首先要熟练掌握好关键性的设计原则:

2.1 冷媒蒸发温度要高。

蒸发温度每降低1℃, 主机平均耗电量要增加3%, 制冰的经济厚度以50cm为宜;

2.2 IPF要高 (即为结冰的体积占储冰槽内体积之比率) , 热损失减少。

一般IPF值在30%以上为可行;

2.3 储冰槽体积要小, 占地空间要小。原则上占地体积以不超过10m3/100RT为宜;

2.4 价格要便宜, 一般认为造价在6年内能回收即为可选用;

2.5 使用寿命要长。

我国审计报销年限为15年, 国际上20年、美国标准25年、故至少要按15年以上使用寿命期才符合实际要求;

2.6 溶冰及结冰速率要快;

2.7 系统必须完全可靠;

2.8 故障要少, 维护要简单方便;

2.9 主机要能直接提供系统的冷气;

2.1 0 整体系统运行转效率要高, 系统COP值不能低于2.5。

3 冰蓄冷空调系统的设计方法

3.1 冰蓄空调系统的设计步骤:

分9个设计程序来完成:3.1.1对空调系统的实地察看与有关图纸查阅;3.1.2可行性研究评估报告;3.1.3对建筑物空调冷负荷逐时进行计算;3.1.4制冷主机比较选择;3.1.5蓄冰器 (缸、槽) 的设计;3.1.6其他配套设备的规划选型;3.1.7控制系统设备规划设计;3.1.8完成施工图设计;3.1.9冰蓄冷空调的系统概 (予) 算。

3.2 合理确定最佳蓄冷比例的方法:

对空调负荷按科学比例分配给制冷机和蓄冷装置是可取的方法, 但对这个比例值的取定应做经济优化分析, 不能拼命追求为了最大电价差的使用, 而取很大的蓄冰比例, 以免蓄冷器容积过大, 这样变压器配电容量也将增大, 从而使运行费用增加。但如若蓄冷比例取值过小, 就不能突出蓄冷的优越性, 蓄冷设备固然减小了, 但制冷机却增大了, 在这当中存在着一个最佳配比设计问题, 应认真进行优化设计比较, 一般最佳蓄冷比例以30~70%之间为宜。

3.3 冰蓄冷系统的分类:

冰蓄冷的种类很多, 归纳起来有以下常用的几种:3.3.1完全冰结式;3.3.2优待盐式;3.3.3冰球、蕊心冰球工;3.3.4制冰滑落式;3.3.5热管式;3.3.6冰晶、冰片式;3.3.7冰盘管式;3.3.8供冷蓄冷双效机等等。

3.4 现阶段国内冰蓄冷空调系统形式。

3.4.1冰蓄冷与低温送风相结合。目前, 国内对冰蓄冷与低温送风系统的研究很多, 详细分析了系统的特点, 以及存在的问题。同时由于低温送风系统的末端装置对整个空调系统的性能有很大影响, 这方面的研究也很深入, 说明了这种系统在我国具有广阔的发展前景。在常规全空气空调系统中, 送风温差一般控制在8~10℃, 送风温度在15~18℃范围, 如果系统有再热, 则盘管出口空气温度可低到12℃左右。而在冰蓄冷系统中, 利用低温冷水, 可将盘管出口空气温度降到4~6℃, 送风温差可达20℃左右, 形成所谓“低温送风系统”。低温送风由于送风温度降低, 送风温差增大, 风量减少, 使其具有初投资省, 年运行费用低, 大大减少了空调的装机容量, 所需占用的建筑空间小, 增加建筑使用面积, 空气品质优良, 提高舒适度减少空调病, 创造好的经济效益等优点。与冰蓄冷系统相结合后, 由于它能够充分利用冰蓄冷系统所产生的低温冷冻水, 这在一定程度上弥补了因设置蓄冰系统而增加的初投资, 进而提高了蓄冷空调系统的整体竞争力, 是新世纪空调系统发展的方向之一。3.4.2冰蓄冷与热泵相结合。在过去的几十年里, 冰蓄冷和热泵这两项技术得到了蓬勃地发展, 在欧美等国家得以广泛地应用, 在我国近年来也发展迅速, 但是, 这两种相对独立的技术都具有一定的局限性, 冰蓄冷技术只能应用于夏季空调季节, 可起到削峰填谷的效益。但冰蓄冷技术无法提供冬季的采暖;同样, 热泵技术虽然可以同时提供冬季采暖和夏季制冷, 但却无法在夜间电力低谷时段蓄得冷量, 以起到削峰填谷的功效, 而这两项技术的结合后, 既可利用热泵技术同时满足制冷和采暖的需求, 又可采用蓄冰技术进行电网的削峰填谷。即使用户使用到了廉价的采暖方式, 又解决了污染问题, 还为电网的昼夜平衡做出了贡献, 可谓一举多得。

工程时实践证明, 采用冰蓄冷与水源热泵相结合的系统, 冰蓄冷技术是一种“日储能”系统, 可以转移大量的日间高峰电力到夜间低谷时段使用, 充分利用电网的日夜电差价, 解决夏季供冷问题, 热泵技术解决了冬季清洁供暖问题。如果普及结合热泵和蓄冰空调技术到我国的商业建筑上, 将对我国整个电网的结构性调整将起到重要作用:同时可取代大量的燃煤锅炉, 对我国的环境治理也将起到重要作用。因此, 热泵技术与蓄冰技术的结合必然具有广阔的经济前景和重大的社会效益。

目前, 国内仅有少数人对这种冰蓄冷与热泵相结合的系统进行研究, 有些公司和高校联合研制出了这种系统系统的核心部件小型复合空调器, 蓄冰槽在低谷电和夜晚室外温度较低时蓄冷, 然后利用蓄冷提高冷凝器出口制冷剂的过冷度, 不但增大空调器的制冷量, 而且充分利用蓄冰槽内的显热量。放冷结束后, 通过调节阀门, 蓄冰槽可转换成水冷冷凝器, 复合空调器变成热泵热水器, 提供生活热水的同时, 可以提供一定的制冷量。在采用水源热泵机组进行采暖空调, 通常会出现这样的问题, 建筑物冬季的热负荷往往小于夏季的冷负荷, 而热泵机组又往往都是制热量大于制冷量 (通常情况下热泵机组的制热量是制冷量的1.1~1.3倍) 。因此在机组选择的时候, 按照冷负荷标准进行机组的选择, 则会导致机组的制热能力大大超出建筑物的热负荷需求, 在供热上造成了机组投资和运行的浪费;而若按照热负荷标准选择的话, 则会出现夏季制冷量不够, 往往需要添加额外的制冷机组。三工况热泵机组解决了机组冷、热负荷不相配的问题。

4 我国蓄冰空调的应用前景

4.1 只要国内具备了技术先进, 可靠的冰蓄冷系统设备供货条件, 全国范围内将积极推广此项技术;

4.2 当前摆在中国电力部门和空调工程界科

技人士面前的一个紧迫任务是如何引进国外先进技术肖化吸收并提高, 建立我国自已的蓄冰空调设备系列;

4.3 冰蓄冷在当代制冷空调事业中有着极其

广阔的发展前景, 冰蓄冷低温送风空调将成为21世纪集中空调的“主流”系统。归纳起来有以下三个大项目:a.蓄冰产品一定要逐步国产化, 就是向国外购买专利, 组织在国内生产;b.将蓄冰空调系统积极推向高效率化, 降低系统耗电率, 提高性能系数;c.使用上安全、故障少、维护方便。

21世纪冰蓄冷空调的发展趋势应是建立冰蓄冷区域性空调低温供冷站, 这种供冷站可根据区域空调负荷的大小, 而建立大中、小三种类型的供冷站, 采用微电脑全自动控制, 应用十分方便。这类方式的供冷, 不需使用CFC冷媒, 保护环境、占地较小, 使用灵活、安装及运行费和低廉等优点。目前区域供冷空调, 对有意向减低空调成本的建设业主及管理人员来说, 无疑是一个最好的选择。

参考文献

[1]严德隆, 张维君.空调蓄冷应用技术[M].北京:中国建筑工业出版社.[1]严德隆, 张维君.空调蓄冷应用技术[M].北京:中国建筑工业出版社.