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        冰蓄冷中央空調(diào)存在的問題與改進方法

        2013-08-15 00:49:27
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2013年2期
        關(guān)鍵詞:冰蓄峰谷中央空調(diào)

        (深圳中電投資股份有限公司,廣東 深圳 518000)

        冰蓄冷中央空調(diào)將促進節(jié)能減排事業(yè)發(fā)展冰蓄冷中央空調(diào)是由冰提供冷源的中央空調(diào)系統(tǒng),相對于常規(guī)中央空調(diào)增加一個蓄冰裝置。冰蓄冷中央空調(diào)可以減緩用電高峰緊張,比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)每年節(jié)約運行費用10%-30%。冰蓄冷技術(shù)的誕生,是人類能源開發(fā)與利用的又一場革命。冰蓄冷利用電網(wǎng)峰谷之間的差異來平衡電網(wǎng)使用效率,用戶投入較低的費用,便保證白天的空調(diào)供冷需求。

        在我國,冰蓄冷技術(shù)的節(jié)能功效一直伴隨著爭議,不少人認為,冰蓄冷技術(shù)雖然是在晚上消耗電能的,但單位制冷量使用的電量是一定的,并沒有節(jié)能;同時,因為是使用的低谷電,所以享受低谷電價,只是實現(xiàn)了"節(jié)錢"。對于這一說法,有人專門做過這樣的估算,針對我國每年新增約3 億平米的商務(wù)建筑物而言,如果全面使用商用建筑蓄冰空調(diào)系統(tǒng),每年可為國家節(jié)電38.4 億元,節(jié)煤319 萬噸,減少二氧化碳867 萬噸,減少二氧化硫排放11.2萬噸。同時,這一技術(shù)的實施還相當于為大氣減少217 萬輛汽車尾氣的排放量,種樹474 萬畝。在這樣的數(shù)據(jù)面前,我們不能否認,冰蓄冷技術(shù)是有巨大的節(jié)能潛力的。

        1 冰蓄中央冷空調(diào)工作原理

        冰蓄冷空調(diào)就是利用水或一些有機鹽溶液作為蓄冷介質(zhì),在夜間電力供應(yīng)冰蓄冷空調(diào)就是利用水或一些有機鹽溶液作為蓄冷介質(zhì),在夜間電力供應(yīng)低谷期開機制冷,將它們制成冰或冰晶,到白天電力供應(yīng)的高峰期,利用冰或冰晶融解過程的潛熱吸熱作用,將冷量釋放出來,作為空調(diào)冷源,從而轉(zhuǎn)移高峰用電負荷,達到合理利用電力資源和減小國家電力工業(yè)建設(shè)投資的目的。

        2 冰蓄中央冷空調(diào)的優(yōu)點

        2.1 減少了電力需求。由于減少了風(fēng)量,低溫送風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)機能耗可降低30%~40%,且由于采用供回水大溫差,冷水側(cè)水泵的電耗也可降低,節(jié)約電費預(yù)計為20%左右。

        2.2 充分利用冰蓄冷系統(tǒng)的高品位低溫冷量,提高能源利用率。降低了初投資和運行費用。較低的送風(fēng)溫度減少了所要求的送風(fēng)量,減小了設(shè)備的大小和管路的尺寸,降低了系統(tǒng)費用,從而從一定程度上補償了增加的制冰蓄冰費用。

        2.3 占用建筑空間小。用較低的房間相對濕度提高了熱舒適。提高了現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)的供冷能力。

        2.4 用電移峰填谷比較明顯。在春、秋過渡季節(jié)時,除低谷時段開主機蓄冰外,其它時段可不開主機。高峰、平價時段用電完全轉(zhuǎn)移。

        3 冰蓄中央冷空調(diào)存在問題及優(yōu)化

        在與常規(guī)系統(tǒng)相比較的基礎(chǔ)上,對冰蓄冷低溫送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的特殊性進行了分析和研究,對其關(guān)鍵部分闡述了優(yōu)化設(shè)計理論和方法。

        3.1 送風(fēng)溫度和蓄冷率是系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化。冰蓄冷低溫送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟分析,對冰蓄冷低溫送風(fēng)系統(tǒng)的初投資和運行費用進行了分析,對不同運行控制策略下系統(tǒng)運行費用計算進行了研究,并提出了優(yōu)化控制模式下系統(tǒng)全年運行費用的計算方法。同時介紹了冰蓄冷低溫送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的評價方法。

        3.2 冰蓄冷低溫送風(fēng)空調(diào)技術(shù)的全部生命力在于其經(jīng)濟性。實現(xiàn)一個系統(tǒng)的經(jīng)濟性即系統(tǒng)優(yōu)化在于對系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計、優(yōu)化控制和優(yōu)化管理,其中優(yōu)化設(shè)計是系統(tǒng)優(yōu)化的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。冰蓄冷低溫送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計應(yīng)在達到規(guī)定的空調(diào)設(shè)計參數(shù)與保證運行可靠的前提下,實現(xiàn)初投資、轉(zhuǎn)移高峰用電負荷、節(jié)電與節(jié)省運行費用的最優(yōu)化。

        3.3 電價以及用電限制。當?shù)氐碾妰r政策是是否使用蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的重要因素。峰谷電價差越大,采用蓄冷空調(diào)越有利。國外有資料介紹,峰谷電價比為2:1時,可以考慮采用蓄冷系統(tǒng);峰谷電價比為2.5:1 時,可以放心采用蓄冷系統(tǒng);峰谷電價比為3:1 時,可以大膽采用蓄冷系統(tǒng)。當然,在我國由于電價政策與國外不同,需要具體情況具體分析。合理確定設(shè)備容量還必須考慮到當?shù)仉娏Σ块T對高峰用電的限制政策。

        3.3 建筑物類型。不同的建筑物其負荷分布不同。對于負荷比較集中,且負荷多發(fā)生在用電高峰時期的建筑物,采用蓄冷系統(tǒng)就可以充分利用低谷電價,節(jié)省空調(diào)系統(tǒng)的運行費用。晝夜負荷較平均的場所,如果不是低谷電價特別具有吸引力,原則上不適合用蓄冷空調(diào)系統(tǒng)。

        3.4 當?shù)氐湫湍甑臍庀筚Y料。冰蓄冷低溫送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的選擇必須以整個供冷季節(jié)的逐時冷負荷分布為基礎(chǔ),而逐時負荷是依據(jù)典型年的氣象資料算出的。全新風(fēng)循環(huán)作為省能器供冷的地區(qū),采用低溫送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)就不合適了。

        3.5 改進制冷設(shè)備。如壓縮機、閥門、控制系統(tǒng)等。設(shè)備上選用合資CIAT 冰球,可靠的 工業(yè)蝶閥等,從技術(shù)上采取國內(nèi)外已有成功的經(jīng)驗,省去冰蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)中的板式換熱器,認真做好增加系統(tǒng)的可靠性,采用變風(fēng)量空調(diào)器,蝶閥和全部法蘭聯(lián)結(jié),管道內(nèi)壁防腐處理,增加乙二醇溶液回收裝置,防止溶液損失一系列技術(shù)措施,完全可以克服無換熱器缺點,達到降低投資運行費用的目的。

        4 中央空調(diào)動態(tài)冰蓄冷技術(shù)的應(yīng)用

        我國大部分地區(qū)處于溫帶和亞熱帶,每年空調(diào)使用時間較長,在南方地區(qū)甚至可達8 個月。夏季高溫時段空調(diào)用電負荷大而且集中,這是造成城市電力負荷峰谷差的主要原因,而冰蓄冷空調(diào)是實現(xiàn)用戶側(cè)調(diào)峰的有效技術(shù)之一。目前我國已有的蓄冰空調(diào)工程設(shè)備70%以上來自國外,且99%都屬于靜態(tài)蓄冰技術(shù),主要包括盤管制冰、冰球制冰等傳統(tǒng)靜態(tài)制冰方式,其體積大、運行成本高、制冰效率低,平均制冷量只有空調(diào)工況制冷量的50%。

        動態(tài)冰蓄冷技術(shù)采用制冷劑直接與水進行熱交換,使水結(jié)成絮狀冰晶;同時生成和溶化過程不需二次熱交換,由此大大提高了空調(diào)的能效。冰漿的孔隙遠大于固態(tài)冰,且與回水直接進行熱交換,負荷響應(yīng)性能很好。動態(tài)冰蓄冷技術(shù)可應(yīng)用于新建系統(tǒng)以及既有系統(tǒng)的節(jié)能改造。新建系統(tǒng)需要根據(jù)冷量輸送需求進行全新設(shè)計,其它過程相同,包括根據(jù)制冷機組的額定功率搭配制冰機組;根據(jù)負荷情況合理配置蓄冰槽,并根據(jù)應(yīng)用場合配置不同的控制系統(tǒng)。

        [1]葉英蘭,袁國安,段志成.冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟性分析[J].節(jié)能,2011(Z2).

        [2]王建民.冰蓄冷空調(diào)技術(shù)探討與應(yīng)用[J];現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè),2012(06).

        [3]莊友明.冰蓄冷空調(diào)的運行模式及制冷主機容量確定[J].流體機械,2003(02).

        [4]余延順,李迪,李先庭 ,石文星.季節(jié)性冰雪蓄冷技術(shù)的研究現(xiàn)狀與技術(shù)展望[J].暖通空調(diào),2005(03).

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