冰蓄冷空调技术探讨与应用1

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冰蓄冷空调技术探讨与应用
作者:赵晓毛金炼
摘要:本文介绍了水蓄冷技术、冰蓄冷技术和共晶盐蓄冷技术的蓄冷原理,探讨了冰蓄冷空调的运行方式以及冰蓄冷空调系统的经济性分析方法,最后对冰蓄冷空调的应用与发展进行了分析,冰蓄冷空调可以缓解电力建设和用电需求间的矛盾,在我国具有广阔的发展前景和市场潜力。

关键词:冰蓄冷空调,蓄冷技术,应用
引言:在夏季,我国各省市电力供应紧缺的形势日益严峻,特别是在大城市,白天时空调负荷量很大,在这种情况下,大城市应用蓄冷空调技术是必不可少的。

因为蓄冷空调技术不仅可以很好地转移尖峰用电至低谷用电的时间段,也能在一定程度上改善城市峰谷供电平衡,减少电站新建数量和输配电的损失量,同时,采用蓄冷空调技术也可以起到削峰的作用。

现如今大部分的国家都在研究开发区域性蓄冷空调供冷站,冰蓄冷低温送风空调系统,开发新型的蓄冷空调机组等。

一、蓄冷原理
蓄冷空调是将空调所需的冷量以显热或潜热的形式存储在水、冰或其他储能介质中,在空调需要冷量时将这些蓄冷介质储存的冷量释放,以满足空调系统的供冷需要。

蓄冷空调根据冷能存储介质的不同,可分为水蓄冷、冰蓄冷和共晶盐蓄冷;根据蓄冷方式的不同,可分为潜热蓄冷和显热蓄冷。

(一)水蓄冷
水蓄冷系统的工作原理在于利用水的显热进行冷量蓄存,现如今这种方式的主要缺点在于:由于利用的是水显热进行冷量蓄存,但是水的蓄冷密度较低,所以可以利用的温差小,同时冷损耗大。

(二)冰蓄冷
冰蓄冷是利用冰的相变潜热进行冷能存储。

常压下0℃冰的蓄冷密度为334kJ/kg,因而冰蓄冷方式所需的蓄冷介质体积比水蓄冷方式小很多。

水蓄冷空调系统冷水供应温度约为7℃,空调送风温度约在13℃~15℃左右。

冰蓄冷空调系统的冷水温度可以降到0℃,送风温度可以达到4℃~7℃。

由于换热温差增大,系统送风量可以减少40%左右,还可实现低温供冷。

冰蓄冷方式的特点是蓄冷密度大,蓄冷温度稳定,蓄冷槽占用空间小。

但其制冷机组的蒸发温度较水蓄冷或常规空调低,一般在-3℃~-9℃,使得空调制冷机组的能效比(COP)减小。

冰蓄冷系统常见的有盘管外蓄冰系统、冰片滑落式蓄冷系统、封装冰蓄冷系统、冰晶式蓄冷系统。

盘管外蓄冰方式近些年在国
内冰蓄冷空调市场上发展很快,利用乙二醇水溶液或载冷剂在盘管内循环运行,通过盘管管壁传递冷量,将盘管外侧的水凝结成冰。

空调用冷时将冰融化成水释放冷量。

(三)共晶盐(优态盐)蓄冷
共晶盐蓄冷是利用固液相变特性蓄冷的一种蓄冷方式。

蓄冷介质主要是由水、无机盐、成核剂和稳定剂组成的混合物,也称优态盐。

这些蓄冷介质大多装在板状、球状或其它形状的密封件中,再放置在蓄冷槽中。

共晶盐蓄冷能力比冰蓄冷小,但比水蓄冷大,所以共晶盐蓄冷槽的体积比水蓄冷槽小,比冰蓄冷槽大。

共晶盐蓄冷的主要优点是相变温度较高,并可以使用普通的空调冷水机组,可以克服冰蓄冷要求很低的蒸发温度的弱点。

二、冰蓄冷空调的运行方式
冰方式归纳起来无非是两大类:即静止制冰与动态制冰,运行方式有两种:(1)全蓄冷式,蓄冷时间与空调时间完全分开,夜间制冷机开启制冰,一般采用静止型制冷,当冰层厚度达到设定值时便停机,白天使用空调期间,制冷机不运行,空调负荷全部靠溶冰制取冷水承担,通常在间歇性空调系统中使用,如体育馆、影剧院等建筑。

蓄冷器要求容量大,初投资费用高。

(2)半蓄冰式,在用电低谷制冷机用于制冰运行,在白天用电高峰期,单靠蓄冰器溶冰无法满足全部空调负荷时,不足的部分由制冷机直接运行承担,制冷主机需具备制冷制冰双工况性能。

这种运行方式因蓄冰器容量小,初投资较省而得到普通的应用。