冰蓄冷优缺点
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不同类型的冷源系统的介绍,包括其原理、优缺点和使用场合
水冷系统是一种常用的空调制冷系统,通过循环水来吸收热量,实现空调和制冷效果。在水冷系统中,冷源系统是核心部分,它提供冷却水来冷却空调设备或制冷设备。
以下是对不同类型的冷源系统的介绍,包括其原理、优缺点和使用场合:
1. 螺杆式冷水机组:
原理:通过螺杆压缩机将冷媒气体压缩,产生高压高温的气体,然后通过冷凝器散热,冷却成液体,再通过膨胀阀降压,形成低温低压的冷媒,从而实现冷却效果。
优点:高效、稳定、噪音低。
缺点:设备体积较大、初投资较高。
使用场合:商业建筑、工业厂房等大型空调系统。
2. 离心式冷水机组:
原理:通过离心式压缩机将冷媒气体压缩,产生高压高温的气体,然后通过冷凝器散热,冷却成液体,再通过膨胀阀降压,形成低温低压的冷媒,从而实现冷却效果。
优点:高效、运行稳定、适用于大范围负荷变化。 缺点:设备体积较大、噪音较高。
使用场合:商业建筑、工业厂房等大型空调系统。
3. 吸收式冷水机组:
原理:利用溶液中溶质和溶剂之间的吸收和解吸作用,通过吸收剂吸收冷凝剂的蒸汽,从而降低冷凝剂的压力和温度,实现制冷效果。
优点:无机械运动部件、节能、环保。
缺点:效率较低、初投资较高。
使用场合:商业建筑、工业厂房等大型制冷系统。
4. 祺块化水冷式冷水机组:
原理:利用祺块化技术,将冷媒分散在微小的块状结构中,通过块之间的传热和传质来实现制冷效果。
优点:高效、紧凑、可靠。
缺点:初投资较高。
使用场合:商业建筑、工业厂房等大型空调系统。
5. 涡旋式冷水机组:
原理:利用涡旋压缩机的离心力将气体压缩,产生高压高温的气体,然后通过冷凝器散热,冷却成液体,再通过膨胀阀降压,形成低温低压的冷媒,从而实现冷却效果。
优点:高效、运行稳定、噪音低。 缺点:初投资较高。
使用场合:商业建筑、工业厂房等大型空调系统。
6. 活塞式冷水机组:
原理:通过活塞式压缩机将冷媒气体压缩,产生高压高温的气体,然后通过冷凝器散热,冷却成液体,再通过膨胀阀降压,形成低温低压的冷媒,从而实现冷却效果。
数据中心冷却[1]:热回收
数据中心热回收是对数据中心空调系统的余热进行收集并回收利用,进而达到能源高效利
用,提升热经济性。由于数据中心全年处在运行状态,产生的余热量大且品质稳定,但温度水
平较低,使得热利用面临效益低下问题,故数据中心余热回收利用是一个值得探讨的挑战性问
题。目前,数据中心热回收技术主要是通过收集冷凝器产生的余热满足周围建筑的供暖和生活
热水需求。
图1数据中心典型的冷却系统
数据中心热回收过程可分成三个组成部分。首先是在数据中心侧,对其进行冷却,收集产
生的余热。接着将数据中心收集到的余热与热回收循环水换热,循环水温度通过热泵提升达到
供暖设计温度后进入蓄热水箱进行统一的热管理,最后经水箱调节后进入民用供暖管网。
图2热回收过程示意图
以冷板式液冷数据中心的热回收过程为例。其散热包括两部分——冷板芯片散热及其他电
气元器件的风冷散热。由于液冷可以达到承受较高的水温,因此室外可采用干冷器直接散热,
在液冷高温回水返回干冷器前进入串联的液冷散热热回收换热器,与管网回水换热,再送至用
户端完成整个热回收过程。同时冷板式液冷数据中心还有20%-30%左右的热量需通过风冷散热。
风冷散热可采用传统冷冻水精密空调末端制冷,利用全热回收冷水机组在制冷同时进行热回收,
并配置闭式冷却塔平衡散热及热回收量。此外,在闭式冷却塔与冷冻水系统之间可设置自然冷
却换热器,供低温季节进行自然冷却。
图3冷板式液冷数据中心热回收示意图
在目前的数据中心中使用冷凝热回收,满足周围建筑供暖和生活热水已经有许多成功的案
例,例如瑞典的斯德哥尔摩数据中心,其产生的热量可满足2万套现代住宅公寓的供暖;国内
腾讯在天津滨海的数据中心,其产生的余热可满足5100多户居民的用热需求。
热回收技术在数据中心中的应用,能够有效解决因数据中心散热导致的热岛效应,同时提
高能源利用效率。相信随着热回收技术的发展,还会有更多不同的余热利用形式在数据中心得
以成功应用。数据中心冷却[2]:冰蓄冷冰蓄冷技术是一种利用夜间用电低谷时段,把冷量以冰的形式储存起来,在白天用电
蓄冷技术原理
简而言之,是利用夜间电网多余的谷荷电力继续运转制冷机制冷,并通过介质将冷量储存起来,在白天用电高峰时释放该冷量提供空调服务,从而缓解空调争用高峰电力的矛盾。目前较为流行的蓄冷方式有三种,即水蓄冷、冰蓄冷、优态盐蓄冷[1]。空调蓄冷系统合理利用峰谷电能,削峰填谷。在电力结构峰谷差距不断加大的今天,蓄冷系统将会带来空调系统的革命,在平衡电力消耗方面将起到不可估量的作用。
冰蓄冷空调系统是在空调负荷很低的时间制冷蓄冰,而在空调负荷高峰时化冰取冷,以此来全部或部分转移制冷设备的运行时间,并采用此办法规避用电高峰,让出空调用电份额给其他生产部门,以创造更多的财富;另外利用夜间低价电,可降低运行费用,同时利用蓄冰技术,可减少制冷设备的装机容量,减少电力负荷,降低主机一次性投入,其主要优点有:
1).利用蓄能技术移峰填谷,平衡电网峰谷荷,提高电厂发电设备的利用率,降低运行成本,节省建设投入。
2).利用峰谷荷电力差价,降低空调年运行费用。
3).减少冷水机组容量,降低主机一次性投资;总用电负荷少,减少配电容量与配电设施费,减少空调系统电力增容费。
4).使用灵活,过渡季节或者非工作时间加班,使用空调可由融冰定量提供,无需开主机,冷量利用率高,节能效果明显,运行费用大大降低。
5).具有应急冷源,提高空调系统的可靠性,特别是针对南昌地区线路老化,常停电。
6).冷冻水温度可降到1~4℃,可实现大温差低温送风,节省水、风系统的投资及能耗,相对湿度低,提高空调高品质,防止中央空调综合症。
总结蓄冷空调设计要点如下:
一、 设计前提条件
制冷以电为驱动能源的空调工程,符合下列条件之一时,可采用蓄冰系统。
1. 非全日制空调工程或昼夜负荷相差悬殊的空调工程;
2. 空调负荷峰谷悬殊的连续空调工程;
3. 无电力增容条件或限制增容的空调工程;
4. 某一时段限制空调制冷用电的空调工程;
5. 需备用冷源的空调工程;
(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。
三、冰蓄冷空调系统的经济性分析方法
(一)冰蓄冷空调的优势
冰蓄冷空调技术在用电低谷时用电制冰并暂时蓄存在蓄冰装置中,在需要时把冷量取出来利用。可以实现对电网的“削峰填谷”,有利于降低发电装机容量,维持电网的安全高效运行,可以减少由于新建火力发电厂而引起的环境污染,从而保护环境,给人们带来良好的社会生态平衡效益。夜间用电制冰,白天化冰制冷,不仅可以移峰填谷,而且利用峰谷差价,可节省不少电费,这是冰蓄冷空调给人们带来的实惠。
(二)冰蓄冷空调的经济性分析
冰蓄冷空调系统经济分析评价范围包括整个蓄冰空调系统与整个常规空调系统的比较,有多种评价方法和评价指标;评价方法主要分为动态经济评价和静态经济评价;评价指标为投资回收期。静态经济评价方法主要考虑设备的成本和运行费用。一般认为,投资回收期少于5年为经济可行。这种方法实用最为简单和直观,因而得到了广泛的应用。动态经济评价除设备成本及运行费用之外还需要考虑经济变化因素,如贷款利率、通货膨胀率等。因此当投资回收期较长时,宜采用动态经济评价方法。