基于冰蓄冷空调系统设计论其节能措施

1 / 7 基于冰蓄冷空调系统设计论其节能措施 基于冰蓄冷空调系统设计论其节能措施 摘要 :空调冰蓄冷技术是 20 世纪 90 年代以来在我国兴起的一门实用综合技术，实施该技术能够有效地“移峰填谷”平衡电网的供电负荷，具有显著的社会和经济效益。所谓空调冰蓄冷技术，就是在夜间用电低谷期，采用电制冷机制冷，将冷量以冰的形式储存起来。而在电力负荷较高的白天，也就是用电高峰期，将冰融化释放冷量，用以部分或全部满足建筑物空调负荷的需要。本文拟从介绍冰蓄冷空调系统设计方法入手，针对该系统初投资较高的现实问题，分析介绍几种实用 冰蓄冷空调系统设计的节能优化措施。 空调负荷计算 采用“冷负荷系数法”，分别计算出围护结构、照明、设备、新风等各项逐时冷负荷 (每日 24，并准确提供典型设计日的日负荷图。 蓄冰系统选择 蓄冷模式选择 (1)全蓄冷式：蓄冰时间与空调时间完全分开，设计日电力峰段的总冷负荷全部由蓄冰装置提供。这种运行方式多用于间歇性空调场合，如体育馆、影剧院、写字楼等，但其制冷器容量大，初投资费用高 1。 2 / 7 (2)部分蓄冷式：设计日电力峰段的总冷负荷，一部分由 蓄冰装置提供，另一部分由制冷机承担，这种方式既能降低初投资，又能节省运行费用 ,因此被广泛应用于各种工程项目中。 蓄冷主机选择 根据所选定的蓄冷模式来确定蓄冷主机容量，全蓄冷式由于电力峰段的总冷负荷全部由蓄冷装置提供。因此主机所需容量大，部分蓄冷式主机容量则要小许多，但部分蓄冷式主机选择时，还要充分考虑和分析蓄冷比例。蓄冷比越大，蓄冰主机容积越大，运行费用越高；蓄冷比越小，蓄冷优越性不明显，且相应的制冷机容量越大。因此，必须选择合适的蓄冷比，才会实现既节能又节省初投资的最佳效果。一般，最佳 蓄冷比以 30% 70%为宜。空调蓄冰系统用冷水机组需要适应空调工况和蓄冰工况，在设计蓄冰空调系统时，应掌握冷水机组在不同工况下运行时的制冷量变化，制冷机容量也应考虑 5% 10%的余量。此外 ,必须确定蓄冰期载冷剂的供水温度 2。 蓄冰装置的选择 据所选蓄冰主机容量及蓄冷比 ,可按下式计算蓄冰装置容量 : n ,(1) 式中 :h； Q 为空调工况下主3 / 7 机容量， h；为蓄冷比。 空调冰蓄冷系统能很好地实现电网“移 峰填谷”作用，从而可以获得由电价差带来的经济效益。然而，冰蓄冷系统的初投资较常规空调高许多，成为制约其发展的重要因素之一。如何使其最大限度地发挥节能优势，从而能更快地回收初期投资，是冰蓄冷空调技术及设计中的关键所在。鉴于此，笔者总结了以下一些行之有效的节能优化措施。 降低送风温度 将空调系统的送风温度由常规的 12降为 4 123,使得相同冷负荷下的送风量减少 ,从而减少风机运行所消耗的功率，使系统节约能耗且运行费用降低。由流体力学风机功率公式可推导得出，风机所耗功率会随送风量减少呈三 次方下降。此外，送风量的减少意味着送风管道尺寸的减小，从而使系统初期投资降低。由此可见，降低送风温度可以使冰蓄冷空调系统在实现“移峰填谷”的同时更具节能性 ,且能降低系统的运行费用和初投资，实现可观的经济效益。使用该措施需要注意 :由于送风温度降低和送风量减少，若直接进入空调区域 ,容易发生送风装置表面凝露 ,且低温空气会使人身上的温差过大而产生不适。因此 ,必须采取特别的措施来有效地避免这种情况。譬如采用诱导器混合风箱向室内送风 ,用专用散流器向室内送风等。另外 ,还要对管道保温材料及保温层厚度等加以研究 ,做好风管保温 ,以防水蒸4 / 7 气凝结带来的损失。 增加热回收装置 空调系统排风中的余热直接排放到大气中，既造成城市的热污染，又浪费了热能。如果将排风中的余热 (余冷 )加以回收再利用，如加热生活热水、处理新风等 ,则可提高系统的整体能源利用率，达到节能的目的，同时又可降低机组负荷 ,节省初期投资。热回收装置可分为两大类 :全热回收装置和显热回收装置，全热回收装置用具有吸湿作用的材料制作，既能传热又能传湿，可同时回收显热和潜热；显热回收装置则用不含吸湿作用的材料制作，只能传热，不能传湿 ,只能回收显热。在设计中 ,对全热回 收装置和显热回收装置的选择应因地而宜，研究表明 ,广州、深圳等冬冷夏热且全年湿度较大的城市 ,全热回收装置的热回收效果要高于显热回收装置。而像哈尔滨、沈阳等北方城市 ,则显热回收效果要比全热回收效果好。因此 ,在设计中要结合各地气候条件综合考虑；另外 ,如果全热回收装置排风道与送风道之间不严密 ,可能出现送排风渗混的情况。因此 ,当排风中存在有毒、有害气体时 ,不宜采用全热回收装置。 采用热管技术 热管作为传热元件，因其优良的传热特性，越来越多地被推广应用到各种项目工程中。将热管应用于冰蓄冷系统中 ,可以 改善冰蓄冷空调的传热性能 ,提高能源的使用效率5 / 7 4。 直接式热管冰蓄冷 将热管冷凝段置于制冷系统的蒸发器中 ,热管的蒸发段置于蓄冰池中直接蓄冰 ,称为直接式热管冰蓄冷系统。这种系统由于热管自身有热变换功能 ,因而克服了由管长引起的制冷剂压力降低及回油难、因管路腐蚀而发生制冷剂泄漏现象等缺点 ,融冰过程由外向内融化 ,温度较高的冷冻水回水与冰直接接触 ,可以在较短的时间内制出大量的低温冷冻水 ,提高了能源的利用效率 ,因此特别适用于短时间内要求冷量大、温度低的场合。该系统存在的问题主要有 :若储存的冰没有完 全融化而再度制冰 ,则会增加制冷设备电耗量；系统的设计安装难度较大。 间接式热管冰蓄冷 采用二次冷媒将制冷系统与蓄冷系统进行连接，热管蒸发段置于蓄冷池中，冷凝段置于蓄冷池之上。二次冷媒经制冷机组蒸发器降温后流经热管冷凝段进行换热 ,利用热管高效的传热特性对蓄冷池直接蓄冷。采用热管技术在设计研究中应当注意 :在热管冰蓄冷过程中，冰直接凝固在热管上，随着冰层厚度增加，传热热阻加大 ,将导致结冰速度缓慢，降低能源的使用效率；若能使热管在结冰达到一定厚度后冰层自动从热管蒸发段脱落，使热管总是维持在一个传 热热阻较小、换热性能较高的水平 ,这样将会显著提高整个蓄冷系6 / 7 统的效率 ,减少设备投资容量 ,也更为节能。 冰蓄冷空调系统设计中的其他优化措施尚有 : (1)充分考虑系统流程布置方式。如串联系统中 ,冷水机下游布置方式可以降低成本 ,改善蓄能槽放热特性； (2)合理配置冰蓄冷空调系统末端装置。合理的末端装置有利于降低运行能耗 ,提高系统有效利用率； (3)选择合理的控制策略。常用的控制策略主要有 :制冷主机优先、蓄冰槽优先和优化控制，无论选择何种控制策略 ,均要在制冷周期时使制冷机在最大 限度能力下运行 ,并且在从制冰到制冷机常规运行程序的转换时须持续进行 ,同时要确保制冷机安全可靠地运行。冰蓄冷空调系统中采用热管技术 ,在实现“移峰填谷”的同时 ,能够提高能源利用效率 ,也更为节能。如果能够有效地