冰蓄冷
冰蓄冷是一種使用夜間低谷負荷电力制冰储存在蓄冰装置中,白昼融冰将所储存冷量开释出来,减少电网主峰时段空调用电負荷及空調系統装机容量的空调。
基本信息
·中文名稱
冰蓄冷
·優 勢
節省電費
· 特 點
削峰填谷、平稳电力負荷
·原 理
夜间低谷負荷电力制冰储存
· 缺 點
冰蓄冷系統,其運行功效將降低
發展狀態
目前在發達國家,60%以上的建築物都已使用冰蓄冷技術。美國芝加哥一個城市區域供冷系統,600多萬平方米的建築共有4個冷站,城市集中供冷。其中芝加哥城市供冷三號冷站蓄冰量是12.5万冷吨时,电力負荷438兆瓦,每日制冰4700吨。从美、日、韩等国家应用的情况看,冰蓄冷技术在空调負荷集中、峰谷差大、建筑物相对聚集的地区或区域都可推广使用。目前我国每年新建建筑面积约20亿平方米,其中,城市新增住宅建筑和公共建築约8億~9亿平方米,为冰蓄冷技术的推广应用提供了巨大市场。我国每年公共建築新增面积约3億平方米,如30%的新建公共建築采用冰蓄冷空調系統,全國每年可節電15億千瓦時。
技術簡述
冰蓄冷空调是使用夜间低谷負荷电力制冰储存在蓄冰装置中,白昼融冰将所储存冷量开释出来,减少电网主峰时段空调用电負荷及空調系統装机容量,它代表着现今世界中央空调的发展方向。
1.削峰填谷、平稳电力負荷。
2.改善發電機組功效、減少環境汙染。
3.減小機組裝機容量、節省空調用戶的電力花費。
4.改善制冷機組運行功效。
5.蓄冷空調系統特别适合用于負荷比较集中、变化较大的场所加体育馆、影剧院、音乐厅等。
6.應用蓄冷空調技術,可擴大空調區域使用面積。
7.適合于應急設備所處的環境,計算機房、軍事設施、電話機房和易燃易爆物品倉庫等。
優勢
(1)節省電費。
(2)節省電力設備費用與用電困擾。
(3)蓄冷空調功效高。
(4)節省冷水設備費用。
(5)節省空調箱倒設備費用。
(6)除濕结果良好。
(7)断电时使用一般功率發電機仍可保全室内空调运行。
(8)可快速達到冷卻结果 。
(9)節省空調及電力設備的保養成本。
(10)降低噪亂冷水流量與循環風上減少,即水泵與空調機組運轉振動及噪音降低。
(11)使用壽命長。
缺點
(1)关于冰蓄冷系統,其運行功效將降低。
(2)增加了蓄冷設備費用及其占用的空間。
(3)增加水管和風管的保溫費用。
(4)冰蓄冷空調系統的制冷主機性能系数(COP)要下降。
運行策略
所谓運行策略是指蓄冷系统以设计循环周期(如设计日或周等)的負荷及其特點为基础,按电费结构等条件对系统以蓄冷容量、释冷供冷或以释冷连同制冷機组协同供冷作出最優的运行安排考虑。一般可归结为全部蓄冷策略和部分蓄冷策略。
工作模式
蓄冷系统工作模式是指系统在充冷依然供冷,供冷时蓄冷装置及制冷機组是各自单独工作依然协同工作。蓄冷系统需在规定的几种方法下运行,以满足供冷負荷的要求常用的工作模式有如下几种:
(1)機組制冰模式
(2)制冰同時供冷模式
(3)单制冷機供冷模式
(4)單融冰供冷模式
(5)制冷機与融冰同时供冷
供冷
在此工作模式下制冷機和蓄冰装置同时运行满足供冷需求。按部分蓄冷運行策略,在较热季节都需要采用这种工作模式,才能满足供冷要求。该工作模式又分成了两种情况,即机组優先和融冰優先。
机组優先
回流的热乙二醇溶液,先经制冷機预冷,尔后流经蓄冰装置而被融冰冷却至设定温度。
融冰優先
从空调負荷端流回的热乙二醇溶液先经蓄冰装置冷却到某一中间温度,尔后经制冷機冷却至设定温度。
中文产品分類
冰蓄冷空調制冰機組從誕生到現在分出很多種類像冰球制冷、鋼盤管內(外)融冰、冰漿、冰蕊等制冰方法
流程選擇
蓄冰空調系統在运行过程中制冷機可有两种运行工况,即蓄冰工况和放冷工况。在蓄冰工况时,经制冷機冷却的低温乙二醇溶液进入蓄冰槽的蓄冰換熱器内,将蓄冰槽内静止的水冷却并上冻成冰,当蓄冰过程完成时,整个蓄冰设备的水将基本完全上冻。融冰时,经板式換熱器换热后的系统回流温热乙二醇溶液进入蓄冰換熱器,将乙二醇溶液温度降低,再送回負荷端满足空调冷負荷的需要。
乙二醇溶液系統的流程有兩種:並聯流程和串聯流程。
並聯流程
这种流程中制冷機与蓄冰罐在系统中处于并联位置,当最大負荷时,可以联合供冷。同时该流程可以蓄冷、蓄冷并供冷、单溶冰供冷、冷机直接供冷等。
串聯流程
即制冷機与蓄冰罐在流程中处于串联位置,以一套循环泵坚持系统内的流量与压力,供应空调所需的基本負荷。串聯流程配置适当自控,也可实现各种工况的切换。
並聯流程在发扬制冷機与蓄冰罐的放冷能力方面均衡性较好,夜间蓄冷时只需开启功率较小的初级泵运行,蓄冷时更节能,运行灵活。串聯流程系统较简单,放冷恒定,适合于较小的工程和大温差供冷系统。
選型
除了空調供冷外,全天的其余時間全部用于蓄冷,這樣可使主機的容量減少至最小值。
蓄冷比例的確定是非常重要的一個環節,在方案設計中一般先初步選擇較典型的幾個值(如30%等),经设备初選型,依据当地有关的电力政策并计算初投资、运行费、并考虑其它因素最后选定较佳的比例值。
蓄冰罐
蓄冰槽容量
Q′=n2*q*T2
板式換熱器選型
F=Q/(K×Δtm)
公式中Q爲總換熱量;K爲換熱系數;Δtm 爲對數均匀溫差;
水泵
冰蓄冷系統中,由于乙二醇價格較高,對水泵的密封性能要求較高。一般建議采用帶機械密封的水泵,可以減少漏液或幾乎不漏液。
水泵選型:根據流程,確定滿足各種工況下的最大阻力和流量;爲達到節能的目的,盡量選用多台泵。
该工程采用並聯流程,初级泵流量=Q/C×Δt
揚程P(估算)=P主機 P蓄冷罐 P管道 P閥門
揚程P=P換熱器 P蓄冷罐 P管道 P閥門
水泵選型后,还需与自控专业配合,校核各工况下的流量和阻力分配,以及三通阀的调节能力能否满足工况要求等。
考慮因素
a〕采用主機上游的串接洽统,主機上游回水先流经主機,使主機在较高的温度下运行,提高了壓縮機的功效,使能耗降低。
b〕蓄冰裝置發科(FAFCO)標准蓄冰槽。發科(FAFCO)标准蓄冰槽有以下優點∶在保證導熱性能的同時,徹底杜絕腐蝕隱患,重量輕;采用不完全凍結式,可提供穩定的低溫載冷劑,減小循環水泵的流量及相应管道的管径,降低初投资;外结冰,无内应力,使用寿命长;传热面积大,结冰融冰速率稳定;结冰厚度薄,制冷主機运行功效高。
c〕设计日联合供冷时,采用主機優先模式,主機一直满負荷运行,机组使用率高,主機和蓄冷盘管容量最小,投资最节约。
d〕所有水泵采用原装进口優质产品,变频运行。整个供冷期,大部分时间都为部分負荷,水泵通过无级调速.變頻,節能结果明顯。
經濟性
蓄冷空調系統无论是采用部分蓄冷依然全部蓄冷,其前期投资通常均比常规空調系統高,这就要求设计者应准确掌握建筑物空调負荷的时间变化特征,确定有理的蓄冷设备及其系統配置,制定系统的运转策略,准确地作出经济分析,以便投资者可以在短时间里以節省電費的形式收回多出的投资.一般情况下,在一个已设计好的蓄冷系统中可以以单位可使用蓄冷量所需的花费来衡量蓄冷设备。另外,蓄冷系统的配置也妨碍蓄冷设备的大小。
10、關于冰蓄冷中載冷劑的選擇;1)要求載冷劑在工作溫度下處于液體狀態,不發生相變。2)要求載冷劑的凝固溫度至少比制冷劑的蒸發溫度低4~8℃,標准蒸發溫度比制冷系統所能达成的最高温度高。比热要大,在传递一定热量时,可使载冷剂的循环量小,使输送载冷剂的泵耗功减少,管道的耗材量减少,从而提高循环的經濟性。另外当一定量的流体运载一定量的热量时,比热大能使传热温差减小。3)熱導率要大,可增加傳熱结果,減少換熱設備的傳熱面積。4)粘度要小,以減少流動阻力和輸送泵功率。5)化學性能要求穩定。載冷劑在工作溫度內不分解;不與空氣中的氧化合,要求不腐蝕設備和管道。