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| 【論文】空調(diào)水蓄冷技術(shù)介紹及具體工程案例分析 |
| （時(shí)間:2010-7-15 10:36:07） |
一、空調(diào)蓄能技術(shù)及其經(jīng)濟(jì)效益概述
空調(diào)蓄能技術(shù)是一種最有效地獲取分時(shí)電價(jià)差效益、節(jié)省電制冷或電制熱運(yùn)行電費(fèi)的技術(shù)。在國外已經(jīng)是一項(xiàng)成熟的技術(shù)，目前國內(nèi)正在大面積推廣應(yīng)用。
二、水蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)
蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)是將冷量以顯熱或潛熱的形式儲存在某種介質(zhì)中，并在需要時(shí)能夠從儲存冷量的介質(zhì)中釋放出冷量的空調(diào)系統(tǒng)。水蓄冷是空調(diào)蓄冷的重要方式之一，利用水的顯熱儲存冷量。水蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)是用水為介質(zhì)，將夜間電網(wǎng)多余的谷段電力(低電價(jià)時(shí))與水的顯熱相結(jié)合來蓄冷，以低溫冷凍水形式儲存冷量，并在用電高峰時(shí)段(高電價(jià)時(shí))使用儲存的低溫冷凍水來作為冷源的空調(diào)系統(tǒng)。
三、實(shí)施水蓄冷時(shí)的基本條件
1、有可執(zhí)行峰谷電價(jià)的供電政策或有對蓄能優(yōu)惠的電價(jià)政策。
2、以冷凍水為冷源的電制冷空調(diào)系統(tǒng)，低電價(jià)時(shí)段有空余的制冷機(jī)組作蓄冷用。
3、建筑物中具有可利用的消防水池或可建蓄水池的空間(綠地、露天停車地下，空閑地或可作水池的地下室等)。
四、溫度分層型水蓄冷原理
冷量儲存的類型有溫度分層型、多水池型、隔膜型或迷宮與多水池折流型等。實(shí)踐證明，相對其它類型，溫度分層型(垂直流向型)最簡單有效。溫度分層型水蓄冷是利用水在不同溫度時(shí)密度不同這一物理特性，依靠密度差使溫水和冷水之間保持分隔，避免冷水和溫水混合造成冷量損失。水在4℃左右時(shí)的密度最大，隨著水溫的升高密度逐漸減小，利用水的這一物理特性，使溫度低的水儲存于池的下部，溫度高的水位于儲存于池的上部。
設(shè)計(jì)良好的溫度分層型水蓄冷池在上部溫水區(qū)與下部冷水區(qū)之間形成一個(gè)熱質(zhì)交換層。一個(gè)穩(wěn)定而厚度小的熱質(zhì)交換層是提高蓄冷效率的關(guān)鍵。
為了在蓄水池內(nèi)垂直方向的橫斷面上，使水流以重力流或活塞流平穩(wěn)地在整個(gè)斷面上均勻地流動(dòng)并平穩(wěn)地導(dǎo)入池內(nèi)(或由池內(nèi)引出)，在上部溫水區(qū)與下部冷水區(qū)之間形成并保持一個(gè)有效的、厚度盡可能小的熱質(zhì)交換層，關(guān)鍵是在蓄水池內(nèi)的上下部設(shè)置相同散水器，以確保水流在進(jìn)入蓄水池時(shí)滿足佛雷得(Frande)系數(shù)，使得水流均勻分配且擾動(dòng)最小地進(jìn)入蓄冷池。散水器的設(shè)計(jì)及施工是溫度分層型水蓄冷的關(guān)鍵技術(shù)。
五、水蓄冷技術(shù)特點(diǎn)
1、獲取分時(shí)供電政策的電價(jià)差，“高拋低吸”，大量節(jié)省運(yùn)行電費(fèi)。
2、節(jié)約電能
A、年總的開機(jī)臺時(shí)數(shù)少于常規(guī)系統(tǒng)；
B、當(dāng)夜間蓄冷時(shí)，氣溫降低，冷卻效果提高，機(jī)組處于高效運(yùn)轉(zhuǎn)，效率可提高6-8%，空調(diào)系統(tǒng)總的節(jié)電率不低于10%。
3、由于夜間已蓄冷，白天在突然停電時(shí)，只需較少的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)水泵和末端空調(diào)馬達(dá)，即可維持空調(diào)系統(tǒng)供冷。
4、提高了空調(diào)的品質(zhì)，即需即供，供冷速度快。可按需調(diào)節(jié)供冷量，對供冷量的調(diào)節(jié)快捷而方便，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、安全。
5、適用于空調(diào)系統(tǒng)的擴(kuò)容改造，可不增加制冷機(jī)組容量而達(dá)到增加供冷量的目的，只需在原系統(tǒng)中添加水蓄冷設(shè)備和所需的管路即可，對原有系統(tǒng)沒有任何影響。
6、對于新裝系統(tǒng)，可以減少裝機(jī)容量，節(jié)約機(jī)組和配電設(shè)施的投資。
7、可利用消防水池以及現(xiàn)有的蓄水設(shè)施或建筑物地下室等作為蓄冷池。
8、蓄冷池可實(shí)現(xiàn)蓄熱和蓄冷雙重用途。
9、與常規(guī)空調(diào)一樣，操作和維修方便，操作人員無需專門技術(shù)培訓(xùn)。
系統(tǒng)運(yùn)行原理說明：
一、蓄冷過程：蓄冷罐、V13、蓄冷水泵、V12、2號冷水機(jī)組、V11、V14、蓄冷罐(V3、V4、V7、V9關(guān)閉)。
二、蓄冷罐放冷過程：蓄冷罐、V14、V9、2號冷凍水循環(huán)泵、V5、分水器----集水器、V7、V13、蓄水罐(V11、V12關(guān)閉)。
三、在蓄冷過程中，可以啟動(dòng)1號冷凍循環(huán)泵，一號冷水機(jī)組可以向用戶供冷，蓄冷和主機(jī)向用戶供冷是兩個(gè)獨(dú)立的環(huán)路，相互沒有影響。
四、蓄冷罐與主機(jī)聯(lián)合供冷：在蓄冷放冷時(shí)，可以啟動(dòng)1號冷凍循環(huán)泵，一號冷水機(jī)組聯(lián)合向用戶供冷。
(10)傳感器的故障診斷與報(bào)警。
(11)手/自動(dòng)切換及現(xiàn)場手動(dòng)控制。
(12)歷史數(shù)據(jù)的適時(shí)采集與曲線圖記錄并儲存。
(13)電動(dòng)閥調(diào)節(jié)與閥位顯示。
(14)蓄能、放能量的累計(jì)。
節(jié)能案例：
可口可樂裝瓶商生產(chǎn)(東莞)有限公司(水蓄冷用于飲料廠案例)
項(xiàng)目概況：
可口可樂裝瓶商生產(chǎn)(東莞)有限公司廠房、宿舍、倉庫共占地面積為五萬一千一百三十九平方米，建筑面積共四萬五千平方米。主要是工藝用冷，24小時(shí)供冷，全年供冷天數(shù)約為340天。目前制冷站可用配置有158RT×2臺，95RT×2臺，311RT×2臺。預(yù)計(jì)尖峰負(fù)荷為1128RT，冷凍水出水8℃，回水一般為15℃。晚上通過增加一臺機(jī)組建設(shè)水蓄冷系統(tǒng)。
水蓄冷改造方案：
利用新增一套制冷設(shè)備(400RT)，新建1個(gè)有效容積1170m3的蓄冷水池。
水池蓄冷溫差為8.3℃(5～13.3℃)，系統(tǒng)最大蓄冷能力為3200RTh，蓄冷密度約2.74RTH/m3。夜間低谷蓄冷時(shí)間為8小時(shí)。系統(tǒng)滿負(fù)荷時(shí)，由于夜間所蓄冷量在上午高峰用電時(shí)就全部放完，因此在平段用電時(shí)再蓄冷7小時(shí)用于晚上高峰放冷；在最冷季節(jié)低谷蓄冷則可用于高峰和平段放冷。蓄冷池建在機(jī)房邊的草坪底下，建成后將草坪恢復(fù)原狀。
水蓄冷改造效果：
項(xiàng)目建設(shè)后，每年可以減少95萬KWh的高峰用電，增加10.1萬KWh平段用電量，增加83萬KWh低谷用電量。年節(jié)約電費(fèi)超過60萬元，節(jié)省率達(dá)23.1%�；旧�3年內(nèi)收回成本。
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