冰蓄冷空调系统简介
1、冰蓄冷空调原理
冰蓄冷技术是将夜间电网多余的谷段电力与水的显热相结合来蓄冷,并在白天用电高峰时段使用蓄藏的低温冷冻水提供空调用冷。即空调主机晚上谷段电价制冷通过蓄冷槽蓄冷,高峰电价时段空调主机尽量不开机,为电网“移峰填谷”而节约电费支出。
冰蓄冷空调的运行方式
2、 实施目的
通过实施冰蓄冷空调工程,取得国家电力部门的相关优惠电价政策,在实际的“谷制峰用”中,节约大量的空调电费,降低工厂的生产成本;也为节能环保做出了一定的贡献。
3、动态冰蓄冷的主要特点
该技术是目前国际上最先进的冰蓄冷技术,它采用具有良好流动特性的冰浆取代现有的冰球和盘管,克服了传统冰蓄冷技术在成本和效率方面的劣势。由中科院空调与蓄能实验室经过两年多的攻关,在热交换器过冷堵塞、超声波促晶、以及解冰等关键技术突破的基础上,研制成功了动态冰蓄冷系统。该技术的研究成功,不仅填补了我国在该领域的空白,而且将大大促进冰蓄冷技术在我国的推广利用,有效实现电力负荷的移峰填谷。
(1) 制冰速度快
动态冰蓄冷技术提高了传热效率,克服了传统冰蓄冷制冰过程中由管壁表层固态冰形成的热阻。
(2) 主机系统的运行效率提高
主机系统的效率随着蒸发温度的降低而减低,传统冰蓄冷的蒸发温度在-10度以下,而动态冰蓄冷的蒸发温度则提高到-5度,主机效率提高了10%以上。
(3) 场地适应性好
由于动态冰蓄冷以流态冰为蓄冷介质,流态冰的任意流动特性使得蓄冰槽几乎可以适应所有的不规则场地,场地利用率极高,对于传统的冰蓄冷来说,盘管或冰球系统的巨大占用体积以及对空间规则性的要求,是推进冰蓄冷工程的巨大障碍,因此,动态冰蓄冷技术的突破大大提高冰蓄冷工程的应用范围,具有重要的意义。
(4) 系统更简单,设备初投资成本下降
传统冰蓄冷使用昂贵的盘管或冰球系统,造价较高,动态冰蓄冷利用蓄冰槽,省去了蓄冰槽和不冻液,大大节约的设备的初投资。
(5) 提高蓄冰率,减小蓄冰的占用空间
由于动态冰蓄冷的蓄冰槽内没有盘管和不冻液,全部充满流态冰,使得蓄冰槽的利用率大大提高,相同蓄冷量的情况下,大幅降低蓄冰槽的体积,节省占地面积。
(6) 融冰速度快,负荷响应灵敏
传统的冰蓄冷由于融冰时,水与冰的接触面积较小,取冷的速度较慢,难以适应大负荷运行。而动态冰蓄冷系统流态冰与水充分接触,换热效率大幅提升,可以在较大幅度内响应负荷的变化,冷量的利用率提高。
(7) 沿程冷量损失小
由于动态冰蓄冷省去了部分中间环节,换热效率和沿程冷损都大幅下降,提高整体系统的冷量利用率。
(8) 乙二醇用量极小,大大减小对环境造成的污染
传统的动态冰蓄冷需要大量使用乙二醇溶液,若蓄冰设备为开式系统,乙二醇溶液容易泄漏,对环境造成污染。动态冰蓄冷系统的乙二醇的用量极少,且为密闭系统,大大减小对环境的污染
4、冰蓄冷系统设计原则
l 经 济
冰蓄冷系统设计须综合考虑影响初期投资及运行成本的各种因素,详尽研究系统的电费、峰谷电价结构及设备初期投资等因素,以期达到最佳的经济效益,在节约设备投入、降低初期投资的同时节约更多的运行电费,转移更多的高峰用电量。实现“小马拉大车”。
l 高效节能
进行冰蓄冷系统设计时,须依据设计负荷的需求确定系统选型,尽可能地减少各种设备的装机容量,改善主机工作条件,提高主机效率,充分利用蓄冷装置的优势,尽量减少系统的能耗。
l 完整可靠
评价冰蓄冷系统品质的最重要依据是系统的整体效率及运行稳定性,进行系统设计时,须结合冰蓄冷系统的运行特点,优选各种设备,符合系统整体运行要求,同时各种配套设备也要求能经受长期稳定工作的考验,减少对系统的维护,满足寿命要求。
5、蓄冰系统运行策略
蓄冰空调系统应转移多少高峰负荷、储存多少冷量才具有最佳的经济性,首先取决于采用何种运行策略。根据建筑物空调负荷分布、电费计价结构、设备容量及机房空间等因素的考虑,有全量蓄冷和部分蓄冷两种策略可供选择。
(1)全量蓄冷策略
制冷机组在电价低谷时段全负荷运行,制得所需要的全部冷量。在电价高峰时段,不必开启制冷机组,所需冷负荷全部由融冰来满足。该运行策略适用白天供冷时间较短的场所(如体育馆、教堂、舞厅等)或峰谷电价差价很大的地区。
优点:
l 最大限度的转移了电力高峰期的用电量,使运行成本降低。
l 系统控制简单,易于系统调试及运行管理。
缺点:
l 系统蓄冰容量、制冷机组及配套设备的容量较大,系统的初期投资较高。
(2)按负荷均衡的部分蓄冷策略
制冷机组在设计日工况下以满负荷运行,当制冷机组的供冷量小于冷负荷量时,不足部分由融冰供冷来满足。制冷机组在电力低谷期全负荷运行,制得所需要补充的全部冷量。
优点:
l 适用于高峰冷负荷时间长且各高峰冷负荷大大高于平均负荷的场合。
l 系统灵活,蓄冰融量及制冷机组容量较小。
l 初期投资最小,回收周期最短。
缺点:
l 系统运行费用较全量蓄冰策略高。
6、冰蓄冷系统的优势
(1) 减少空调设备投资
在做冰蓄冷系统改造后,冰蓄冷空调系统相当于增加了一台备用机组,减少空调主机容量,减少相应的供配电设施。
(2) 优化空调系统
原中央空调系统设计属于耗能型中央空调系统设计,通过冰蓄冷系统的设计可将原系统进行优化,节省了空调运行电量。
(3) 降低运行电费
充分利用电价优惠政策,在夜间低谷电价时段制冷,在高峰电价时段放冷使用,能够做到部分移峰,大大降低空调运行电费。
(4) 节省空调运行电量
l 由于充冷过程在夜间进行,夜间气温相比白天较低,制冷机效率大大上升,制冷单耗下降。
l 由于充冷时制冷机满负荷地高效运行,避免了正常供冷时难以避免的“大马拉小车”的现象,可有效地节省电量。
(5) 增加了空调系统的可靠性
l 在突然停电时,不需开主机,只需开供冷泵,因此,使用备用电源仍可维持空调供冷。
l 电力供应紧张时,供电部门对正常中央空调要限电使用,但在全国各地,蓄冷中央空调往往得到额外支持,不在限制范围。
l 运行方式灵活:空调可按原有系统单独运行,也可与增加的蓄冷系统结合运行。
l 上班前启动时间短,只需10—15分钟即可达到所需温度,常规系统约需1小时。
(6) 节省空调和电力设备的维护保养费用
l 空调设备容量和数量减少,电力设备容量降低,维护保养的人力、材料的消耗都将减少。
l 贮存装置调剂余缺,使制冷系统保持在最佳负荷下高效运转,免除“大马拉小车”。每天的设备运行时间随之大幅度减少,从而也延长了设备的使用寿命,减少了维护保养费用。