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冰蓄冷低溫冷水機變水溫制冷系統的節能應用
來源:諾冰制冷   發布時間:2016-4-1
一、冰蓄冷技術原理

冰蓄冷低溫冷水機技術就是在夜間低電價時段(同時也是空調負荷很低的時間)采用電制冷機組制冷,將水在專門的蓄冰槽內凍結成冰以蓄存冷量;在白天的高電價時段(同時也是空調負荷高峰時間)停開制冷機組,直接將蓄冰槽內的冷能釋放出來,滿足空調用冷的需要。據美國有關資料,采用蓄冰制冷在加州節約電費高達50%,而且不增加耗電量。因為制冰、融冰轉換損失的能量很小,而夜間制冷因氣溫較低可使效率更高,完全可以彌補蓄冰的冷能損失。

二、采用冰蓄冷低溫冷水機制冷系統的優缺點


主要優點:

(1)利用(yong)低谷(gu)(gu)段電(dian)力(li),具有平衡峰(feng)谷(gu)(gu)用(yong)電(dian)負荷,緩解(jie)電(dian)力(li)供應(ying)緊張;

(2)冰水主機(ji)的(de)容(rong)量減少(shao),節省增容(rong)費用;

(3)總(zong)用電(dian)設施容量減少(shao),可(ke)減少(shao)基本電(dian)費支(zhi)出;

(4)利(li)用(yong)低谷段(duan)電(dian)價的(de)優(you)惠可減少運行電(dian)費(fei);

(5)冰水溫可低(di)至(zhi)1~4℃,減(jian)少空(kong)調設備風管的費(fei)用;

(6)冷(leng)(leng)卻水泵、冷(leng)(leng)凍水泵、冷(leng)(leng)卻塔容量減少;

(7)電(dian)力(li)高壓側及(ji)低壓側設備容量減少;

(8)室(shi)內(nei)相(xiang)對濕度低(di),冷(leng)卻速度快,舒適性好(hao);

(9)低溫冷水機組經常在設計工作點上平衡運行,效率高,機器損耗小;

(10)充分利用24h有效時間(jian),減少(shao)了(le)能量的間(jian)歇(xie)耗損;

(11)充(chong)分利用夜間氣溫(wen)變(bian)化,提高機組產冷量;

(12)投資費用與(yu)常規空調相(xiang)當,經濟效益佳。

冰蓄冷(leng)低溫(wen)冷(leng)水(shui)機(ji)系統技(ji)術在我國的應用將成為不可逆轉的趨勢。當然它也有一些缺點,如增加(jia)蓄冷(leng)池、水(shui)泵的輸送能(neng)耗及增加(jia)蓄冷(leng)池等設備的冷(leng)量損失等。

三、含有冰蓄冷低溫冷水機的變水溫空調系統分析


當空調系統在部分負荷率比較小的(de)(de)(de)情況(kuang)下運行時,采用(yong)變水溫(wen)調節可以得(de)到(dao)較高(gao)的(de)(de)(de)冷(leng)(leng)凍水溫(wen)度(du),表(biao)冷(leng)(leng)器和風機盤(pan)管的(de)(de)(de)除濕(shi)(shi)能(neng)力(li)將下降(jiang),從而導致(zhi)室內相對(dui)濕(shi)(shi)度(du)偏(pian)高(gao)而難以滿足舒適(shi)性要求(qiu)。但采用(yong)冰蓄冷(leng)(leng)設(she)備(bei),冷(leng)(leng)凍水溫(wen)度(du)從常規空調的(de)(de)(de)7~12℃下降(jiang)為1~4℃,表(biao)冷(leng)(leng)器盤(pan)管的(de)(de)(de)傳熱性能(neng)隨送風溫(wen)差的(de)(de)(de)變化而變化,去濕(shi)(shi)能(neng)力(li)也相應增(zeng)加。故筆者提(ti)出含有冰蓄冷(leng)(leng)設(she)備(bei)的(de)(de)(de)變水溫(wen)空調系統的(de)(de)(de)方案(an),可以獲得(de)較好的(de)(de)(de)空調制冷(leng)(leng)效果和舒適(shi)性。

含有冰蓄冷(leng)設(she)備(bei)的(de)變(bian)水溫空(kong)調(diao)系統(tong)就是讓變(bian)水溫空(kong)調(diao)系統(tong)和冰蓄冷(leng)設(she)備(bei)相結合(he)(he)并聯運(yun)行,在末端裝置(zhi)中(zhong)加個混合(he)(he)裝置(zhi)和送風(feng)裝置(zhi)把兩個系統(tong)空(kong)氣(qi)處理并混合(he)(he),再(zai)將處理好(hao)的(de)空(kong)氣(qi)送到空(kong)調(diao)房間。

氣象參數(shu)是(shi)無法控制的(de),它的(de)變(bian)化直接影響著空(kong)(kong)(kong)調負(fu)荷(he)(he)的(de)大小;而工(gong)作參數(shu)是(shi)可以(yi)改變(bian)的(de),可以(yi)通過(guo)自動控制設備進行調節(jie),使系(xi)(xi)統(tong)在較高(gao)效率(lv)下運行。為(wei)適(shi)應空(kong)(kong)(kong)調冷負(fu)荷(he)(he)隨全年不同(tong)季節(jie)以(yi)及不同(tong)氣象條件的(de)變(bian)化,我們可以(yi)在系(xi)(xi)統(tong)設計(ji)的(de)運行過(guo)程中采取相應的(de)措施(shi)以(yi)達到節(jie)能的(de)目的(de)。因此,當空(kong)(kong)(kong)調負(fu)荷(he)(he)低于設計(ji)負(fu)荷(he)(he)時,由于空(kong)(kong)(kong)氣處理設備有富裕量,可適(shi)當提高(gao)冷水溫(wen)度(du),使空(kong)(kong)(kong)調系(xi)(xi)統(tong)既能保證舒適(shi)度(du)要求,又能減少運行電費(fei)。

當(dang)部分負荷時,變水(shui)(shui)溫(wen)系(xi)統采用變水(shui)(shui)溫(wen)調(diao)(diao)節,冰蓄(xu)冷低溫(wen)冷水(shui)(shui)機變水(shui)(shui)量調(diao)(diao)節來運行(xing)。

在設計工況(kuang)時,由于冰(bing)蓄(xu)冷(leng)設備的較強去(qu)濕能力,在空氣熱濕交換過程中處理(li)部分(fen)熱負荷Q2和全部濕負荷Ws;而變(bian)水(shui)溫系統則處理(li)部分(fen)熱負荷Q1,不處理(li)濕負荷。

設計工況下,已(yi)知總(zong)余(yu)熱Q和總(zong)余(yu)濕WS、室(shi)內狀(zhuang)態參(can)數N(tn、фn),送(song)風相對濕度(du)(du)為(wei)95%(即(ji)為(wei)設備露點狀(zhuang)態送(song)風),確定(ding)混合送(song)風狀(zhuang)態O(t2、i2、d2)和總(zong)送(song)風量(liang)G。由于(yu)低溫(wen)送(song)風和冰蓄(xu)冷技術相結合,能夠(gou)獲得(de)較好的空調效(xiao)果,經濟效(xiao)益很好,所以(yi)采用第(di)二(er)類低濕送(song)風,即(ji)送(song)風溫(wen)度(du)(du)為(wei)6~8℃,標(biao)稱溫(wen)度(du)(du)為(wei)7℃。

通(tong)過(guo)(guo)分(fen)別對變(bian)(bian)水溫空調系(xi)統和(he)(he)(he)冰蓄冷(leng)(leng)設備(bei)的(de)表(biao)冷(leng)(leng)器(qi)進行設計(ji)和(he)(he)(he)計(ji)算(suan)(suan),確定表(biao)冷(leng)(leng)器(qi)的(de)型號、臺數(shu)(shu)(shu)和(he)(he)(he)排數(shu)(shu)(shu)。所(suo)述表(biao)冷(leng)(leng)器(qi)計(ji)算(suan)(suan)方法分(fen)別是計(ji)算(suan)(suan)部分(fen)負(fu)荷時,變(bian)(bian)水溫系(xi)統和(he)(he)(he)冰蓄冷(leng)(leng)設備(bei)的(de)熱濕處理(li)過(guo)(guo)程的(de)各個參(can)數(shu)(shu)(shu),并(bing)計(ji)算(suan)(suan)出混合(he)送風(feng)狀態和(he)(he)(he)室(shi)內(nei)的(de)溫濕度參(can)數(shu)(shu)(shu),驗證是否滿足舒(shu)適性要求。通(tong)過(guo)(guo)實(shi)例(li)計(ji)算(suan)(suan),對于(yu)空調房間總余(yu)熱Q=560000W和(he)(he)(he)總余(yu)濕WS=28g/s及室(shi)內(nei)設計(ji)參(can)數(shu)(shu)(shu)為:tn=25℃,фn=55%,各計(ji)算(suan)(suan)參(can)數(shu)(shu)(shu)和(he)(he)(he)選擇的(de)表(biao)冷(leng)(leng)器(qi)型號、臺數(shu)(shu)(shu)、排數(shu)(shu)(shu)如表(biao)1所(suo)示。

     當空(kong)(kong)調(diao)(diao)系(xi)(xi)統(tong)(tong)在部分負荷(he)下運(yun)行時,變(bian)(bian)(bian)(bian)水(shui)(shui)溫(wen)(wen)系(xi)(xi)統(tong)(tong)和冰(bing)蓄(xu)冷(leng)設(she)(she)備(bei)的(de)(de)熱濕處理過程的(de)(de)各個參數(shu)計算(suan)(suan)結果如(ru)表2。計算(suan)(suan)結果表明,含(han)有(you)冰(bing)蓄(xu)冷(leng)設(she)(she)備(bei)的(de)(de)變(bian)(bian)(bian)(bian)水(shui)(shui)溫(wen)(wen)空(kong)(kong)調(diao)(diao)系(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)運(yun)行滿(man)足室內(nei)(nei)舒適性要求。當室內(nei)(nei)負荷(he)變(bian)(bian)(bian)(bian)化時,該系(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)調(diao)(diao)節(jie)使室內(nei)(nei)參數(shu)的(de)(de)變(bian)(bian)(bian)(bian)化很小(xiao),室內(nei)(nei)溫(wen)(wen)度(du)在24~25℃,相(xiang)對濕度(du)在54%~55%范圍內(nei)(nei)變(bian)(bian)(bian)(bian)化。而且該系(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)除濕能力比單一的(de)(de)變(bian)(bian)(bian)(bian)水(shui)(shui)濕空(kong)(kong)調(diao)(diao)系(xi)(xi)統(tong)(tong)增(zeng)強了,可(ke)以(yi)調(diao)(diao)節(jie)的(de)(de)運(yun)行范圍也大了。變(bian)(bian)(bian)(bian)水(shui)(shui)溫(wen)(wen)系(xi)(xi)統(tong)(tong)在設(she)(she)計工(gong)況下,冷(leng)凍(dong)水(shui)(shui)溫(wen)(wen)度(du)為11.7℃,和單一變(bian)(bian)(bian)(bian)水(shui)(shui)溫(wen)(wen)系(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)設(she)(she)計工(gong)況下的(de)(de)冷(leng)凍(dong)水(shui)(shui)溫(wen)(wen)7℃相(xiang)比較,也提高了很多(duo),這樣雙(shuang)系(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)變(bian)(bian)(bian)(bian)水(shui)(shui)溫(wen)(wen)系(xi)(xi)統(tong)(tong)就(jiu)具有(you)很好的(de)(de)節(jie)能效果。但(dan)是整個系(xi)(xi)統(tong)(tong)增(zeng)加了冰(bing)蓄(xu)冷(leng)系(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)初投(tou)資費(fei)用,增(zeng)加了系(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)復雜性。從(cong)冰(bing)蓄(xu)冷(leng)空(kong)(kong)調(diao)(diao)系(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)特點來看,雖然它的(de)(de)投(tou)資費(fei)用大些,但(dan)是利用低(di)谷(gu)段電(dian)價的(de)(de)優(you)惠可(ke)減少(shao)運(yun)行電(dian)費(fei),而且可(ke)以(yi)起到優(you)化電(dian)網供電(dian)的(de)(de)作用。由此可(ke)以(yi)看出,含(han)有(you)冰(bing)蓄(xu)冷(leng)設(she)(she)備(bei)的(de)(de)變(bian)(bian)(bian)(bian)水(shui)(shui)溫(wen)(wen)空(kong)(kong)調(diao)(diao)系(xi)(xi)統(tong)(tong)可(ke)以(yi)帶來可(ke)觀經濟效益(yi)和社會效益(yi)。

四、變水溫低溫冷水機空調系統存在問題及應對措施

    通(tong)過對(dui)國內(nei)常用表冷(leng)器去(qu)濕(shi)(shi)(shi)量(liang)的(de)(de)計算分析結(jie)果(guo)表明,當(dang)(dang)冷(leng)凍(dong)水(shui)濕(shi)(shi)(shi)度(du)(du)從(cong)7℃提(ti)高(gao)到13℃時(shi),其去(qu)濕(shi)(shi)(shi)能(neng)力(li)大約下降了30%。當(dang)(dang)冷(leng)凍(dong)水(shui)溫(wen)提(ti)高(gao)到一定程度(du)(du),可能(neng)會出現干工況。雖然我們可以(yi)通(tong)過采(cai)用適(shi)當(dang)(dang)降低(di)(di)室內(nei)溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)措施,對(dui)于(yu)相對(dui)濕(shi)(shi)(shi)度(du)(du)要求(qiu)(qiu)不(bu)高(gao)的(de)(de)舒適(shi)性空(kong)調(diao)(diao)可滿足(zu)要求(qiu)(qiu),但(dan)是這樣也就(jiu)(jiu)使(shi)調(diao)(diao)節范圍(wei)受到限(xian)制。當(dang)(dang)負荷(he)率(lv)比較(jiao)小時(shi),用變水(shui)溫(wen)調(diao)(diao)節會導(dao)致室內(nei)相對(dui)濕(shi)(shi)(shi)度(du)(du)偏(pian)高(gao),而(er)難以(yi)滿足(zu)舒適(shi)性要求(qiu)(qiu)。從(cong)上面計算分析,當(dang)(dang)負荷(he)率(lv)低(di)(di)于(yu)50%時(shi),室內(nei)濕(shi)(shi)(shi)度(du)(du)就(jiu)(jiu)可能(neng)大于(yu)70%,不(bu)在舒適(shi)標(biao)準(zhun)范圍(wei)。如果(guo)對(dui)室內(nei)相對(dui)濕(shi)(shi)(shi)度(du)(du)要求(qiu)(qiu)較(jiao)高(gao),或者負荷(he)率(lv)低(di)(di)于(yu)50%時(shi),建議采(cai)用含有冰(bing)蓄冷(leng)設備(bei)的(de)(de)變水(shui)溫(wen)空(kong)調(diao)(diao)系(xi)統。因為冰(bing)蓄冷(leng)系(xi)統具(ju)有較(jiao)低(di)(di)的(de)(de)冷(leng)凍(dong)水(shui)溫(wen)度(du)(du),具(ju)有較(jiao)強的(de)(de)除濕(shi)(shi)(shi)能(neng)力(li),從(cong)而(er)彌(mi)補變水(shui)溫(wen)系(xi)統調(diao)(diao)節的(de)(de)不(bu)足(zu),而(er)且可以(yi)使(shi)調(diao)(diao)節范圍(wei)擴(kuo)大。
 
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