冰蓄冷原理.ppt

冰蓄冷原理和设备 冰蓄冷的定义 “冰蓄冷空调”一词的英文为‘ICE STORAGE’，日文表示为“冰蓄热”，狭义的定义为“制冰蓄冷”的空调制冷系统。但在寒带国家除了需要夏季“蓄冷”外，大部分时间里还要“蓄热”，因此，广义的用语为“THERMAL （ENERGY）STORAGE AIR CONDITIONING SYSTEM （缩写为TES）”，即“蓄能式空调系统”。 发展背景 1977年前后，美国、加拿大和欧洲一些工业发达国家，夏季的电负荷增长惊人，下午的耗电量竞超过夜间耗电量的1.5倍，以致不得不增建发电站来满足高峰负荷，但一到夜间又闲置下来，而且夜间发电站处于很低的负荷效率下运转，资源浪费严重。 发展背景 1980年，美国得州Dallas电力公司第一个实施“转移尖峰电力优待措施” 。 开始时是以直接蒸发式管外结冰为基础的冰蓄冷空调系统，然后有其它形式的冰蓄冷设备和系统，实施的工程项目逐年增加。 1983年在美国能源部主持召开的第三次“蓄冰在制冷工程中的应用”专题研讨会上，首次提出了与冰蓄冷相结合的低温送风系统。1985年末，两座采用冰蓄冷与低温送风系统总建筑面积为46450m2的空调建筑在美国投入运行。进入90年代以来，低温送风系统的形式日趋多样，设计方法更加完善。 发展背景 1952年东日会馆大楼是日本第一个采用水蓄冷的中央空调系统。60年代以后，水蓄冷中央空调系统在日本得到了大量应用。1996年，日本NHK广播中心建成9000m3水蓄冷槽空调系统。 80年代中期，人们发现冰蓄冷较水蓄冷有许多优点，因此，许多设备厂也参与冰蓄冷设备的生产，促进了冰蓄冷的迅速发展。 发展背景 日本对蓄冷空调进行多方面的研究，如降低水的结冰冷度，不同增核剂对结冰的影响，制冷剂直接进入水中形式二元冰晶，过冷水过冷释放后冰的形成等等。而他们对冰蓄冷的研究则在全世界也是领先的。他们研究出了温度分层槽的R值模型，多个完全混合槽模型，多个温度分展槽模型，以及槽效率的理论预测方法等。 发展背景 我国是一个能源供应十分紧张的国家 。一些大中城市空调用电量已占其高峰用电量的30％以上，使得电力系统峰谷荷差加大，有的电网峰谷差达40％多，造成机组频繁启停。不仅增加能耗，而且影响机组寿命。为此电力部门已明确提出到2000年电网移峰填谷达1000～1200万kW。与其相配套的优惠用电政策也相继出台，这给储能中央空调的广泛应用带来了契机。 空调冷（热）源简介 工业与民用建筑中，中央空调用冷热源常见的类型如表 ： 空调冷（热）负荷分析 综合分析一些已建成投运的建筑物，不难发现其空调冷热负荷有以下一些基本特点： （1）空调年运行负荷率低，一般达到设计负荷50％以下的运行时间占全年运行时间的70%。 空调冷（热）负荷分析 （2）空调日负荷曲线一般同电网用电负荷曲线同步。 空调冷（热）负荷分析 （3） 空调用电量高峰时达到城市总用电负荷的25％～30％，加大了电网的峰谷荷用电差,加强用电需求侧管理势在必行。 （4） 蓄能空调技术能帮助电网有效实行移峰填谷。 冰蓄冷空调原理 蓄冷技术的分类 蓄冷技术有很多具体的形式，美国制冷工业协会（ARI）1994年出版的《蓄冷设备热性能指南》将蓄冷设备广义地分为显热式蓄冷和潜热式蓄冷，见下表。 按照蓄冷进行的原理分类 在介质吸热或放热过程中，必然会引起介质的温度或物态发生变化。蓄冷就是利用工质状态变化过程中所具有的显热、潜热效应或化学反应中的反应热来进行冷量的储存。实现蓄冷的原理主要有显热蓄冷、浴热蓄冷和热化学蓄冷。 按照蓄冷持续时间进行分类 主要有昼夜蓄冷和季节性蓄冷两种类型。昼夜蓄冷是将电动制冷机组在夜间低谷期运行制取的冷量，以显热或浴热的形式格冷量储存起来并用于次日白天高峰期的冷量需求。季节性蓄冷是在冬季将形成的冷量(以冰或冷水的形式)储存在特定的容器或地下蓄水层中，在夏季再将其释放出来供应用户的冷负荷需求。 按照用于蓄冷的介质进行分类 有水蓄冷、冰蓄冷、其它相变蓄冷材料蓄冷等。在季节性蓄冷中，多采用水或冰来进行。在昼夜蓄冷中，根据具体要求可以采用使用水作为蓄冷介质的显热蓄冷、或利用冰和共晶盐作为蓄冷介质的潜热蓄冷。 各种蓄冷方式及其系统组成简介 水蓄冷(Chilled Water Thermal Storage) 水蓄冷是利用价格低廉、使用方便的水作为蓄冷介质，利用显热进行冷量储存的。水蓄冷技术具有以下特点： (1)可以使用常规的冷水机组，也可以使用吸收式制冷机组，并使其在经济状态下运行。 (2)适用于常规供冷系统的扩容和改造，可以通过不增加制冷机组容量而达到增加供冷容量的目的。 (3)可以利用消防水池、原有的蓄水设施或建筑物地下室等作为蓄冷容器来降低初投资。 各种蓄冷方式及其系