【必威体育精装版精品版】工程建筑论文-相变材料蓄冷系统的经济性评价.doc

工程建筑论文-相变材料蓄冷系统的经济性评价 摘要： 本文针对一种新型相变材料在蓄冷空调中应用的经济性进行了研究，并与冰蓄冷系统和常规空调系统进行了比较。分析结果表明：相变材料蓄冷空调系统运行费用最低，但初投资较高。如果相变蓄冷材料因批量生产而降低成本，则相变材料蓄冷空调技术将有着广泛的应用前景。 关键词： 相变材料 蓄冷 空调系统 ? 1 前言 冰蓄冷系统具有技术成熟、性能稳定等优点，但需配置双工况机组，且多数系统要增加乙二醇溶液为载冷剂的中间换热装置，增加了系统的设计和控制难度。同时，冰蓄冷系统制冰充冷时由于蒸发温度比常规空调低8-10℃，冷机效率下降率达30%左右，是一种节费不节能的空调方式。相变材料式蓄冷系统则可直接利用常规主机，较大程度地提高制冷机的COP值。由于目前已开发出的可用于蓄冷空调系统的相变材料尚较少，价格也相对较贵，因而进行经济性???析是相变材料蓄冷技术推广应用的前提。 2 经济性分析模型的简化 本文采用的蓄冷介质为自行研制的一种相变材料。相变温度为8.2℃，相变潜热184kJ/kg。为便于比较，作如下假设： （1）对于常规系统、冰蓄冷系统和相变材料系统三种方案，认为空气处理部分设备费用相同，系统初投资仅考虑冷源部分。 （2）相比较的冰蓄冷系统为应用较为广泛的冰球式系统，采用串联、主机优先的形式。 （3）相变材料蓄冷系统拟采用串联、主机下游的形式。 （4）下标0表示常规系统，1表示冰蓄冷系统，2表示相变材料蓄冷系统。 3 经济性分析数学模型 3.1 蓄冷系统主机容量的确定 当白天空调用制冷机容量恰好等于晚间蓄冷用制冷机容量,这时制冷机容量最小[1]。此时设蓄冷率。即 （1） 当和时，制冷机容量分别按（2）和（3）式进行计算。 （2） （3） 式中:——制冷机组容量,； ——设计日总冷负荷, ——制冷机的空调运行时间,ｈ； ——制冷机的充冷运行时间,ｈ ——制冰机组容量变动系数 3.2 系统初投资 系统初投资由系统设备本身的费用、机房设备场地建筑物费用和电贴费（很多地区已取消电力增容费，故在此仅考虑电贴费）组成，即 （4） ——系统设备本身的费用 ； ——电贴费 ——建筑物投资较常规系统的增加费用（机房设备场地） 3.2.1 设备费用的确定 设备费用按设备容量进行估算，即用各设备容量乘以相应的估算指标[2]，并计入设备运杂费和安装调试费。蓄冷系统设备总费用为： =++++++++ (5) ——制冷机初投资； ——蓄冷设备费用 ——泵投资费用； ——冷却塔费用 ——溶液及冷冻水管道费用； ——冷却水管道费用 ——自控系统费用； ——电力设备费用 ——板式热交换器费用 对于冰蓄冷系统 + （6） ——负荷泵费用； ——制冷并充释冷综合泵费用；——冷却水泵费用 对于高温相变材料蓄冷系统，无需板式换热器和专门的负荷泵，但由于目前适用于空调系统的相变材料还较少，因而蓄冷介质费用高于冰蓄冷系统。蓄冷介质根据市场价按7000元/吨计，蓄冷槽采用现浇混凝土的形式，蓄冷器为金属板式。相变蓄冷装置及附属设备的造价按100元/kW.h计算。此时=0，且 + 高温相变材料蓄冷系统的供回水温度约为9/14℃，而冰蓄冷系统供回液温度约为3/11℃。前者的温差较后者大大减小，相应的泵和管道投资增加。 3.2.2 建筑物投资较常规系统的增加费用 （7） ——蓄冷负荷，； ——单位面积建筑造价 元/m2 (拟取3000元/) ——单位蓄冷量增加设备用房面积 (冰蓄冷系统一般取0.0073 ) 由于所采用的相变材料潜热为冰的55%，因此在蓄冷量相同的情况下，相变材料蓄冷系统蓄冷槽的体积约为冰蓄冷系统的1.8倍，设备房建筑物投资费用相应增加。 3.2.3 电贴费 (8) ——系统配电容量，； ——每千瓦装机容量电贴费 常规系统配电容量： （9） 蓄冷系统配电容量： （10） 其中： （11） ——设计日最大负荷； ——单位配电容量电力报装费用,元/ 、、---系统、主机、辅机性能系数 3.3 运行费用 三类系统中认为运行管理费用相同。年运行费用为 =++ （12） 3.3.1 年基本电费 年基本电费一般按系统配电容量计 = （13） ——基本电价,元/(·月) 3.3.2 年运行电费 常规系统年运行电费： (14) ——峰、平、谷时段电价,元/； ——年供冷天数 ——分别为三段用电量 冰蓄冷系统年运行电费： (15) ，——系统直供和充冷时的值（包括辅机） 对于相变材料蓄冷系统,认为系统直供和充冷时的值相等，则年运行电费为： （16） 3.4 经济性评价指标 冰蓄冷系统和相变材料蓄冷系统相对于常规系统的静态投资回收期、 分别如式（17）和（18）。 （17） （18） 4 分析实例 以某办公综合大楼为例，逐时负荷分配