我国冰蓄冷空调技术的现状以及发展方向

我国冰蓄冷空调技术的现状以及发展方向学生姓名：学号：指导教师：张大英所在学院：工程学院专业：建筑环境与设备工程中国·大庆2011年11月我国冰蓄冷空调技术的现状以及发展方向摘要：目前，冰蓄冷空调技术在世界上发展的越来越快，而且，在国外得到了相当大的重视。当然，在近年来，它在我国也得到了很快的发展，政府由以前的不重视转变为极其的重视。本文主要阐述了冰蓄冷空调系统原理及主要特点，介绍当前冰蓄冷空调技术现状，该项技术的重要性和必要性，同时也分析了冰蓄冷空调的技术在我国的应用前景和未来发展方向。关键词：冰蓄冷、原理、特点、冰蓄冷空调技术现状、前景以及发展方向China'sicecoldstorageairconditioningtechnologypresentsituationanddevelopmentdirectionPickto:atpresent,theicestorageairconditioningtechnologyintheworldofdevelopmentmoreandmorequick,and,inforeigngetconsiderableattention.Ofcourse,inrecentyears,whichinourcountryalsogetfastdevelopment,thegovernmentofformernotvalueintoextremelyseriously.Thisarticlemainlyexpoundstheicestorageairconditioningsystemprincipleandmaincharacteristics,andintroducedtheicestorageairconditioningtechnologypresentsituation,theimportanceandnecessityofthetechnology,andalsoanalyzedtheicestorageairconditioningtechnologyapplicationprospectinourcountryandthefuturedevelopmentdirection.Keywords:icestoragecold,principle,characteristics,icestorageairconditioningtechnologypresentsituation,theprospectandthedevelopmentdirection正文：冰蓄冷空调系统具有移峰填谷、均衡用电负荷、提高电力建设投资效益等优点,但这种宏观经济效益是就国家的全局利益而言的。若要建设冰蓄冷空调工程,还必须让建筑业主获得经济效益。设计人员应根据建筑物的使用功能要求、建筑物的冷负荷特性、当地的电价政策、对冰蓄冷装置与主机的选配及控制策略、与控制模式的组合等方面进行多种方案的经济比较与优化分析,得出科学的、实事求是的结论。[1]1冰蓄冷空调系统原理及主要优缺点1.1冰蓄冷技术，即是在电力负荷很低的夜间用电低谷期，采用制冷机制冷，利用冰蓄冷介质的显热或者潜热特性，用一定方式将冷量存储起来。在电力负荷较高的白天，也就是用电高峰期，把储存的冷量释放出来，以满足建筑物空调或生产工艺的需要。1.2蓄冷空调系统具有以下主要特点:(1)降低空调系统的运行费用。(2)制冷机组的容量小于常规空调系统,空调系统相应的冷却塔、水泵、输变电系统容量减少。(3)在某些常规空调系统配上冰设备,可以提高30%~50%的供冷能力。(4)可以作为稳定的冷源供应,提高空调系统的运行可靠性。(5)制冷设备大多处于满负荷的运行状况,减少开停机次数,延长设备寿命。(6)对电网进行削峰填谷,提高于电网运行稳定性、经济性,降低发电装机容量。(7)减少发电厂对环境的污染。1.3冰蓄冷系统的主要优点有：（1）转移制冷机组用电时间，起到了转移电力高峰期用电负荷的作用；（2）冰蓄冷系统的制冷设备容量和装设供率小于常规空调系统；（3）冰蓄冷系统的运行费用由于电力部门实施峰、谷分时电价政策，比常规空调系统要低，分时电价差值越大，得益越大；（4）冰蓄冷系统中制冷设备满负荷运行的比例增大，状态稳定，提高了设备利用率。1.4冰蓄冷系统的主要缺点：是一次性投资比常规空调系统要高。如果计入共电增容费及用点集资费等，有可能投资相当或者增加不多。冰蓄冷技术是利用峰谷电价的差别将用电高峰时的空调负荷转移到电价较为便宜的夜间，从而节约运行费用，缓解目前“电力不足、电量有余”的状况。但是，传统的冰蓄冷空调系统只能节省运行费用而不节能，从能量利用角度来看，实际上是一种耗能系统。要想冰蓄冷技术真正得到推广，首先要实行峰谷电价政策，继续拉大峰谷电价差。其次，解决冰蓄冷系统较常规系统的能量损耗和减少增加的初投资问题。[1]2.冰蓄冷技术的现状2.1冰蓄冷与低温送风空调系统的特点及发展现状在常规全空气空调系统中,送风温差一般控制在8~10℃,送风温度在15~18℃范围,如果系统有再热,则盘管出口空气温度可低到12℃左右.而在冰蓄冷系统中,利用低温冷水,可将盘管出口空气温度降到4~6℃,送风温差可达20℃左右,形成所谓“低温送风系统”.20世纪末期,我国的冰蓄冷技术日趋完善,于是全面提出冰蓄冷与低温送风相结合的技术的理论[4-8],对这种系统的特点、技术性能、设计方法以及要注意的问题进行探讨,说明冰蓄冷与低温送风相结合的系统的优越性,这是冰蓄冷技术的重大突破,理论方面也已经很完善.进入21世纪以后,冰蓄冷与低温送风空调系统的理论日趋成熟,在吸取了国外大量先进技术以后,2002年首次由国内设计完成的集成冰蓄冷、低温送风、变风量等多项国内国际先进的空调新技术的系统在国家电力公司所属国家电力调度中心圆满竣工,接着西北电力调度中心等电力部门都成功应用了冰蓄冷与低温送风相结合的技术.至此,我国已经完全实现了这项技术从理论到实践的过渡,近年来,对于这种新型的冰蓄冷空调技术,我国虽然取得初步成果,但是仍有很多需要改进的地方,在实践方面还需要进一步完善.2.2冰蓄冷与低温送风空调系统在应用中存在的问题及解决方法(1)空气中水蒸汽的凝结和室内空气品质低的问题使用冰蓄冷与低温送风相结合的系统最大的问题就是空气中水蒸汽的凝结.由于通过管网中的空气温度很低,在输送过程中很容易使管外的空气中水蒸汽凝结,常常引起顶棚的破坏和脱膜,因此在对管道的保温提出了更高的要求的同时,在系统开启时,应采用“软启动”,使冷冻水供水温度和送风温度逐渐降低,来防止水蒸汽的凝结.由于大温差送风,使得系统的送风量较小,流速也低,从而严重影响了室内的空气品质,在设计系统时,可以采用变风量方式,确定一个最小新风量,随着室内负荷的减小,新风比增大,这样可以适当提高室内的空气品质.(2)室内空气的温度分布和射流分离距离短引起的吹风感以及造成的停滞区由于空气的性质,温度低的空气密度比较大,易于下沉,从低温送风系统末端吹出的冷空气下沉而影响室内的空气分布,冷风射流的贴附长度不够,造成冷风直接进入工作区,使室内人员有吹风感;当风量随负荷减少时,冷风射流与室内气流的混合不充分,会造成室内工作区中存在着气流的停滞区.这些问题是可以在送风末端加设空气诱导箱或者用低温送风专用的散流器来解决,美国已推出适用于不同送风温度的新型散流器.实践证明,在采用了低温送风散流器后,风口的送风诱导比和出风贴附性能都有显著的提高,其送风诱导比较常规风口大100%~300%.但是这种散流器成本仍然很高,我国虽然很早就开始研究末端装置,但是还没有取得突破性的进展,有待于进一步开发.总之,由于低温送风空调系统在技术上已经有了很大的进步,一次投资只是常规空调造价的76%~86%,节电显著的冰蓄冷结合低温送风空调系统,年运行费用可降低18%~28%.这在一定程度上弥补了增加蓄冷设备而引起的初投资的增加.目前就国内情况来说,要使冰蓄冷与低温送风系统结合得更加完美,一方面要大力引进国外先进技术和经验,开发新产品,降低整个系统的成本,另一方面还要努力实现冰蓄冷系统的高效率化,降低系统的耗电率,提高性能系数.当然冰蓄冷与低温送风空调系统作为新生事物,对整个系统的评价显得及其重要,这方面有待于进一步的研究,有利于其在我国的推广.[2]3.发展冰蓄冷空调技术的重要性和必要性现代空调设备已成为人们生产与生活的迫切需要，空调用电量已占建筑物总耗电量的60%一70%。当前由于能源紧缺，电力紧张，空调事业的发展受到极大影响。例如江苏、上海因电力紧缺曾规定空调不允许进人家庭，有的家庭安装了空调由于缺电无法使用。因此，研究如何节能，如何提水蓄能发电，如何推广采用水蓄冷与冰蓄冷等等，乃是当务之急。我国广东、北京十三陵、杭州安吉天荒坪等处抽水电站，各耗资150亿元以上，发电成本每度高达1.5元人民币。用水蓄冷则要建大面积的水池，在建筑中一般难以解决。唯有冰蓄冷工程既可以节省大量的建设资金，又可以给业主和国家带来巨大的社会效益与经济效益。因此，当前如何迅速发展与应用冰蓄冷空调，已由倡导性而发展到必要性阶段了。众所周知，冰蓄冷空调就是利用非峰值电能，使制冷机在最佳节能状态下运行，将空调系统所需要的制冷量用显热与潜热的形式部分或全部地储存于冰中，当出现空调负荷时，即用融冰释放的冷量来满足空调系统冷负荷的需要，用来储存冰的容器称为蓄冷设备。蓄冷系统包括蓄冷设备、制冷机械、连接管路及自动控制系统等。冰蓄冷空调系统则是蓄冷系统与空调常规系统的总称。应用冰蓄冷空调利国利民，已经得到全世界的高度重视和普遍推广。我国仅杭州市，近年来已经设计了30多个冰蓄冷空调系统，已投产运行的有10多个，都取得了很好的经济效益。该市还成立了四个专门设计与生产蓄冰设备的厂家，堪称发展十分迅速。[3]4.冰蓄冷空调技术的应用前景及发展方向4.1冰蓄冷空调技术应用领域馆、饭店、银行、办公大楼等建筑物中,夏季空调负荷相当大,且随着白天气温的变化而变化。冷负荷高峰期基本上是在午后,这和供电高峰期相同。另外,体育馆、影剧院等场所冷负荷量大,持续时间短,且无规律性,适宜采用蓄冷空调系统。4.2冰蓄冷空调技术的应用前景目前在我国发展蓄冷空调技术,已成为国家能源与环境战略要求的必然趋势.单纯的冰蓄冷与常规空调相结合的系统,国内外的一些工程建设与运行经验已经证明,虽然可以转移40%~50%尖峰用电时段的空调用电负荷,但其初投资比常规空调系统要增加40%~60%.而冰蓄冷与低温送风系统相结合后,明显地缩小了风管、水管、空气处理设备、风机、水泵的尺寸,可压低建筑层高,减少机房、管井占有的建筑面积,其所节省的一次投资费可有效地补偿冰蓄冷装置及其控制系统所增加的设备投资费,因而提高了这种系统的竞争力.同时采用地下水源热泵等技术,使用清洁的电能和自然能源并结合冰蓄冷技术,既可转移大量的日间高峰电力到夜间低谷时段使用,又可实现高效清洁的供暖方式.成功应用新型冰蓄冷技术工程的建成和良好运行,为我国新型冰蓄冷空调工程的设计、施工、运行管理等积累了经验,今后这样的工程会越来越多.4.3冰蓄冷空调技术的发展方向蓄冷技术作为一种电力调荷手段已经引起了人们的高度重视,许多国家和研究机构都在积极进行研究开发,主要表现在如下几个方面:(1)建立区域性蓄冷空调供冷站。实践证明,区域性供冷或供热系统对节能较为有利。对于单个供冷站而言,区域供冷不仅可以节约大量初期投资和运行费用,而且减少了电力消耗及环境污染。(2)建立与冰蓄冷相结合的低温送风空调系统。冰蓄冷低温系统具有优越的经济特性,如推行冰蓄冷空调配合低温送风,将大大降低能耗,提高COP值,使初投资比常规空调更节省,进而提高蓄冷空调系统的整体竞争力。(3)开发新型蓄冷、蓄热介质。蓄冷技术的普遍应用要求人们去研究开发适用于空调机组,且固液相变潜热大,经久耐用的新型蓄冷材料。新型便于放置的、无腐蚀性的有机蓄冷介质也在被不断发现,如常温下胶状的可凝胶。[4]5.结语蓄冷技术是一种投资少、见效快的调荷措施,目前已成为许多经济发达国家