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二元溶液流态冰浆在蓄冷空调应用中的弊端所谓二元溶液流态冰浆是指通过把由某种可溶于水的有机或无机化学物质与水配制而成的水溶液进行降温后形成的流态冰浆,是由冰(不含化学药剂成分)和化学药剂溶液组成的固液两相混和物。普通的清水冰浆具有唯一确定的相变温度(即冰点)0℃,不随冰水比例的变化而变化。二元溶液在较低浓度下的冰点一般都随着溶液浓度的增大而降低,没有唯一确定的冰点。常用的二元水溶液的溶质组分主要包括乙二醇、乙醇、丙三醇等有机材料,也包括氯化钠、氯化钙、四丁基溴化铵等无机盐材料。无机盐溶液往往对金属存在较严重的腐蚀,因此无机盐二元溶液冰浆在蓄冷空调中的应用还存在很多需要解决的安全问题。在有机溶液中,乙二醇溶液是在空调系统中被应用最为广泛的一种药剂,由乙二醇溶液制取的冰浆也有被应用与蓄冷空调系统的可能性。但相比与安全、廉价、稳定的清水冰浆,乙二醇溶液流态冰浆在蓄冷空调的应用中还存在以下主要弊端:1.乙二醇溶液冰点低于0℃,且随着浓度的增加而持续降低。相比于0℃的清水冰浆,其制冰过程中制冷系统的蒸发温度低,能效比(COP)也较低,因而制冰能耗较大。此外,随着夜间蓄冷的进行,蓄冰槽中冰的比例逐渐提高,由于固体冰中是不含乙二醇成分的,因此其剩余溶液中的乙二醇浓度将逐渐增加,其冰点也将持续逐渐降低,因而后续制冰中制冷主机的蒸发温度也将持续降低,系统COP也随着持续降低,单位产冰量的能耗持续增大。2.乙二醇流态冰浆的制取设备一般是由制冷主机和特制的蒸发器(也就是冰浆生成的换热器)集成在一起的一体化制冷设备,制冰换热器的冷、热侧介质分别为冰浆和氟利昂,而冰浆侧存在制冰刮刀或滚轴等转动设备,氟利昂侧则中高压系统,因此对该换热器的加工品质和可靠性控制要求非常高,成本也非常高。对于存在转动部件的制冰换热器,在长时间使用之后如出现腐蚀、泄露、或其他故障,由于它也是主机制冷系统的蒸发器,都将导致整个制冷系统的故障,维修范围大,成本高昂。在脱保之后,这将为用户带来巨大的隐形成本支出。3.乙二醇溶液对金属设备具有腐蚀性,因此在空调系统中作为载冷剂使用时一般都需要闭式循环,与大气环境隔离,并且循环管路不宜过长。但乙二醇流态冰浆如应用与蓄冷空调系统,则意味着其必须储存于庞大的开式蓄冰槽内,无法与大气环境隔离,因此不但会因溶液中长期存在的高氧含量导致蓄冷系统中的管道、泵、阀门、换热设备等金属部件受到较快速地腐蚀,而且还会向使用环境周边散发乙二醇挥发气味,从而造成异味污染源。4.乙二醇用量太大,成本投入经济性差。为保证流态冰浆的稳定制取,乙二醇流态冰浆系统的溶液溶度一般在3%以上(溶液浓度过低时在换热壁面生成的冰颗粒粒径较大,硬度较高,容易卡死转动部件,如刮刀或滚轮)。以新一代项目设计蓄冷量2700RTh的系统为例,蓄冷溶液总量需要225吨,以上述3%浓度计算可得乙二醇用量为6.75吨,以1万元/吨的市价计算需要6.75万元。对于大型蓄冷系统,如广州大学城冷站等,如采用乙二醇流态冰浆,则乙二醇用量和成本将会非常高。5.由于乙二醇溶液用量大,且无法做到闭式循环,因此在运营中需要投入更大的维护和管理成本,如定期的微生物灭杀,乙二醇长期使用的裂化变性,循环管路设备的腐蚀老化和更换等,都将产生持续的隐形成本。
本文标题:乙二醇流态冰浆在蓄冷空调应用的弊端
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