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| 【論文】空調水蓄冷技術介紹及具體工程案例分析 |
| （時間:2010-7-15 10:36:07） |
一、空調蓄能技術及其經濟效益概述
空調蓄能技術是一種最有效地獲取分時電價差效益、節(jié)省電制冷或電制熱運行電費的技術。在國外已經是一項成熟的技術，目前國內正在大面積推廣應用。
二、水蓄冷中央空調系統(tǒng)
蓄冷中央空調系統(tǒng)是將冷量以顯熱或潛熱的形式儲存在某種介質中，并在需要時能夠從儲存冷量的介質中釋放出冷量的空調系統(tǒng)。水蓄冷是空調蓄冷的重要方式之一，利用水的顯熱儲存冷量。水蓄冷中央空調系統(tǒng)是用水為介質，將夜間電網多余的谷段電力(低電價時)與水的顯熱相結合來蓄冷，以低溫冷凍水形式儲存冷量，并在用電高峰時段(高電價時)使用儲存的低溫冷凍水來作為冷源的空調系統(tǒng)。
三、實施水蓄冷時的基本條件
1、有可執(zhí)行峰谷電價的供電政策或有對蓄能優(yōu)惠的電價政策。
2、以冷凍水為冷源的電制冷空調系統(tǒng)，低電價時段有空余的制冷機組作蓄冷用。
3、建筑物中具有可利用的消防水池或可建蓄水池的空間(綠地、露天停車地下，空閑地或可作水池的地下室等)。
四、溫度分層型水蓄冷原理
冷量儲存的類型有溫度分層型、多水池型、隔膜型或迷宮與多水池折流型等。實踐證明，相對其它類型，溫度分層型(垂直流向型)最簡單有效。溫度分層型水蓄冷是利用水在不同溫度時密度不同這一物理特性，依靠密度差使溫水和冷水之間保持分隔，避免冷水和溫水混合造成冷量損失。水在4℃左右時的密度最大，隨著水溫的升高密度逐漸減小，利用水的這一物理特性，使溫度低的水儲存于池的下部，溫度高的水位于儲存于池的上部。
設計良好的溫度分層型水蓄冷池在上部溫水區(qū)與下部冷水區(qū)之間形成一個熱質交換層。一個穩(wěn)定而厚度小的熱質交換層是提高蓄冷效率的關鍵。
為了在蓄水池內垂直方向的橫斷面上，使水流以重力流或活塞流平穩(wěn)地在整個斷面上均勻地流動并平穩(wěn)地導入池內(或由池內引出)，在上部溫水區(qū)與下部冷水區(qū)之間形成并保持一個有效的、厚度盡可能小的熱質交換層，關鍵是在蓄水池內的上下部設置相同散水器，以確保水流在進入蓄水池時滿足佛雷得(Frande)系數(shù)，使得水流均勻分配且擾動最小地進入蓄冷池。散水器的設計及施工是溫度分層型水蓄冷的關鍵技術。
五、水蓄冷技術特點
1、獲取分時供電政策的電價差，“高拋低吸”，大量節(jié)省運行電費。
2、節(jié)約電能
A、年總的開機臺時數(shù)少于常規(guī)系統(tǒng)；
B、當夜間蓄冷時，氣溫降低，冷卻效果提高，機組處于高效運轉，效率可提高6-8%，空調系統(tǒng)總的節(jié)電率不低于10%。
3、由于夜間已蓄冷，白天在突然停電時，只需較少的動力驅動水泵和末端空調馬達，即可維持空調系統(tǒng)供冷。
4、提高了空調的品質，即需即供，供冷速度快�？砂葱枵{節(jié)供冷量，對供冷量的調節(jié)快捷而方便，系統(tǒng)運行穩(wěn)定、安全。
5、適用于空調系統(tǒng)的擴容改造，可不增加制冷機組容量而達到增加供冷量的目的，只需在原系統(tǒng)中添加水蓄冷設備和所需的管路即可，對原有系統(tǒng)沒有任何影響。
6、對于新裝系統(tǒng)，可以減少裝機容量，節(jié)約機組和配電設施的投資。
7、可利用消防水池以及現(xiàn)有的蓄水設施或建筑物地下室等作為蓄冷池。
8、蓄冷池可實現(xiàn)蓄熱和蓄冷雙重用途。
9、與常規(guī)空調一樣，操作和維修方便，操作人員無需專門技術培訓。
系統(tǒng)運行原理說明：
一、蓄冷過程：蓄冷罐、V13、蓄冷水泵、V12、2號冷水機組、V11、V14、蓄冷罐(V3、V4、V7、V9關閉)。
二、蓄冷罐放冷過程：蓄冷罐、V14、V9、2號冷凍水循環(huán)泵、V5、分水器----集水器、V7、V13、蓄水罐(V11、V12關閉)。
三、在蓄冷過程中，可以啟動1號冷凍循環(huán)泵，一號冷水機組可以向用戶供冷，蓄冷和主機向用戶供冷是兩個獨立的環(huán)路，相互沒有影響。
四、蓄冷罐與主機聯(lián)合供冷：在蓄冷放冷時，可以啟動1號冷凍循環(huán)泵，一號冷水機組聯(lián)合向用戶供冷。
(10)傳感器的故障診斷與報警。
(11)手/自動切換及現(xiàn)場手動控制。
(12)歷史數(shù)據的適時采集與曲線圖記錄并儲存。
(13)電動閥調節(jié)與閥位顯示。
(14)蓄能、放能量的累計。
節(jié)能案例：
可口可樂裝瓶商生產(東莞)有限公司(水蓄冷用于飲料廠案例)
項目概況：
可口可樂裝瓶商生產(東莞)有限公司廠房、宿舍、倉庫共占地面積為五萬一千一百三十九平方米，建筑面積共四萬五千平方米。主要是工藝用冷，24小時供冷，全年供冷天數(shù)約為340天。目前制冷站可用配置有158RT×2臺，95RT×2臺，311RT×2臺。預計尖峰負荷為1128RT，冷凍水出水8℃，回水一般為15℃。晚上通過增加一臺機組建設水蓄冷系統(tǒng)。
水蓄冷改造方案：
利用新增一套制冷設備(400RT)，新建1個有效容積1170m3的蓄冷水池。
水池蓄冷溫差為8.3℃(5～13.3℃)，系統(tǒng)最大蓄冷能力為3200RTh，蓄冷密度約2.74RTH/m3。夜間低谷蓄冷時間為8小時。系統(tǒng)滿負荷時，由于夜間所蓄冷量在上午高峰用電時就全部放完，因此在平段用電時再蓄冷7小時用于晚上高峰放冷；在最冷季節(jié)低谷蓄冷則可用于高峰和平段放冷。蓄冷池建在機房邊的草坪底下，建成后將草坪恢復原狀。
水蓄冷改造效果：
項目建設后，每年可以減少95萬KWh的高峰用電，增加10.1萬KWh平段用電量，增加83萬KWh低谷用電量。年節(jié)約電費超過60萬元，節(jié)省率達23.1%。基本上3年內收回成本。
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