冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的措施有哪些

1冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.1空調(diào)負(fù)荷計(jì)算

采用“冷負(fù)荷系數(shù)法”，分別計(jì)算出圍護(hù)結(jié)構(gòu)、照明、設(shè)備、新風(fēng)等各項(xiàng)逐時(shí)冷負(fù)荷(每日24h的逐時(shí)冷負(fù)荷)，并準(zhǔn)確提供典型設(shè)計(jì)日的日負(fù)荷圖。

1.2蓄冰系統(tǒng)選擇

1.2.1蓄冷模式選擇

(1)全蓄冷式：蓄冰時(shí)間與空調(diào)時(shí)間完全分開(kāi)，設(shè)計(jì)日電力峰段的總冷負(fù)荷全部由蓄冰裝置提供。這種運(yùn)行方式多用于間歇性空調(diào)場(chǎng)合，如體育館、影劇院、寫(xiě)字樓等，但其制冷器容量大，初投資費(fèi)用高[1]。

(2)部分蓄冷式：設(shè)計(jì)日電力峰段的總冷負(fù)荷，一部分由蓄冰裝置提供，另一部分由制冷機(jī)承擔(dān)，這種方式既能降低初投資，又能節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用,因此被廣泛應(yīng)用于各種工程項(xiàng)目中。

1.2.2蓄冷主機(jī)選擇

根據(jù)所選定的蓄冷模式來(lái)確定蓄冷主機(jī)容量，全蓄冷式由于電力峰段的總冷負(fù)荷全部由蓄冷裝置提供。因此主機(jī)所需容量大，部分蓄冷式主機(jī)容量則要小許多，但部分蓄冷式主機(jī)選擇時(shí)，還要充分考慮和分析蓄冷比例。蓄冷比越大，蓄冰主機(jī)容積越大，運(yùn)行費(fèi)用越高；蓄冷比越小，蓄冷優(yōu)越性不明顯，且相應(yīng)的制冷機(jī)容量越大。因此，必須選擇合適的蓄冷比，才會(huì)實(shí)現(xiàn)既節(jié)能又節(jié)省初投資的最佳效果。一般，最佳蓄冷比以30%～70%為宜?？照{(diào)蓄冰系統(tǒng)用冷水機(jī)組需要適應(yīng)空調(diào)工況和蓄冰工況，在設(shè)計(jì)蓄冰空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)掌握冷水機(jī)組在不同工況下運(yùn)行時(shí)的制冷量變化，制冷機(jī)容量也應(yīng)考慮5%～10%的余量。此外,必須確定蓄冰期載冷劑的供水溫度[2]。

1.2.3蓄冰裝置的選擇

據(jù)所選蓄冰主機(jī)容量及蓄冷比,可按下式計(jì)算蓄冰裝置容量:

Qx=Q?n?β,(1)

中:Qx為蓄冰裝置容量，kW?h；Q為空調(diào)工況下主機(jī)容量，kW；n為蓄冰小時(shí)數(shù)，h；β為蓄冷比。

2冰蓄冷空調(diào)設(shè)計(jì)中的幾種節(jié)能優(yōu)化措施

空調(diào)冰蓄冷系統(tǒng)能很好地實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)“移峰填谷”作用，從而可以獲得由電價(jià)差帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益。然而，冰蓄冷系統(tǒng)的初投資較常規(guī)空調(diào)高許多，成為制約其發(fā)展的重要因素之一。如何使其最大限度地發(fā)揮節(jié)能優(yōu)勢(shì)，從而能更快地回收初期投資，是冰蓄冷空調(diào)技術(shù)及設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵所在。鑒于此，筆者總結(jié)了以下一些行之有效的節(jié)能優(yōu)化措施。

2.1降低送風(fēng)溫度

將空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)溫度由常規(guī)的12℃降為4～12℃[3],使得相同冷負(fù)荷下的送風(fēng)量減少,從而減少風(fēng)機(jī)運(yùn)行所消耗的功率，使系統(tǒng)節(jié)約能耗且運(yùn)行費(fèi)用降低。由流體力學(xué)風(fēng)機(jī)功率公式可推導(dǎo)得出，風(fēng)機(jī)所耗功率會(huì)隨送風(fēng)量減少呈三次方下降。此外，送風(fēng)量的減少意味著送風(fēng)管道尺寸的減小，從而使系統(tǒng)初期投資降低。由此可見(jiàn)，降低送風(fēng)溫度可以使冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)“移峰填谷”的同時(shí)更具節(jié)能性,且能降低系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用和初投資，實(shí)現(xiàn)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。使用該措施需要注意:由于送風(fēng)溫度降低和送風(fēng)量減少，若直接進(jìn)入空調(diào)區(qū)域,容易發(fā)生送風(fēng)裝置表面凝露,且低溫空氣會(huì)使人身上的溫差過(guò)大而產(chǎn)生不適。因此,必須采取特別的措施來(lái)有效地避免這種情況。譬如采用誘導(dǎo)器混合風(fēng)箱向室內(nèi)送風(fēng),用專(zhuān)用散流器向室內(nèi)送風(fēng)等。另外,還要對(duì)管道保溫材料及保溫層厚度等加以研究,做好風(fēng)管保溫,以防水蒸氣凝結(jié)帶來(lái)的損失。

2.2增加熱回收裝置

空調(diào)系統(tǒng)排風(fēng)中的余熱直接排放到大氣中，既造成城市的熱污染，又浪費(fèi)了熱能。如果將排風(fēng)中的余熱(余冷)加以回收再利用，如加熱生活熱水、處理新風(fēng)等,則可提高系統(tǒng)的整體能源利用率，達(dá)到節(jié)能的目的，同時(shí)又可降低機(jī)組負(fù)荷,節(jié)省初期投資。熱回收裝置可分為兩大類(lèi):全熱回收裝置和顯熱回收裝置，全熱回收裝置用具有吸濕作用的材料制作，既能傳熱又能傳濕，可同時(shí)回收顯熱和潛熱；顯熱回收裝置則用不含吸濕作用的材料制作，只能傳熱，不能傳濕,只能回收顯熱。在設(shè)計(jì)中,對(duì)全熱回收裝置和顯熱回收裝置的選擇應(yīng)因地而宜，研究表明,廣州、深圳等冬冷夏熱且全年濕度較大的城市,全熱回收裝置的熱回收效果要高于顯熱回收裝置。而像哈爾濱、沈陽(yáng)等北方城市,則顯熱回收效果要比全熱回收效果好。因此,在設(shè)計(jì)中要結(jié)合各地氣候條件綜合考慮；另外,如果全熱回收裝置排風(fēng)道與送風(fēng)道之間不嚴(yán)密,可能出現(xiàn)送排風(fēng)滲混的情況。因此,當(dāng)排風(fēng)中存在有毒、有害氣體時(shí),不宜采用全熱回收裝置。

2.3采用熱管技術(shù)

熱管作為傳熱元件，因其優(yōu)良的傳熱特性，越來(lái)越多地被推廣應(yīng)用到各種項(xiàng)目工程中。將熱管應(yīng)用于冰蓄冷系統(tǒng)中,可以改善冰蓄冷空調(diào)的傳熱性能,提高能源的使用效率[4]。

2.3.1直接式熱管冰蓄冷

將熱管冷凝段置于制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器中,熱管的蒸發(fā)段置于蓄冰池中直接蓄冰,稱(chēng)為直接式熱管冰蓄冷系統(tǒng)。這種系統(tǒng)由于熱管自身有熱變換功能,因而克服了由管長(zhǎng)引起的制冷劑壓力降低及回油難、因管路腐蝕而發(fā)生制冷劑泄漏現(xiàn)象等缺點(diǎn),融冰過(guò)程由外向內(nèi)融化,溫度較高的冷凍水回水與冰直接接觸,可以在較短的時(shí)間內(nèi)制出大量的低溫冷凍水,提高了能源的利用效率,因此特別適用于短時(shí)間內(nèi)要求冷量大、溫度低的場(chǎng)合。該系統(tǒng)存在的問(wèn)題主要有:若儲(chǔ)存的冰沒(méi)有完全融化而再度制冰,則會(huì)增加制冷設(shè)備電耗量；系統(tǒng)的設(shè)計(jì)安裝難度較大。

2.3.2間接式熱管冰蓄冷

采用二次冷媒將制冷系統(tǒng)與蓄冷系統(tǒng)進(jìn)行連接，熱管蒸發(fā)段置于蓄冷池中，冷凝段置于蓄冷池之上。二次冷媒經(jīng)制冷機(jī)組蒸發(fā)器降溫后流經(jīng)熱管冷凝段進(jìn)行換熱,利用熱管高效的傳熱特性對(duì)蓄冷池直接蓄冷。采用熱管技術(shù)在設(shè)計(jì)研究中應(yīng)當(dāng)注意:在熱管冰蓄冷過(guò)程中，冰直接凝固在熱管上，隨著冰層厚度增加，傳熱熱阻加大,將導(dǎo)致結(jié)冰速度緩慢，降低能源的使用效率；若能使熱管在結(jié)冰達(dá)到一定厚度后冰層自動(dòng)從熱管蒸發(fā)段脫落，使熱管總是維持在一個(gè)傳熱熱阻較小、換熱性能較高的水平,這樣將會(huì)顯著提高整個(gè)蓄冷系統(tǒng)的效率,減少設(shè)備投資容量,也更為節(jié)能。