冰蓄冷低温送风空调系统的节能特点及应用

【摘要】冰蓄冷与低温送风相结合能很好的实现空调系统的节能，本文首先介绍了冰蓄冷与低温送风系统结合的情况，并分析了冰蓄冷低温送风系统的优点和节能特点，最后就冰蓄冷低温送风空调系统的节能优化设计方法提出了自己的一些看法。

【关键词】冰蓄冷低温送风；空调系统；节能

中图分类号： TE08 文献标识码： A 文章编号：

引言

冰蓄冷技术是80年代国外发展起来的一项新技术。众所周知，冰蓄冷空调是利用夜间电网低谷时间(同时也是空调负荷很低的时间)，制冷主机制冷并由蓄冷设备将冷量储存起来，待白天电网高峰用电时间(同时也是空调负荷高峰时间)，再将冷量释放出来满足高峰空调负荷的需要或生产工艺用冷的需求。这样制冷系统的大部分耗电发生在夜间用电低峰期，而在白天用电高峰期只有辅助设备在运行，从而实现用电负荷的“移峰填谷”，为业主带来更多的经济效益，改善用电结构和电厂发电机组的运行状况，减少对矿物燃料的消耗和运行效率低的调峰电站的投入。

1冰蓄冷与低温送风系统相结合介绍

1.1 系统介绍

冰蓄冷的融冰温度可在2℃左右或更低，即使通过板式热交换器进行换热，仍然可以获得3℃左右的空调冷冻水。低温送风系统的送风温差可达13～20℃，冷冻水温差可达10～16℃。相对于常规空调5℃水温差和10℃送风温差，系统的风量和循环水量可以大幅减少。从而使系统的设备、机房面积、电力需求、维修更换费用等均减少，降低了系统的初期投资。另外，低温送风使室内空气的去湿能力加强，提高了热舒适性，并有利于抑止细菌的繁殖，改善了空气的品质。

1.2 低温送风系统分类

低温送风系统按送风温度的高低可分为三类：

(1)超低温送风。送风温度为4～6℃。由于需要特制的风口，较少推广应用。

(2)8℃低温送风。送风温度为6～8℃。通常与冰蓄冷技术紧密结合，能获得较好的空调效果和经济效益，得到了推广应用。

(3)10℃低温送风。送风温度为9～12℃。可与冰蓄冷或常规空调结合，较灵活，但获得经济效益小，较少推广应用。

1.3 与常规系统的区别

低温送风和常规系统的区别见表1。

表1冰蓄冷两种不同应用形式的区别

2冰蓄冷低温送风系统的优点

2.1节省初投资

因空气处理机、风机、冷冻水泵和水管管径尺寸减小,虽然低温送风要增加冷却盘管、末端装置和管道保温的投资,但总投资比常规空调节省。如送风温度为7℃时,风管尺寸减少30%~36% ,处理机尺寸减少20%~30%,风机功率减小30%~40%。另外,用“移峰填谷”减少高峰电力需求,从而减少了输配电设备投资和增容费。

2.2节省电量

主要受当地电价影响,尤其是高峰期用电,年运行费可降低18%~28%,同时制冷机、水泵、冷却塔以及风机等的耗电量均减少。在分时电价区,空调运行费用有较大降低,若峰谷价差相差两倍,费用可节省50%~70%。某商务会馆在空调系统改造中采用了蓄冰低温系统,两台1056kW螺杆压缩式制冷机,54个蓄冰缸(总容量为124GJ)储存75%的设计空调负荷,可移负荷1200kW,每年可节省电费60~80万元,经济效益显著。

2.3 占用空间减少

可降低房间层高,节省建筑空间和工程造价。因为低温送风风管比常规风管小,需安装风管的房间顶部空间高度至少可以减小90~185mm,建筑工程造价可减少3.76%~13.6%。

3节能特点分析

从大的方面说，有以下几点效益：

（1）均衡电网峰谷负荷。我国大城市电网峰谷差约为20％--25％(50 kWh-80kWh)。利用削峰补谷相当于扩大了电厂的建设。它不仅可节约电厂的投资，减少对农田的侵占以及火力发电引起对环境的污染，而且对电容紧张单位，利用夜间制冷可以节省大最的增容费。我国在大部分地区已开始实现了分时电价的政策，用户从中可节省电费20％～30％。

（2）制冷设备容量是根据最大设计负荷来确定的，实际上最大设计负荷的运行时问只有10％。采用冰蓄冷后装机容量可减少30％～70％，从而制冷机可以常在设计工作点下持续运行，避免了间歇运行或采用能量凋节方法所引起的能量损失。

（3）实现冰蓄冷空调之后，可以采用低温、大温差送风。空调冷水量及送风量将大为减少。制冷设备、冷却水塔、水泵和风机的容量以及附件等也相应减少，与传统空调相比，其系统的设计和用冷情况可节能5％--45％。

（4）冰蓄冷是同时利用水的显、潜热进行蓄冷的。由于蓄冷密度大，其温度几乎恒定。冰蓄冷槽的容积只是水蓄冷槽的10％～30％。因而冷损失也小于20％--25％。

4冰蓄冷低温送风空调系统的节能优化设计方法

4.1冰蓄冷低温送风空调系统核心设计原则

(1)冷媒蒸发温度要高,蒸发温度每降低1℃,主机平均耗电量要增加3%;(2)IPF值(即结冰的体积占储冰槽内体积之比)要高,热损失减少,一般其值在30%以上为可行;(3)储冰槽体积要小,占地要少,原则上占地体积以不超过10m3/100RT为宜;(4)价格要便宜,一般认为造价在3年内能回收,视为可选用,2年内回收应该采用,1年内回收绝对要用;(5)使用寿命要长,我国审计固定资产报销年限15年,国际上20年,美国标准25年,故至少要15年以上使用寿命期才符合实际要求;(6)融冰及结冰速率要快;(7)系统必须安全可靠;(8)故障要少,维护要简单方便;(9)主机选用双工况螺杆式冷机为主,离心机为次, 在不得已情况下使用活塞式冷机,同时主机要能直接供给系统的冷气;(10)系统运行效率要高,其COP值不低于2.5。

4.2低温送风末端装置系统的设计

低温送风设备的冷却盘管一般需要8~12排管。迎面风速一般取1.8~2.3m/s,极限为2.8 m/s,载冷剂进口温度宜在7℃左右。风机选型方法与常规送风相同,按抽出式配置的风机必须考虑温升(风机温升一般为1.3~1.8℃),而按压入式配置的风机则不计算温升。因送风温度较低,一次送风量小,稍不注意即可能发生送风装置表面凝露,而低温空气易于下沉,使人有吹冷风感而不适。为此,应采取如下措施:

(1)将低温一次风送入房间以前,在诱导混合风箱内按一定诱导比(0.3~0.7)与室内空气相混合。(2)采用专用散流器直接将一次风送入室内,这种专用散流器有别于常规送风散流器的地方是贴附诱导性能很好,当低温一次风送出速度较低时,也不会发生下沉现象。(3)送风系统采用软启动方式,即启动时,逐渐降温,待室内露点温度低于散流器外表面温度时,才进入正常运行。(4)风管及其保温要求:低温送风的风管较小,允许更灵活地确定风管尺寸,圆风管摩擦阻力小,易于安装,不易漏风,噪声小,造价低;矩形风管的宽高比尽可能小,以减少摩擦力和降低初投资费用;应尽力防止风管漏风处产生凝露现象,尤其避免漏风点出现在靠近房门附近。

4.3冰蓄冷低温送风系统自动控制装置

低温送风空调系统因其独特性,手动控制难以发挥其优点,故需专门的自动控制系统。当前多采用DDC(直接数字控制)带中央程序控制的微电脑控制系统,它能满足特殊控制要求,并能发挥低温送风的全部效益:(1)因周围空气的温度比房间内空气温度高,当无人使用时空调系统已停止运行,室内空气温度会提高,用DDC系统可根据回风露点控制再启动时送风温度,避免末端装置出现凝结露水;(2)提高温度设定值,用DDC系统可根据回风的露点温度,重置每个可保证舒适的室内干球温度设定值;(3)按照卫生条件和节能要求,DDC系统可根据回风中CO2的浓度来保证室内实有人数所需新风量。

结束语

冰蓄冷空调技术可大量节约能源，低温送风空调系统又可在给定的温度下降低室内的相对湿度，明显改善室内空气品质，使人感觉更加凉爽、干燥和舒适，因此冰蓄冷低温送风空调系统有广阔的发展前景。

参考文献

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