空调冰蓄冷设计

· 42· 2001年第6期 空调冰蓄冷 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 李宜浩☆ 朱玉玫 孙照明 (山东省建筑设计研究院) (济南市热力工程公司) (济南市建设设备安装有限责任公司) [摘要] 从经济技术两个方面，着重介绍了冰蓄系统的特点，分类及其应用，并给出空调蓄冷设 备选择的方法。 [关键词] 间歇空调 峰谷电价差 蓄冷系统 低温送风 1 蓄冷的必要性 在现代化的大型建筑内，中央空调的耗电量约 占建筑物总耗电量的40％一50％，建筑物一天内实 际负荷变化很大，传统的冷热源设备是按峰值负荷 选定的，故这些设备在大部分情况下，均在部分负荷 下运行。空调系统中恰当地采用蓄冷技术，可减少 冷热源设备的初投资，在电力公司为转移负荷而制 定的高峰、低谷电价差下，可减少可观的电费，获得 很大的经济效果。对用户来说，蓄冷系统投资的增 加可通过用户自身电费的节约来补偿。 因此，对间歇空调以及峰谷负荷差较大的连续 运行空调系统，尤其对空调峰值负荷与电网峰值负 荷同时或接近同时出现时的建筑物，在通过经济技 术上可行性分析后，应考虑采用蓄冷系统。 蓄冷系统分水蓄冷和冰蓄冷，但由于水蓄冷需 要较大的蓄冷水池，冷损失也较大，并且冷冻水高度 的提升能耗也大，故水蓄冷系统的应用在很多情况 下受到限制。因此，本文着重讨论冰蓄冷。 2 冰蓄冷系统 2．1 蓄冰系统特点：冰蓄冷就是将水制成冰储存冷 量。与水蓄冷相比，冰蓄冷不仅利用了水几度温差 的蓄冷量(4 18Ⅺ／ )，而且还利用了其融解热 (335脚／kg)，从而使蓄冷能力提高 l0—20倍，不仅 使蓄冷所需之体积大大缩小，而且冷损失也大大降 低。冰蓄冷还为采用低温送风以及闭式水系统，创 造了极有利的条件，这对高层建筑采用冰蓄冷进行 节能具有特殊的意义。 2 2 冰蓄冷的分类极其应用： 2 2 1 按蓄冷方式分： 锰藕管聂 ：轰毫 6。 65年生，工程师，山东省建筑设计研究皖， ∞叭 2．2．1．1 部分蓄冷：仅仅满足高峰制冷负荷，并需 要冷水机组协同运转。显然，由于部分蓄冷量仅需 补足高峰制冷负荷，因此其空调制冷设备、蓄冷容量 均较小，并且其 日间是以空调工况运行(冷冻水 7／ l2℃，冷却水32／37℃)，故其制冷设备性能系数 COP 值高。因此，部分蓄冷其综合首次投资和运行费是 最经济的，所以设计者应优先采用部分蓄冷方式。 2．2．1．2 全蓄冷系统：必须在夜间或非尖峰时间内 制造全部 日间负荷的冰容量。因此，这种系统制冷 及蓄冰容量大，初投资高，又因为机组都是在制冰工 况下运行，故其制冷设备性能系统 COP值低，因此， 这种系统只适用于每天的供冷时间较短，如体育馆、 大会堂、独立的餐厅等建筑物，并且当地的峰谷电价 差在3比1以上的低峰值能量廉价的地区。 2．2．2 按制冰方式的不同分类： 2．2．2．1 直接蒸发冰蓄冷系统：氟里昂直接蒸发式 蓄冷是由冷媒管道直接制造冰，盘管外表形成50— 75-m 厚的冰层，日间供冷时，冰的熔解是由外至 内，在夜间制冷时这种溶解法内部的冰水很快结冰， 或因上次未全部溶解而使冰附在管外壁，这种蓄冰 通过管道外表上的冰使冻水结成冰。这一制冷方式 需要控制冰的厚度不超过50 II】I】 左右，否则因冰层 热阻大，冷媒的传热受到影响，导致机组自动停止或 爆裂。另外对直接蒸发系统，当蒸发器结冰时，压缩 机吸气温度较低，单位制冷量的耗电量增加。 2．2 2 2 盐水间接冷却蓄冰系统：盐水不冻液蓄冰 则是将冰桶与蒸发器分开，因此制冷时的运作不会 影响蒸发器。盐水不冻液间接冷却虽增加盐水输送 部分费用，但系统整个 COP较高，长期运转费用会 降低。因此，笔者建议，在条件具备时，应优先采用 间接冷却制冰。 维普资讯 http://www.cqvip.com 建筑热能通风空调 ·43· 3 空调蓄冰在高屡建筑中的应用： 因城市用地紧张，促进了高层建筑的发展，因此 有必要探讨一下蓄冷系统在高层建筑中的应用问 题。 首先，由于高层建筑单位面积造价高，因此水蓄 冷因其体积庞大，占据建筑空间大，冷损失大，这些 致命的弱点，使在高建筑中的应用受到限制，相比之 下，就蓄冷对高层空调建筑，有着特别重要的意义。 3．1 冰蓄冷设备体形小，一般比水蓄冷节约建筑面 积和空间70～8o％左右。制冷设备规模大大缩小， 蓄冰槽容积仅为蓄冷水池的 1O～30％左右。 3 2 由于冰蓄冷空调系统中冷水水温特别低(约 2't2左右)，可采用低温送风一大温差送风。因而使 送风温差为／'Is=27—19=8't2时，冰蓄冷空调系统 的送风温差可达／'Is⋯27 14 13℃以上，送风量可 减小 40％左右。 3．3 采用低温送风时，还可降低空调房间的相对湿 度，在相对湿度 35—45％的典型情况下，干球温度 可在一般室内舒适温度的设定点上提高 l～2℃，而 居住者同样会感觉舒服。这种效果可在制冷的能量 上减少5—10％。如图(1)。 3 4 对于冰蓄冷空调系统，由于冷水水温特别低 (约 2℃左右)，可以通过热交换器，形成闭路空调水 系统，避免了开式水系统由于水的高度提升而损失 的能量，从而大大节约能量。图(2)、(3)是高层建筑 闭式水系统与开式水系统的对比。 }j 图 l 低温送风 4 蓄冷空调设备选择： 4．1 制冷设备选择： 4．1．1 制冷机的选择： 4 1．1．1 蓄冷建筑物标准天的总冷量Q (KJ)N确 定：根据建筑所在地区采用微机软件可计算出标准 天24小时显热和潜热负荷之和，即Q0(KJ)。 螈 一坎暮 图3 闭式水系统 4．1．1．2 冷水机组的额定制冷量 (KW)： qc=Q ／[36(Xl(Ctr~+ )] [KW] 式中 qc一冷水机组的额定制冷量 qc(kw)：即冷冻 水7／12'E，冷却水32／37~C时的制冷量。 cr一冷水机组在制冰温度时的制冷量与空调 额定制冷量之比。一般在 0．62～0．8左 右，详查阅厂商提供的冷水机组制冷量 修正系系数。 一 冷水机组在“制冷工况”下的制冷量与空 调额定制冷量之比，一般在 1左右，详请 查阅厂商提供的冷水机组冷量修正系 数。 (下转58页) 维普资讯 http://www.cqvip.com · 58 2(301年笫6期 的降低。当住宅的耗热量指标从实施建筑节能前的 31． 68W／m~ ，降低到不超过20．6W／~F即降低了35％以后，不能 设想单位建筑面积的供暖费用可不相应降低。天津市巳将 供暖费用 由 18．5元／ ，下调至 15．4元／ ，也只是下调 了 17．7％。如果热效率明显高于各种形式的分户独立热源的 集中供暖，供暖费用反而居高不下，甚至与电直接供暖不相 上下，集中供暖的前景就岌岌可危了。 因此，分户热计量除了要改变传统的住宅供暖设计方法 和室内系统制式、供热管阿和热源系统外，对供暖部门的供 热质量、运行和经营水平，会有更高的要求，提出了许多深层 次的难点。弄得不好 ．经营效益有可能会明显下降，供暖部 门应有适当的忧患意识，积扳启动降低运行成本和提高效率 的技术准备和改造工作，尽快完善有关环节的配套技术和管 理 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 。 Aralysis to Questions About Household Mefeting in Central Heating Systems 毋 ZhangXibu and Yon WeiLe~ Abstract Household metermgs in central heating systems has come into practice．However ifisn’t comid— eredto beintegratemadmafurein conception，if has other somethingto betreafed tll c uy andtobe COl"一 rccf~ ，This paper analyses many auesfiom about flais． Keyword Central heating residence，household heat—nmtering． (上接第 43页) q一制冰小时数。 r 一制冷小时数。 4．1 1．3 制冷机的选择： 计算出冷水机组的额定制冷量后，就可根据厂商提供的冷冻 水7／12~C，冷却水 32／37'E条件下制冷机的制冷量选到合适 的制冷机 4．1．2 制冷系统的其它附属设备的选择：选择方式与常规 空调制冷系统类似，不再赘述。 4．1 3 蓄冰容器的选择： 4．1．3．1 蓄冰池容积：v1= ／[(0 △Ac+PI (IPF)] (m3) 式中 、1l一蓄冰池的容积(m)； Qk=3600 cj ，蓄冰池蓄冷量(KJ)； 一 水的比热KJ／ ； p_一水的密度ks／ ； p厂_冰的密度k ／ ； rl一冰的溶解热 I(|／ ； △ c^一蓄冰池的利用温差(cc，一般为 1o～12~C) Ⅱ卜 制冰率(％，一般取 30～柏％)。 4．1 3．2蓄冰桶的数量： 蓄冰桶的数量：N=Qf／ (个) 一 蓄冷量(KJ)； 每个球桶的蓄持容量(KJ／+)由厂商样本查到。 5 结论 5．1 空调蓄冷是一项十分重要的节能措施，它不仅 有很大的节能效果和经济效益，而且还可均衡电网 峰谷差，提高电能和发电设备效益，缓解电力紧张状 况，具有很大的国民经济意义。 5．2 在进行空诃蓄冷设计时，对具体情况要经过经 济的、技术的手段，进行具体分析。根据国外经验及 国内近几年的应用情况，从经济上考虑。当峰谷电差 价在2比1时，就可考虑采用蓄冰系统。 BEE Design of Cool Thermal Storage For The Air conditioning Abstract This article explains the Characteristics，classifications and apIlicadons of the ice storage in e— conomy and【ech∞l0gy，provides the method t0 chose the method of cool thermd storage for air conditioning KWwoml intemaitlent air comditioning，electricity price between peak and valley，cool thermal storage system，cold air distribution 维普资讯 http://www.cqvip.com