羅良宜:丁烷冰漿蓄冷技術(shù)
- 作者:
- 安徽新天源建設(shè)咨詢有限公司
- 最后修訂:
- 2020-10-29 15:55:39
摘要:
美國早在1930年就開始把冰蓄冷應(yīng)用在空調(diào)系統(tǒng)。到20世紀(jì)80年代初,冰蓄冷開始得到廣泛應(yīng)用。20世紀(jì)90年代,日本開始大力發(fā)展冰蓄冷,并使之迅速替代了水蓄冷在蓄冷領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。除美國、日本之外,在英國、加拿大、德國、澳大利亞等國,冰蓄冷技術(shù)都得到了廣泛應(yīng)用。我國對冰蓄冷的發(fā)展始于20世紀(jì)80年代中期,現(xiàn)在,國內(nèi)對冰蓄冷系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用越來越廣泛,技術(shù)逐漸成熟并在某些方面達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。
冰蓄冷是指在制冷負(fù)荷較低或用電低谷、廉價電費時段制冰蓄冷,在制冷負(fù)荷較高或用電高峰與平價時段融冰釋冷,滿足制冷負(fù)荷需求。冰蓄冷在蓄冷分類中屬于潛熱蓄冷,相對于水蓄冷等顯熱蓄冷方式,單位體積的蓄冷容量大,蓄冷設(shè)備體積小,占地面積小,保溫面積小,整體能量損失小。
冰蓄冷的作用:
1、既削峰又填谷,顯著改善國家用電結(jié)構(gòu)
日益增長的空調(diào)尖峰電力需求是現(xiàn)有發(fā)電及電力輸送設(shè)備低效浪費的主要原因,應(yīng)用冰蓄冷技術(shù),可以在夜間填谷滿負(fù)荷運行制冷機組,將常規(guī)用電負(fù)荷從白天的高峰期移入夜間的低谷期,起到電池的作用而沒有電池及電力設(shè)備昂貴投資而且沒有電池充放電損失,綜合效率提高20%以上,一舉多得,將對電力供應(yīng)和國民生產(chǎn)帶來顯著的社會效益,綜合效果比電池蓄能更高,高效冰蓄冷技術(shù)應(yīng)用應(yīng)該成為國家能源戰(zhàn)略。
2、減少制冷機組容量,提高制冷效率
由于一般制冷設(shè)備容量都是根據(jù)最高制冷負(fù)荷設(shè)計的,而制冷高負(fù)荷期相對整個制冷周期又較短,故此,多數(shù)制冷機組的負(fù)荷率都較低,效率較低。采用冰蓄冷后,尤其是制冷負(fù)荷比較集中或波動較大的場合,制冷機組裝機容量可大幅減小。又由于蓄冰時制冷機組滿負(fù)荷運行,現(xiàn)有運行狀況可得以改善,提高制冷效率,降低能耗,整個制冷系統(tǒng)運行狀態(tài)將更加穩(wěn)定。而且,夜間環(huán)境溫度的降低(晝夜溫差一般5-100C)會使制冷設(shè)備的制冷量也有所提高、能耗有所降低。
3、經(jīng)濟(jì)效益顯著,用戶省錢看得到
采用冰蓄冷,不僅由于減小制冷機組裝機容量而減小電力設(shè)備投資,如變壓器、配電柜及自備發(fā)電設(shè)施等,整套制冷系統(tǒng)的輔助設(shè)備及輔件也都減小,制冷機房面積減小。綜合比較后,相對于常規(guī)設(shè)備配置,冰蓄冷系統(tǒng)的初投資不增加甚至可以減少。按電力公司分時計價的電價結(jié)構(gòu),設(shè)計合理的模式運行冰蓄冷系統(tǒng),電費節(jié)省可觀;制冷設(shè)備總體配置減小,制冷系統(tǒng)運行維護(hù)費用降低;緊急停電時自備發(fā)電量很少,節(jié)省了高額的自備發(fā)電費用;由于融冰時溫度較低,配合大溫差系統(tǒng)時,空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備、風(fēng)道投資降低可觀。長年運行,企業(yè)用戶綜合運營成本將大幅降低,經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。
4、節(jié)能減排,符合國家大政方針
由于冰蓄冷對空調(diào)電力使用的“既削峰又填谷”,使整個電網(wǎng)負(fù)荷趨于均衡化,夜間電站發(fā)電量使用率大大提高,減少了低谷電力的浪費,等效于節(jié)省了能源、減少了二氧化碳溫室氣體和硫化物等污染性氣體的排放。
各種常用蓄冷技術(shù)與常規(guī)冷水機組空調(diào)對比
水蓄冷 | 盤管蓄冰 | 冰球蓄冰 | 動態(tài)片冰 | 過冷水冰漿 | 丁烷冰漿 | 冷水機組 | |
效率 | 高 | 低 | 低 | 較高 | 較高 | 高 | 高 |
體積 | 大 | 小 | 較小 | 小 | 小 | 小 | 小 |
投資 | 較大 | 較大 | 大 | 大 | 較大 | 小 | 小 |
電費 | 較省 | 較省 | 較省 | 較省 | 較省 | 省 | 多 |
維護(hù) | 易 | 難 | 較難 | 難 | 較易 | 易 | 易 |
競爭門檻 | 低 | 較低 | 高 | 較高 | 較高 | 專利 | 低 |
適用性 | 窄 | 窄 | 廣 | 廣 | 廣 | 廣 | 廣 |
競爭優(yōu)勢 | 成熟 較省電費 | 成熟 較省電費 | 成熟 較省電費 | 應(yīng)用廣 較省電費 | 易維護(hù) 較省電費 | 省投資 省電費 | 成熟 |
缺點 | 體積太大 | 低效、難維護(hù) | 低效、投資大 | 投資大、難維護(hù) | 過程要求高 | 有安全要求 | 電費多 |
冰蓄冷技術(shù)有各種各樣的制冰方式,常用蓄冷技術(shù)有水蓄冷、盤管蓄冰、冰球蓄冰、動態(tài)片冰、過冷水冰漿等,除水蓄冷體積巨大應(yīng)用少外,其它與常規(guī)冷水機組空調(diào)對比普遍存在投資高效率低的缺陷,投資都大過常規(guī)冷水機組空調(diào)30%-80%,綜合能效比<3.0。
丁烷冰漿采用了簡單高效的理念,采用冷水機組、風(fēng)泵、水泵等通用高效設(shè)備,流程簡單,控制容易,維護(hù)方便,氣態(tài)丁烷通過風(fēng)泵加壓進(jìn)入冷水機蒸發(fā)器,通過氣液相變高效換熱冷凝,液態(tài)丁烷和水一起進(jìn)入水泵,再與水直接接觸再蒸發(fā)為氣態(tài)進(jìn)行高效熱交換,水放出相變熱變?yōu)楸ち枋奖梢员盟?,冰漿流入蓄冰槽,氣態(tài)丁烷進(jìn)入風(fēng)泵不斷循環(huán);氣囊接通循環(huán)系統(tǒng),使系統(tǒng)既封閉又自動保持常壓(大氣壓力);冷水機蒸發(fā)器中丁烷溫度控制在20C左右(風(fēng)壓約10kpa);蓄冰槽中氣態(tài)丁烷蒸發(fā)溫度在-0.50C左右(氣壓約0kpa),蓄冰槽中冰水混合溫度在00C。丁烷冰漿技術(shù)綜合能效比可達(dá)4.0,尤其投資省,可低于常規(guī)冷水機組空調(diào)投資,而且省電費更多可達(dá)40-70%。丁烷冰漿缺點是丁烷易燃易爆,有安全性要求,由于是密閉系統(tǒng)、充填量?。▋H約30g/kw)、強制通風(fēng)且系統(tǒng)壓力低(僅0-10kpa),丁烷不易泄露,采用安全防范措施,嚴(yán)格按安全規(guī)程操作,丁烷冰漿明顯比氨制冷系統(tǒng)風(fēng)險小,也比燃?xì)鉄崴?廚房煤氣風(fēng)險低。