暖通空调的新技术

<p>空调水系统变频变流量技术</p> <p>中央空调的冷负荷随环境温度和使用面积的变化而变化，定流量水系统的水系的水泵电机基本是满负荷运行，形成大流量小温差的现象，针对这种效率低，能耗大的情况，采用空调水系统变频器控制冷冻水泵电机运行，使冷冻水的流量与冷负荷成正比例的变化，收到良好的节能效果，经济效益显著。选用变频器时主要考虑到电机功率相匹配的容量，同时也要考虑可靠性高，操作简便，价格适宜等因素。变频器的发展大约经过30年的技术创新，已成为电机调速转动的主流，在各行业领域中发挥着重要的作用，而且随着变频器的全数字控制方式发展，其精度高，可靠性高，稳定性好，存储能力强，逻辑运算能力强等优势将更加突出，经济效益更加显著，应用范围更加广泛。</p> <p>蓄冷蓄热、低温送风和大温差技术</p> <p>空调蓄冷，利用分时电价的不同，贮存电网低谷时段的“便宜的能源”，在需要冷量的峰值时段，将贮存的冷量释放出来以满足空调负荷的要求。以蓄冷介质区分，有水蓄冷、冰蓄冷和共晶盐蓄冷三种方式。冰蓄冷的优势：①冷水机组容量降低38%；②空调设备功率减少27%；③年运行费用节省37.1万元。冰浆是含有悬浮冰粒子的固液两相溶液，也称流体冰，二元冰。其中冰粒子颗粒为毫米至厘米级别，通常为了降低凝固点加入醇类和盐类抑制剂。冰浆技术应用优势为：⑴、巨大的相变潜热，并可利用低温显热（冰的融解热335KJ/kg，水的比热容4.18KJ/kg.℃）；⑵、较好的流动性，可泵送至任何地方；⑶、融冰释冷速度，热响应速度快；⑷、采用蓄冷策略，减少系统运行费用，增强供冷的可靠性。</p> <p>自从改革开放到现在，我国的综合国力和人民的生活水平都有很大程度的提高，电力工业作为国民经济的基础产业之一，已取得长足的发展。冰蓄冷空调也是如此[12][13]。。我国近年来的总装机容量已达年增长1.5×107kW,1996年发电装机容量已居世界第二位[1]。再冷器剥离法利用冷凝器后较热的制冷剂将乙二醇溶液加热到0℃以上，通过泵1送入蓄冰槽后将冰融化并使之脱离。。但是，电力的增长仍然满足不了每年用电量5%～7%增长的要求，全国缺电的局面仍未得到根本的改变。1．2 再冷式蓄冰系统制冷循环分析 图2所示T-s图表示制冷系统的循环过程。。特别是近年来城市进程的不断发展，城市建筑能耗呈现加速增长的趋势，使得电力系统峰谷差急剧增加，电网负荷率明显下降。同时，冰蓄冷系统制冰充冷时由于蒸发温度比常规空调低8-10℃，冷机效率下降率达30%左右，是一种节费不节能的空调方式。。据统计，城市空调的用电负荷已占到城市高峰电力总负荷的40%以上，而空调的负荷特性与电力负荷特性基本相同，是造成电网峰谷荷差逐步加大的最主要原因。随着《中华人民共和国节约能源法》的公布施行，冰蓄冷系统节能问题受到更加广泛的重视。。为此许多地方电力公司纷纷推出了峰谷分时电价政策，特别制定了针对蓄能空调技术推广使用的各种优惠政策，由此为蓄能空调广泛推广带来了契机。</p> <p>所谓冰蓄冷空调，即在夜间电网低谷时间（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。小型家用中央冰蓄冷空调系统主要由三部分组成：（a）由压缩机、冷凝器、储液器、干燥过滤 器、电子膨胀阀和冰蓄冷罐组成的制冷蓄冰系统。。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”。摘要：介绍了再冷式冰蓄冷系统的运行原理，利用模拟计算的方法对影响再冷式冰蓄冷系统性能的因素进行了分析，分析结果表明该系统制冷机夜间运行的COP值比传统蓄冰系统高出约14%，可把夜间制冷机的蒸发温度提高2℃且不需要任何附加能量。蓄冰空调技术正是从电力用户着手,参与电力调峰, 平衡电网,充分利用谷期电力,将部分峰期电力需求转移到谷期,削减供电量,减少电力建设投资,保护大气环境。关键词： 相变材料 蓄冷 空调系统 1 前言 冰蓄冷系统具有技术成熟、性能稳定等优点，但需配置双工况机组，且多数系统要增加乙二醇溶液为载冷剂的中间换热装置，增加了系统的设计和控制难度。。利用冰蓄冷技术，还可转移50%[2]的高峰电力需求，对缓解高峰电力压力，提高能源使用效率和保护环境都将有巨大的社会经济意义。国外研究机构有：国际制冷学会冰浆研究会，丹麦国际冰浆研究中心，国际能源署。研究冰浆的学术机构：美国阿尔贡国家实验室，美国橡树岭国家实验室，加拿大多伦多大学应用科计大学，丹麦科技研究院，荷兰代夫特大学机械系，瑞典皇家技术学院，英国埃克塞特大学机械系，日本东京工业大学。</p> <p>区域冷热电联供和分布式能源技术</p> <p>区域供冷系统（DistrictCooling System，DCS），类似如北方的城市集中供热系统的，是在一定规模的区域内，由专门的制冷站集中制造冷冻水，通过冷冻水管网络向各用冷建筑物输送，从而提供制冷空调服务的系统[1, 2]。</p> <p>区域供冷系统可视为大规模的中央空调系统，其用户可以包括公寓、写字楼、酒店、商场、机关、医院以及住宅。区域供冷系统适合应用在冷负荷密度高以及年冷负荷系数大的地方，如工业建筑群，人口稠密的城市商业区等。区域供冷系统由中心制冷站、冷冻水输配管网、冷用户三部分组成。中心制冷站通过各种方式生产冷冻水。其设备包括制冷机以及附属设备、蓄冷设备、热交换设备以及控制装置。冷冻水输配管网将中心制冷站生产的冷冻水输送至各用户。冷用户是需要制冷空调的建筑物，装有末端的冷热交换设备。区域供冷相对于传统的中央空调以及分体空调具有以下特点和优势：1)．能源利用效率高。2)．同时使用系数小，制冷主机装机容量小。 3)．减少运行管理人员，提高维护质量。4)．环保优势明显。5)．有利于采用蓄冷技术。6)． 建筑美观性和空间利用率的提高。</p> <p>区域供冷与分布式冷热电联供系统的相互促进。上世纪70年代，在经历了两次石油危机后，从热电联产（Combined heating and power, CHP）开始发展起来的分布式能源系统在发达国家迅速增加，并向分布式冷热电联供系统方向发展。分布式冷热电联供系统（Distributed Energy System / Combined Cooling, Heating and Power,DES/CCHP）系统首先包含分散式电源（Decenturalized Electricity System）的内涵，即相对于大电厂+大电网而言的小而分散的电力生产，就地使用，从而减少电网输配系统的投资、电力输配损失，和管理费用；另方面是燃料发电后的余热以不同途径联产冷和热，同时供应用户，实现能源的高效和梯级利用。这也是引言中提到的第二代那样供应系统的精髓。国外的DES项目，在数量上，以1MW以下的小型为多；但从总装机容量上，少数10MW规模的大型DES占了总负荷的很大比例。调研表明，大型的DES，都是有集中供热供冷作为基础的。我国人口众多，城市人口居住十分密集。我国的北方和中部地区冬季气候寒冷，采暖时间根据纬度不同，3--6个月不等。在北方许多大中城市，集中供热系统近年来发展很快。因此，在我国的北方地区，有在集中供热的基础上发展大型的分布式热电联供系统的极好条件。显然，大型系统机组更大、效率更高，比小型系统更为经济。</p> <p>而在我国冬暖夏热的南方地区，供冷时间长，全年需要供冷的时间为6－8个月，基本无采暖负荷；供热的概念，对于城市用能，主要指提供生活热水；（对于工业用能，还有工艺用蒸汽）。南方城市的中心区域，建筑物密集，而且不同类型的建筑物分布在同一个区域，特别适合采用区域供冷系统。在南方城市的中心区域建立分布式冷热电联供系统，以区域供冷的方式供应冷能，是在中国特有的人口、地域条件下，发展大型DES/CCHP的重要基础，不仅能发挥区域供冷与分布式冷热电联供系统各自的优势，而且将进一步提高能源的利用效率。</p> <p>区域供冷系统具有能源利用效率高、环保、经济等优势。蓄冷技术+区域供冷还能对电网调峰。分布式冷热电联供系统实现了能源的梯级利用，具有节能、环保与可靠性高的优点。区域供冷与分布式冷热电联供系统结合后，不仅能发挥各自的优势，进一步提高能源利用效率，并且还能使分布式冷热电联供系统得到新的发展，其规模大大拓宽。在我国大型的分布式冷热电联供系统更经济。与区域供冷和集中供热系统相结合的大型分布式冷热电联供系统是解决目前我国能源形势严峻，天然气利用的快速发展以及新一轮的城市化高潮等问题的最佳方法，具有广阔的发展前景。</p> <p>地源热泵等舒适节能空调技术</p> <p>地源/水源热泵空调是以水为载体，通过地源热泵机组系统，冬季将地温热能（地下水或土壤热能）传递转移到需供暖的建筑物内部，夏季又可以将建筑物内热量，通过热泵机组系统，传递转移到地球浅部地层中去，它是充分利用了地下水或地下土壤常年温度保持恒定的特点，是环保、节能、“零”污染、“零”排放的一种空调设备。它具有如下特点：（1）节能30%~60%；（2）高效、环保；（3）冬、夏两用；（4）寿命高达二十五年；（5）降低投资风险，节省初投资。</p>