罗良宜:丁烷冰浆蓄冷技术
- 作者:
- 安徽新天源建设咨询有限公司
- 最后修订:
- 2020-10-29 15:55:39
摘要:
美国早在1930年就开始把冰蓄冷应用在空调系统。到20世纪80年代初,冰蓄冷开始得到广泛应用。20世纪90年代,日本开始大力发展冰蓄冷,并使之迅速替代了水蓄冷在蓄冷领域的领先地位。除美国、日本之外,在英国、加拿大、德国、澳大利亚等国,冰蓄冷技术都得到了广泛应用。我国对冰蓄冷的发展始于20世纪80年代中期,现在,国内对冰蓄冷系统的发展和应用越来越广泛,技术逐渐成熟并在某些方面达到了国际领先水平。
冰蓄冷是指在制冷负荷较低或用电低谷、廉价电费时段制冰蓄冷,在制冷负荷较高或用电高峰与平价时段融冰释冷,满足制冷负荷需求。冰蓄冷在蓄冷分类中属于潜热蓄冷,相对于水蓄冷等显热蓄冷方式,单位体积的蓄冷容量大,蓄冷设备体积小,占地面积小,保温面积小,整体能量损失小。
冰蓄冷的作用:
1、既削峰又填谷,显著改善国家用电结构
日益增长的空调尖峰电力需求是现有发电及电力输送设备低效浪费的主要原因,应用冰蓄冷技术,可以在夜间填谷满负荷运行制冷机组,将常规用电负荷从白天的高峰期移入夜间的低谷期,起到电池的作用而没有电池及电力设备昂贵投资而且没有电池充放电损失,综合效率提高20%以上,一举多得,将对电力供应和国民生产带来显著的社会效益,综合效果比电池蓄能更高,高效冰蓄冷技术应用应该成为国家能源战略。
2、减少制冷机组容量,提高制冷效率
由于一般制冷设备容量都是根据最高制冷负荷设计的,而制冷高负荷期相对整个制冷周期又较短,故此,多数制冷机组的负荷率都较低,效率较低。采用冰蓄冷后,尤其是制冷负荷比较集中或波动较大的场合,制冷机组装机容量可大幅减小。又由于蓄冰时制冷机组满负荷运行,现有运行状况可得以改善,提高制冷效率,降低能耗,整个制冷系统运行状态将更加稳定。而且,夜间环境温度的降低(昼夜温差一般5-100C)会使制冷设备的制冷量也有所提高、能耗有所降低。
3、经济效益显著,用户省钱看得到
采用冰蓄冷,不仅由于减小制冷机组装机容量而减小电力设备投资,如变压器、配电柜及自备发电设施等,整套制冷系统的辅助设备及辅件也都减小,制冷机房面积减小。综合比较后,相对于常规设备配置,冰蓄冷系统的初投资不增加甚至可以减少。按电力公司分时计价的电价结构,设计合理的模式运行冰蓄冷系统,电费节省可观;制冷设备总体配置减小,制冷系统运行维护费用降低;紧急停电时自备发电量很少,节省了高额的自备发电费用;由于融冰时温度较低,配合大温差系统时,空调系统设备、风道投资降低可观。长年运行,企业用户综合运营成本将大幅降低,经济效益十分可观。
4、节能减排,符合国家大政方针
由于冰蓄冷对空调电力使用的“既削峰又填谷”,使整个电网负荷趋于均衡化,夜间电站发电量使用率大大提高,减少了低谷电力的浪费,等效于节省了能源、减少了二氧化碳温室气体和硫化物等污染性气体的排放。
各种常用蓄冷技术与常规冷水机组空调对比
水蓄冷 | 盘管蓄冰 | 冰球蓄冰 | 动态片冰 | 过冷水冰浆 | 丁烷冰浆 | 冷水机组 | |
效率 | 高 | 低 | 低 | 较高 | 较高 | 高 | 高 |
体积 | 大 | 小 | 较小 | 小 | 小 | 小 | 小 |
投资 | 较大 | 较大 | 大 | 大 | 较大 | 小 | 小 |
电费 | 较省 | 较省 | 较省 | 较省 | 较省 | 省 | 多 |
维护 | 易 | 难 | 较难 | 难 | 较易 | 易 | 易 |
竞争门槛 | 低 | 较低 | 高 | 较高 | 较高 | 专利 | 低 |
适用性 | 窄 | 窄 | 广 | 广 | 广 | 广 | 广 |
竞争优势 | 成熟 较省电费 | 成熟 较省电费 | 成熟 较省电费 | 应用广 较省电费 | 易维护 较省电费 | 省投资 省电费 | 成熟 |
缺点 | 体积太大 | 低效、难维护 | 低效、投资大 | 投资大、难维护 | 过程要求高 | 有安全要求 | 电费多 |
冰蓄冷技术有各种各样的制冰方式,常用蓄冷技术有水蓄冷、盘管蓄冰、冰球蓄冰、动态片冰、过冷水冰浆等,除水蓄冷体积巨大应用少外,其它与常规冷水机组空调对比普遍存在投资高效率低的缺陷,投资都大过常规冷水机组空调30%-80%,综合能效比<3.0。
丁烷冰浆采用了简单高效的理念,采用冷水机组、风泵、水泵等通用高效设备,流程简单,控制容易,维护方便,气态丁烷通过风泵加压进入冷水机蒸发器,通过气液相变高效换热冷凝,液态丁烷和水一起进入水泵,再与水直接接触再蒸发为气态进行高效热交换,水放出相变热变为冰激凌式冰,可以泵送,冰浆流入蓄冰槽,气态丁烷进入风泵不断循环;气囊接通循环系统,使系统既封闭又自动保持常压(大气压力);冷水机蒸发器中丁烷温度控制在20C左右(风压约10kpa);蓄冰槽中气态丁烷蒸发温度在-0.50C左右(气压约0kpa),蓄冰槽中冰水混合温度在00C。丁烷冰浆技术综合能效比可达4.0,尤其投资省,可低于常规冷水机组空调投资,而且省电费更多可达40-70%。丁烷冰浆缺点是丁烷易燃易爆,有安全性要求,由于是密闭系统、充填量小(仅约30g/kw)、强制通风且系统压力低(仅0-10kpa),丁烷不易泄露,采用安全防范措施,严格按安全规程操作,丁烷冰浆明显比氨制冷系统风险小,也比燃气热水器/厨房煤气风险低。