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    表冷器調節節能設計

    2014-7-29 12:08:54      點擊:

    1、冰蓄冷技術原理

      冰蓄冷技術就是在夜間低電價時段(同時也是空調負荷很低的時間)采用電制冷機組制冷,將水在專門的蓄冰槽內凍結成冰以蓄存冷量;在白天的高電價時段(同時也是空調負荷高峰時間)停開制冷機組,直接將蓄冰槽內的冷能釋放出來,滿足空調用冷的需要。據美國有關資料,采用蓄冰制冷在加州節約電費高達50%,而且不增加耗電量。因為制冰、融冰轉換損失的能量很小,而夜間制冷因氣溫較低可使效率更高,完全可以彌補蓄冰的冷能損失。

      2、采用冰蓄冷空調系統的優缺點

      表冷器主要優點:(1)利用低谷段電力,具有平衡峰谷用電負荷,緩解電力供應緊張;(2)冰水主機的容量減少,節省增容費用;(3)總用電設施容量減少,可減少基本電費支出;(4)利用低谷段電價的優惠可減少運行電費;(5)冰水溫可低至1~4℃,減少空調設備風管的費用;(6)冷卻水泵、冷凍水泵、冷卻塔容量減少;(7)電力高壓側及低壓側設備容量減少;(8)室內相對濕度低,冷卻速度快,舒適性好;(9)制冷設備經常在設計工作點上平衡運行,效率高,機器損耗;(10)充分利用24h有效時間,減少了能量的間歇耗損;(11)充分利用夜間氣溫變化,提高機組產冷量;(12)投資費用與常規空調相當,經濟效益佳。

      冰蓄冷空調技術在我國的應用將成為不可逆轉的趨勢。當然它也有一些缺點,如增加蓄冷池、水泵的輸送能耗及增加蓄冷池等設備的冷量損失等。

      3、含有冰蓄冷設備的變水溫空調系統分析

      當表冷器空調系統在部分負荷率比較小的情況下運行時,采用變水溫調節可以得到較高的冷凍水溫度,表冷器和風機盤管的除濕能力將下降,從而導致室內相對濕度偏高而難以滿足舒適性要求。但采用冰蓄冷設備,冷凍水溫度從常規空調的7~12℃下降為1~4℃,表冷器盤管的傳熱性能隨送風溫差的變化而變化,去濕能力也相應增加。故筆者提出含有冰蓄冷設備的變水溫空調系統的方案,可以獲得較好的空調制冷效果和舒適性。

      含有冰蓄冷設備的變水溫空調系統就是讓變水溫空調系統和冰蓄冷設備相結合并聯運行,在末端裝置中加個混合裝置和送風裝置把兩個系統空氣處理并混合,再將處理好的空氣送到空調房間。

      氣象參數是無法控制的,它的變化直接影響著空調負荷的大;而工作參數是可以改變的,可以通過自動控制設備進行調節,使系統在較高效率下運行。為適應空調冷負荷隨全年不同季節以及不同氣象條件的變化,我們可以在系統設計的運行過程中采取相應的措施以達到節能的目的。因此,當空調負荷低于設計負荷時,由于空氣處理設備有富裕量,可適當提高冷水溫度,使空調系統既能保證舒適度要求,又能減少運行電費。

      當部分負荷時,變水溫系統采用變水溫調節,冰蓄冷設備變水量調節來運行。

      在設計工況時,由于冰蓄冷設備的較強去濕能力,在空氣熱濕交換過程中處理部分熱負荷Q2和全部濕負荷Ws;而變水溫系統則處理部分熱負荷Q1,不處理濕負荷。

      設計工況下,已知總余熱Q和總余濕WS、室內狀態參數N(tn、фn),送風相對濕度為95%(即為設備露點狀態送風),確定混合送風狀態O(t2、i2、d2)和總送風量G。由于低溫送風和冰蓄冷技術相結合,能夠獲得較好的空調效果,經濟效益很好,所以采用第二類低濕送風,即送風溫度為6~8℃,標稱溫度為7℃。

      通過分別對變水溫空調系統和冰蓄冷設備的表冷器進行設計和計算,確定表冷器的型號、臺數和排數。所述表冷器計算方法分別是計算部分負荷時,變水溫系統和冰蓄冷設備的熱濕處理過程的各個參數,并計算出混合送風狀態和室內的溫濕度參數,驗證是否滿足舒適性要求。通過實例計算,對于空調房間總余熱Q=560000W和總余濕WS=28g/s及室內設計參數為:tn=25℃,фn=55%,各計算參數和選擇的表冷器型號、臺數、排數如表1所示。

      當空調系統在部分負荷下運行時,變水溫系統和冰蓄冷設備的熱濕處理過程的各個參數計算結果如表2。計算結果表明,含有冰蓄冷設備的變水溫空調系統的運行滿足室內舒適性要求。當室內負荷變化時,該系統的調節使室內參數的變化很小,室內溫度在24~25℃,相對濕度在54%~55%范圍內變化。而且該系統的除濕能力比單一的變水濕空調系統增強了,可以調節的運行范圍也大了。變水溫系統在設計工況下,冷凍水溫度為11.7℃,和單一變水溫系統的設計工況下的冷凍水溫7℃相比較,也提高了很多,這樣雙系統的變水溫系統就具有很好的節能效果。但是整個系統增加了冰蓄冷系統的初投資費用,增加了系統的復雜性。從冰蓄冷空調系統的特點來看,雖然它的投資費用大些,但是利用低谷段電價的優惠可減少運行電費,而且可以起到優化電網供電的作用。由此可以看出,含有冰蓄冷設備的變水溫空調系統可以帶來可觀經濟效益和社會效益。

      4、變水溫空調系統存在問題及應對措施

      通過對國內常用表冷器去濕量的計算分析結果表明,當冷凍水濕度從7℃提高到13℃時,其去濕能力大約下降了30%。當冷凍水溫提高到一定程度,可能會出現干工況。雖然我們可以通過采用適當降低室內溫度的措施,對于相對濕度要求不高的舒適性空調可滿足要求,但是這樣也就使調節范圍受到限制。當負荷率比較小時,用變水溫調節會導致室內相對濕度偏高,而難以滿足舒適性要求。從上面計算分析,當負荷率低于50%時,室內濕度就可能大于70%,不在舒適標準范圍。如果對室內相對濕度要求較高,或者負荷率低于50%時,建議采用含有冰蓄冷設備的變水溫空調系統。因為冰蓄冷系統具有較低的冷凍水溫度,具有較強的除濕能力,從而彌補變水溫系統調節的不足,而且可以使調節范圍擴大。

      5、結束語

      上述提出含有冰蓄冷設備的變水溫空調系統的方案,可以獲得較好的空調制冷效果和舒適性,為空調系統的節能提供了較佳的方案,在設計中應該加以推廣。

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