172-大温差水蓄能在温湿度独立控制空调系统中的应用.pdfVIP

大温差蓄能系统在温湿度独立控制空调系 统中的应用 山东省建筑设计研究院 李向东1 汇智工程科技股份有限公司 周焕恩 摘要：文章首先对蓄能系统、温湿度独立控制空调系统的应用形式、特点进行了分析， 结合实际工程，对温湿度独立控制空调系统中的大温差蓄冷以及蓄冷、蓄热结合进行了详细 的分析、计算，大温差蓄能系统有效地避免了蓄冷系统 “节费不节能”的问题，同时实现了 全年蓄能系统的有机结合。 关键词：温湿度独立控制空调系统 蓄冷 蓄热 大温差 节能 0 引言 采用电力制冷的蓄冷系统是电力系统需求侧管理的有效手段，对于电网的削峰填谷具有 重要意义，同时可以大幅度降低用户制冷电费，在常规空调系统中已得到了广泛的应用。使 用电锅炉的蓄热系统，在一些电力条件允许、其他供暖能源不具备时也有一定的应用。 蓄冷系统主要的应用方式为水蓄冷和冰蓄冷，一般情况下，蓄冷系统的主机效率都有不 同程度的降低，再加上蓄冷装置的冷量损失、额外增加的蓄冷、释冷水泵的能耗以及换热温 差的存在，造成蓄冷系统实际能耗增加，“节费不节能”。在绿色建筑评价中，当需要通过 全年能耗分析对围护结构进行节能判定时，蓄冷系统尤其冰蓄冷系统极为不利。一般来说， 水蓄冷的节能效果优于冰蓄冷，当同时采用冬季电蓄热时，宜优先采用水蓄冷、蓄热系统。 但通常水蓄冷的可利用温差大大小于蓄热时的可利用温差，造成冬、夏季对蓄能槽容积要求 的差异，按夏季蓄冷设计的蓄能槽，冬季大部分容积空闲。 温湿度独立控制空调系统采用干式风机盘管、辐射式末端等作为空调系统的显热处理设 备，夏季以高温冷水为冷媒，大大提高了冷水机组的效率，是一种较常规空调系统节能的空 调系统形式。 温湿度独立控制空调系统如与冰蓄冷系统结合，不仅无法发挥高温冷水系统的优势，反 而增加了系统的能耗。因此，温湿度独立控制空调系统应与水蓄冷系统结合使用。由于空调 末端对水温需求的的提高，为大温差蓄冷创造了条件，同时也为蓄冷、蓄热联合应用创造了 条件。本文将结合一个实际工程，探讨大温差水蓄冷、蓄热系统在温湿度独立控制空调系统 中的应用。 1 水蓄能系统应用简介 1.1 水蓄冷系统 水蓄冷为显热蓄冷（比热容4.184kJ/kg.℃），单位蓄冷能力7～11.6kWh/m³，常规蓄冷 温度4～6℃，蓄冷温差5～6℃。水蓄冷系统主机蓄冷工况效率与常规非蓄冷系统基本一致。 1李向东，男，1969.7 月生，副总设备师，工程技术应用研究员。 △250001，济南市市中区小纬四路二号，山东省建筑设计研究院，0531，lxd7631@163.com 水蓄冷槽可兼做蓄热槽。水蓄冷槽有迷宫式、多槽式、自然分层式等形式。其中自然分层式 是最简单、有效、经济的水蓄冷形式，蓄冷效率可达85%~95%。 自然分层式水蓄冷的关键在于散流器（布水器）设计，良好的布水器可以将水平稳地引 入蓄冷槽内，依靠密度差而不是惯性力产生重力水流，形成一个使冷热混合尽量小、厚度尽 量薄的斜温层，达到自然分层的目的。 1.2 水蓄热系统 根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012以及《公共建筑节能设计 标准》GB50189-2015，直接电加热设备作为供暖热源具有严格且明确的限制条件，首先必须 征得供电部门同意，当地电力条件允许且电力需求侧 实行峰谷分时电价；其次，作为电蓄热系统必须是一 个全量蓄热的系统，电锅炉仅在夜间低谷电力时段使 用。 水蓄热系统以电锅炉作为加热设备。电锅炉主要 有电阻式电锅炉和电极式电锅炉两种。电阻式电锅炉 采用3Φ/380V供电，采用高阻抗电热元件通电发热加 热热媒水。电热元件由金属外壳、电热丝和氧化镁三 者组成,氧化镁作为绝缘体和导热介质充填在金属管 壁和电热丝之间。氧化镁的质量以及制造工艺影响电 热元件的使用寿命及锅炉的热效率。电阻式锅炉的优点是水中不带电,使用较为安全,对水质 要求不高。但是，电阻式锅炉的容量依靠电热元件的数量来实现、并按实际投运数量来调节 锅炉的负荷，容量难以做到很大，负荷无法做到连续调节。 电极式电锅炉 （图1）采用3Φ/10kV高压供电，不需变压器，用户直接从高压配电柜将 10kV电源进线接入电极锅炉的电极上端即可。电极锅炉以水作为介质,利用水的高热阻特性, 直接将电能转换成热能。电极式锅炉可以提供极高的功率，并且启动迅速，短时间内即可达