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1、蓄能与绝热技术Date1蓄能与绝热技术两个专题：u蓄能+绝热技术蓄能：u空调用蓄冷蓄热技术u航空航天用蓄能技术 合理利用电能 降低用电高峰时的 负荷 实现能量的转移Date2空调冰蓄冷技术l主要参考文献：l空调蓄冷应用技术，严德隆 张维君，中国建筑工业出版 社，1997l冰蓄冷系统设计，彦启森 越庆珠，清华大学l蓄冷技术及其在空调工程中的应用，刘道平， 科学出版 社，1997 l制冷空调新技术进展，刘卫华 郭宪民 黄虎，机械工业出 版社Date3第一讲 空调工程中的蓄冷技术u制冷空调背景知识u为提供舒适的工作和生活环境，现代建筑物一般配备 空调系统u空调系统需要消耗大量的电能Date4背景知识
2、空调&制冷？ 空调是对空间的温度、湿度等进行调节， 以便满足特定的环境需求，制冷、加热、 除湿及加湿等都属于空调的范畴 制冷是空调的一种调节方式，也是需求量 较大的一种方式Date5背景知识l制冷技术定义？l使物体或者空间的温度降低，并 维持在一定的低温状态的技术l生活中出现的制冷？l制冷和冷却？（风扇是制冷吗 ）Date6背景知识l制冷技术的用途l制冷技术的分类l实现制冷的途径Date7背景知识l制冷技术的分类？l根据制冷温度的不同划分：普通制冷（高于120）深度制冷（120 20K）低温和超低温制冷（20K以下）Date8背景知识l制冷技术的用途l制冷技术的分类l实现制冷的途径Date9背
3、景知识l如何实现制冷？u自然冷源（天然冷源）历史悠久，但是受自然条件限制，冷却温度限制Q：有哪些天然冷源？Date10背景知识l如何实现制冷？u人工冷源利用现代制冷技术，制造制冷机，提供稳定 可控的冷源，满足各种场合的需求Date11人工制冷的约束热力学第一定律：能量守恒定律热力学第二定律：热量只能自发地从高温物体传向 低温物体，从低温物体汲取能量必须付出代价（功 、能量）u要想实现人工制冷，必须付出一定的代价背景知识l如何实现制冷？Date12背景知识l人工制冷的途径？液体气化法 【相变潜热，应用广泛，环保问题】气体膨胀法【why？应用？】热电制冷 【新型环保，但效率低，制冷量小】固体绝热去
4、磁【低温和超低温】Date13制冷循环的来历T0TkTk TaT0T0 产生冷量必 须付出代价Date14制冷循环概念u制冷循环就是通过一定的能量补偿， 从低温热源吸热，向高温热源排热。u热源的温度决定制冷剂吸热与排热的 温度与压力，相应地决定了制冷循环 中的高低压侧的压力比Date15理想制冷循环冷凝器膨 胀 机压 缩 机蒸发器蒸气压缩式制冷的理想循环 TS 理想循环热力分析图123423411234Date16蒸气压缩式制冷理论循环 一个绝热压缩过程 一个绝热节流过程 两个定压过程理想制冷循环冷凝器膨 胀 机压 缩 机蒸发器冷凝器蒸发器膨 胀 阀压 缩 机气 液 分 离 器蒸气压缩式制冷的
5、理想循环 蒸气压缩式制冷的理论循环 Date17蒸气压缩式制冷理论循环理想制冷循环蒸气压缩式制冷的理论循环*用膨胀阀代替膨胀机？ *干压缩代替湿压缩？TS冷凝器蒸发器膨 胀 阀压 缩 机气 液 分 离 器123412344Date18蒸气压缩式制冷理论循环理想制冷循环蒸气压缩式制冷的理论循环冷凝器蒸发器膨 胀 阀压 缩 机气 液 分 离 器理论循环与理想循环相比： 膨胀阀代替了膨胀机 干压缩代替了湿压缩 换热器传热温差Date19蒸气压缩式制冷理论循环理想制冷循环理论循环与理想循环相比： 膨胀阀代替了膨胀机 干压缩代替了湿压缩TS123412344理论循环过程与理想循环 过程有何差别？（见TS
6、 图）Date20空调负荷？ 室外热、湿扰量下，某时刻进入恒温恒湿房间的总热量和总湿量称为 得热量和得湿量，热量为负值时为耗热量 某时刻为保持房间恒温恒湿需要供应的冷量为冷负荷，相反为热负荷 维持室内相对湿度需要去除或增加的湿量为湿负荷得热量和得湿量 有哪些来源？Date21常规空调系统 所谓常规空调系统，即不带蓄冷装置的一般空调系统 四大循环：v 制冷剂循环：完成把温度低的冷冻水热量传送到 温度高的冷冻水中 v 冷却水循环：冷却水在冷凝器换热后，通过冷却 塔降温，把空调负荷热量排到大气 v 冷冻水循环：经过蒸发器换热的冷冻水，在喷淋 室与新风以及回风混合后的空气换热，产生适宜的空 调送风 v
7、 空气循环：降温降湿的空气送到空调房间，吸收 热湿负荷后送回喷淋室Date22常规空调系统 制冷剂循环 冷却水循环 冷冻水循环 空气循环 Date23第一讲 空调工程中的蓄冷技术l存在用电的峰谷，如何合理分配和储存电能？1. 蓄电化学反应，这种方式能力有限2. 蓄能：u电能势能 设备投资巨大u电能热能 制热和制冷，比较直接的能量转换 ，相对比较经济Date24u空调系统里的制冷机组，可以方便的 实现冷量的储存和释放Date25第一讲 空调工程中的蓄冷技术u空调工程中蓄冷技术的基本思想：u在用电低谷时，通过一定的手段将电能转换为 热能的形式储存在特定的介质中（一般是容易 发生相变的介质？），在用
8、电高峰时，把这部 分储存的能量用于空调系统。Date26第一讲 空调工程中的蓄冷技术u空调工程中蓄冷技术的基本方式：u1. 显热：水（为什么用水？）u2. 潜热：水冰，水蒸汽, 共晶盐,也可以利用其它能够发生相变的物质Date27第一讲 空调工程中的蓄冷技术l空调工程中蓄冷技术的基本方式u蓄能的总量相同时，采用显热方式和潜热方式，蓄冷设备有什么最大区别？潜热的方式充分利用了相变过程巨大的能量 变化，可以大大减小设备体积缺点？ Date28第一讲 空调工程中的蓄冷技术l3、蓄冷技术基本概念l蓄冷空调技术的含义：蓄冷空调的原理就是根据水、冰以及其它物质的 蓄热特性，尽量地利用非峰值电力，使制冷机在
9、 满负荷条件下运行，将空调所需的制冷量以显热 或潜热的形式部分或全部地蓄存于水、冰或其它 物质中，一旦出现空调负荷，使用这些蓄冷物质 蓄存的冷量满足空调系统的需要Date29第一讲 空调工程中的蓄冷技术l3、蓄冷技术基本概念l蓄冷空调系统的分类：l按蓄冷介质的不同，大致可分为三类：冰蓄冷系统：介质以冰为主水蓄冷系统：水作为蓄冷介质共晶盐蓄冷系统：利用共晶盐的相变潜热Date30第一讲 空调工程中的蓄冷技术l3、蓄冷技术基本概念l空调负荷与设计模式：l最大负荷一般出现在：15：00-17：00，但是空调设计 中一般按照最大负荷设计（会带来什么问题？）主要有两设计模式： 部分蓄冷模式 全部蓄冷模式
10、Date31设计模式（运行策略）l3、蓄冷技术基本概念l设计模式：l部分蓄冷设计模式：l夜间非用电高峰时，系统运行蓄冷，白天空调期间，一部 分空调负荷由蓄冷设备负担，一部分则有制冷设备负担。 可减少峰值冷负荷到 30-60% 但未能最大限度削峰 填谷Date32设计模式（运行策略）l3、蓄冷技术基本概念l设计模式：Date33第一讲 空调工程中的蓄冷技术l3、蓄冷技术基本概念l两种主要设计模式对比：l一般来说，部分蓄冷比全部蓄冷制冷机利用率高,蓄冷设备容量小，是一种更经济有效的负荷管理模式Date34第二讲 蓄冷设备l1、几个基本概念蓄冰率融冰能力蓄冷效率过冷现象Date35第二讲 蓄冷设备l
11、2、基本概念l过冷现象： 当液态物质冷却到凝 固点是，并不结晶，而 是被冷却到凝固点以下 某个温度时，才开始结 晶，这种现象称为过冷 。 为了减小过冷度，往 往需要加入一些成核剂 ，促进冰核产生过冷现象的存在，对于冰蓄冷有 什么影响？ 需要降低制冷机的蒸发温度 从而降低了制冷机的性能系 数COP，增大了耗电量Date36第二讲 蓄冷设备l3、蓄冷系统的典型型式冰盘管式蓄冷系统完全冻结式蓄冷系统冰球式蓄冷系统制冰滑落式蓄冷系统冰晶式蓄冷系统共晶盐蓄冷系统水蓄冷系统Date37蓄冷设备l蓄冷系统的典型型式冰盘管式蓄冷系统完全冻结式蓄冷系统冰球式蓄冷系统制冰滑落式蓄冷系统冰晶式蓄冷系统共晶盐蓄冷系统
12、水蓄冷系统q不完全冻结q外融冰q不需要 二次冷媒制冷剂直接参 与制冰q如何提高蓄冰和 释冷的均匀性？Date38蓄冷设备l蓄冷系统的典型型式冰盘管式蓄冷系统完全冻结式蓄冷系统冰球式蓄冷系统制冰滑落式蓄冷系统冰晶式蓄冷系统共晶盐蓄冷系统水蓄冷系统q完全冻结q内融冰 制冷剂不直接参与制冰 需要二次冷媒q释冷过程存在什么现象？q释冷速率和释冷温度Date39蓄冷设备l蓄冷系统的典型型式冰盘管式蓄冷系统完全冻结式蓄冷系统冰球式蓄冷系统制冰滑落式蓄冷系统冰晶式蓄冷系统共晶盐蓄冷系统水蓄冷系统q完全冻结 制冷剂不直接参与制冰 需要二次冷媒q怎么处理过冷现象？q球内水量和球体积Date40第二讲 蓄冷设备l
13、4、蓄冷设备的基本分类（3）冰球式 冰球可以有很多变形，例如S形，C形，冰板，伸缩筒型等，一般都认为属于 冰球式 法国西雅特冰球为S形或者C形 浙江华源的双金属蕊心冰球为伸缩筒状 双金属蕊心冰球外壳由PE塑料吹制而成 外形有伸缩段（作用是什么？） 冰球中心有金属蕊心，蕊心有翅片（作 用是什么？ ）v 允许蓄冰和融冰 过程中由于体积变 化引起的膨胀和收 缩v 提高传热效果v有利于物理晶核的 形成，减小过冷度Date41第二讲 蓄冷设备l4、蓄冷设备的基本分类（4）制冰滑落式 制冰滑落式又被称为片冰滑落式或者动态制冰式 制冰过程，9和6关闭 压缩机1，四通阀5，冷凝器2，节流阀3以及蒸发器4组成一
14、个制冷循环Date42第二讲 蓄冷设备l4、蓄冷设备的基本分类（4）制冰滑落式 冰水泵7把水抽至蒸发器4的上部，从板外留下，板外形成薄冰 冰层到达3-6.5mm时，四通阀5切换，压缩机排气直接进入蒸发器4Date43第二讲 蓄冷设备l4、蓄冷设备的基本分类（4）制冰滑落式 气态制冷剂温度不低于32度，把板上的冰层融化一个薄层，从而脱落，进入蓄冰槽 蓄冰率一般为40-50%，收冰过程20-60s，结冰和取冰反复周期进行Date44第二讲 蓄冷设备l4、蓄冷设备的基本分类（6）共晶盐式（优态盐式） 共晶盐英文名称为Eutectic salts，取其译音也称优态盐 是由水、无机盐及添加剂调配而成的混
15、合物，无毒、不燃烧。 目前使用效果较好的有两种，一种相变温度为8.3，相变潜热为95.3kJ/kg，密度为1473.7kg/m3；另一种相变温度为5q与用水的冰蓄冷系统相比，最大的区别?q相变温度高，有什么好处?q制冷机蒸发温度高q常规空调系统改建不需要更换 制冷机组层化现象Date45第二讲 蓄冷设备l4、蓄冷设备的基本分类 （6）共晶盐式（优态盐式）q蓄冷时，制冷机组提供冷冻水流经蓄冷槽，使共晶盐溶液发生相变冻结q取冷时，用户端的回流冷冻水送入蓄冷槽，使得共晶盐融化，冷却冷冻 水，送回用户端Date46第二讲 蓄冷设备l4、蓄冷设备的基本分类（7）水蓄冷 水蓄冷系统以空调用的冷水机组作为制
16、冷设备，以保温槽作为蓄冷设备。 空调主机在用电低谷时制冷，并将制取的57的冷水蓄存起来，空调时将蓄存的冷水抽出使用。 此时利用的是水的显热，不发生相变，因此蓄冷水槽相对较大Date47第二讲 蓄冷设备l蓄冷设备的使用情况目前使用最广泛的是盘管和冰球式蓄冷 盘管式蓄冷设备以美国BAC公司为代表 冰球蓄冷以法国西雅特公司为代表，并且世界上各类冰球蓄冷设备的冰球形状有很多变形，但是原理都是一样。最大的冰球蓄冷装置在日本。 国内最早使用蓄冷空调的是深圳电子科技大厦，使用的法国西雅特冰球 上海最早使用蓄冷空调的是锦都大厦，使用浙江华源的冰球 国内采用优态盐蓄冷空调系统的是青岛阳光大厦Date48第二讲 蓄冷设备l蓄冷设备的使用情况盘管和冰球
