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〖冰蓄冷专题〗
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研究动态与方向

  蓄冷方面的研究焦点主要集中在:减少蓄冷系统的初投资和尽量避免蓄冷过程的冷机效率下降。

   5.1 蓄冷介质

   针对空调系统使用的共晶盐和气体水合物的研究开发工作一直在进行。主要技术要求有:相变温度在5~8℃,采用常规的空调冷水机组不会降低COP;相变潜热尽可能大,达到或接近冰;容易融解和生成;传热效果好;性能稳定;价格低廉等。

   已有些新介质开始在工程中应用,但稳定性还需进一步检验。并需要进一步设备形式与性能和系统应用方面的研究。

   5.2 蓄冷设备

   设备性能方面分为实验研究和数值模拟研究两方面,针对介质有冰和相变材料等。

   可见的蓄冰设备形式有球形、盘管型、板式、套管式等,在材质上又分为金属与塑料等多种。采用不同的设备形式适用于不同的介质,并需要采用不同的系统形式。例如日本已经研究并在工程中应用了一种新的相变材料,采用微囊(直径在几μm)进行封装,并开发了专用的配套换热器等设备。

   对蓄冷过程、放冷过程的水温、流量等性能的研究是进一步优化设备、提高性能的基础。由于试验的工作量较大,采用适当的数学模型进行简化与模拟也是一个研究热点。针对不同形式的设备,目前只有结冰过程的数学模拟比较成功、精度可以满足工程应用;对于相变材料,由于结晶过程体积收缩与冰相反;冰或其他介质的融化过程由于浮升力的影响,有些不规则的运动,因此模拟十分困难。

   5.3 蓄冷系统

   针对蓄冰设备和介质的特点,可以采用冷机与蓄冰槽串联、并联的不同系统形式。

   目前与冰蓄冷相结合的大温差供水和低温送风技术已经成为一个热点。传统的空调系统冷冻水为7℃/12℃,而冰蓄冷系统的最大优势是可以提供1~3℃的低温冷冻水,伴随着低温供水的实现,又出现大温差供水如3℃/13℃以及4~10℃的低温送风,一般常规的空调送风温度在14~16℃。可以明显看出:在冷站内虽然减少了制冷主机的容量,但由于增加了冰槽,造价和占地面积会有少量增加;在整个空调系统中,由于供、回水温差可增大一倍,因此水流量将减少一半,水泵的功耗和水管路的投资将大大减少,同时,由于送风温差也增大约一倍,送风量也减少一半,送风道也随之减少,不但功耗减少,占地面积等初投资又会相应降低。综合比较,冰蓄冷低温送风系统比常规空调系统只会有节省,而不会增加多少投资。另外,低温送风系统的除湿能力大大增强,室内环境舒适,对潮湿的南方地区尤其如此,可减少空调病的发生。

   目前国外已经把冰蓄冷技术应用于大规模的集中冷站进行区域供冷,同时建筑内使用低温送风系统,我国也开始了这方面的工程实践。

  蓄热方面的研究焦点主要集中在:减少蓄热系统的初投资和尽量避免占用体积过大。类似地,也在介质、设备和系统等方面开展。值得一提的是,日本在水蓄冷和蓄热方面的工程应用较多,在建筑的基础设计时经常有所考虑,因此已经做到水蓄冷和蓄热系统与常规冷热站相比基本不增加占地的程度。