发展蓄冷技术的重要意义,宋文吉指出,制冷是社会能源消耗的重要组成部分。制冷空调的能耗和温室气体排放是中国30/60双碳目标的重要组成部分。中国夏季电力高峰负荷的40%以上是制冷空调造成的,商业/公共建筑50%以上的能耗是空调机组。同时,越来越多的楼宇采用热泵空调,夏季供冷、冬季供热,空调机组同时影响全年的供电负荷。因此,必须充分重视制冷空调对电力负荷的影响,否则反馈到上游,则直接影响电力的供应和可再生能源的消纳。某数据中心采用冰浆蓄冷制冷,实现节能降耗,提高设备稳定性。北京动态冰浆蓄冷
模块化设计易于对系统能量进行调整--扩容或缩减。由冰浆发生器产生的冰浆储存在蓄冷罐中,然后由泵输送到供冷回路的冷凝器中,来自蒸发器的制冷剂蒸气在该冷凝器中冷凝成液体,并利用重力流回到蒸发器中,蒸发冷却通过空气处理箱的空气。在供热回路中,由冰浆发生器产生的热量供给制热回路中的蒸发器,来自空气处理箱中冷凝器的制冷剂液体在重力作用下而流入蒸发器,在蒸发器中以较高的蒸发温度气化吸收来自冰浆发生器产生的热量,气化后的制冷剂蒸气然后进入空气处理箱中的冷凝器放热加热流入的空气。北京动态冰浆蓄冷冰浆蓄冷冷源系统多采用电驱动制冷机。
刮削法,刮削法冰浆发生系统,它由压缩机、冷凝器、节流装置、壳管式蒸发器构成,制冷剂在壳侧蒸发吸热,乙二醇溶液(6%—10%)在管内被冷却,当温度降到其凝固点以下时,溶液中产生微小的冰晶(约100μm),为了防止冰晶粘附在管内壁上,安装了一个旋转刮削板,将内壁上粘附的冰晶刮下随溶液一起送出蒸发器、进入蓄冷槽,冰浆的浓度可以根据其运行条件进行调节,一般为0%—35%。喷射法,喷射法冰浆发生系统,它是利用两种互不相溶流体间的换热来产生冰晶的,由制冷系统将不溶于水且比水重的流体冷却到水的冰点以下,然后由泵将流体送入喷射器产生高压并从溶液罐的上部抽吸水,由于在喷射器中产生了足够的扰动和冷却效果,使得普通的水产生冰晶。一旦冰浆混合物到达溶液罐内,较轻的冰晶漂浮在中、上部,而较重的传热流体则沉降在底部,并用于系统再循环。
除制冷供热领域以外,冰浆可为用户提供0-1℃的品质高洁净冷源,尤其适合食品加工、饮品工艺冷却、冰温保鲜等领域。与此同时,冰浆是天然优良的潜热输送介质,因冰晶相变潜热的存在,单位体积可携带更多冷量,可大幅降低冷量输送能耗和系统初投资。动态冰浆由于具有较好的热物理和传热特性,现已被应用于蓄冷空调系统和工业处理过程中。本文介绍了冰浆的各种发生方法和装置,分析了动态冰浆蓄冷空调系统工作过程,阐述了冰浆的动态特性和潜在应用。某建筑项目采用冰浆蓄冷空调系统,实现节能减排,提升居住舒适度。
冰浆跨季节蓄冷涉及以下几个关键技术:1、如何高效、低成本地蓄冷:蓄冷周期内的低价电力制冷(低谷电、可再生的发电的富余电、等等);蓄冰槽内的温度管理(水温分层、斜温层控制等等)、中短周期操作策略等。2、如何高效地用冷:蓄冰槽内的温度管理(蓄冷-放冷);冷能品位的梯级利用(直接换热-制冷机组提冷、除湿(温湿度单独控制等)、大温差供冷等等)。3、如何构建大型人工储冷设施:结构对性能的影响(能效、储能效率、等效循环次数等)、对环境的影响等;选址、投资分析、盈利模式等等。冰浆蓄冷温度较高的冷冻水的回水与冰直接接触,可在短时间内产生大量低温冷冻水。北京动态冰浆蓄冷
冰浆蓄冷技术与新能源的结合,有望实现能源的可持续发展。北京动态冰浆蓄冷
在蓄冷运行模式时,制冷循环中的风冷冷凝器工作,二元溶液从蓄冷罐被泵送到冰晶发生器,产生的冰晶再输送到蓄冷罐的底部,在蓄冷罐内冰晶聚集在其上部。供冷运行时,二元的冰浆溶液被送到中间换热器,将冷量传递给来自末端机组的冷媒水;从中间换热器返回的温度较高的溶液被喷洒在罐内上部的冰晶上,冰晶溶化后,溶液温度再下降。在热回收运行模式时,风冷冷凝器不工作、水冷冷凝器开始工作,水冷冷凝器释放的热量传递给末端机组,适用于既需要制冷、又需要制热的多功能建筑。在供热运行模式时,制冷剂流动换向,原来的风冷冷凝器现在作为蒸发器使用,制冷循环向水冷冷凝器提供热量,再由水冷冷凝器将热量传递给末端机组。北京动态冰浆蓄冷