水蓄冷技术在生产过程中的应用

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　　蓄冷的目的和意义
　　为了使用户减少高峰时电力30~50%左右及其运行费用,一机日夜两用,发挥设备潜力,同时,也为产供电部门合理生产力,提高电力利用率节约和减少能源使用量,降低电力成本,把尽可能多的电力用于社会再生产和国家经济建设。从用电量和电费看,如果在一个地区,例如中等城市或一个省级城市中,有100个日用电量为5000千瓦时的大中型空调用户单位,运转90天,则100×5000×90=4500万千瓦时/夏季。
　　其中,40%采用蓄冷(空调)技术,则4500万×40%=1800万千瓦时高峰电量可减少。换句话说,原4500万千瓦时高峰电量只需2700万千瓦时。
　　如全用常规的日间高峰电费为0.80元/瓦×4500万=3600万元/夏季。如用部分(40%)夜间蓄冷,其可减少的高峰电费为3600×40%=1440万元/夏季,实用高峰电费为3600-1440=2160万元/夏季。
　　夜间蓄冷用电费0.20元/千瓦×1800万/千瓦时=360万元/夏季+日间60%高峰电费2160万元,则部分蓄冷系统日夜运转,电费共为2520万元/夏季。由此节省电费为3600-2520=1080万元/夏季。
　　本文主要讨论水蓄冷技术在工业和民用建筑中、生产和空调系统的应用。
　　一、水蓄冷技术的应用种类
　　水蓄冷技术,尤其适用于新建或改建、扩建工程的基础建筑中,新建或利用原有消防蓄水池,稍加改进,便可成为水蓄冷的主体建设一部分。
　　众所周知,由于夜间特别是深夜,室外气温比白天低10℃左右,机组可满负荷高效率运转。同时,如是黑白电价、夜间的电价比白天低30-50%,如果分时电价,峰谷价比为1∶3~5左右,因而夜间运行最经济。也是冰蓄冷和水蓄冷优于常规空调制冷的主要所在。
　　二、水蓄冷池槽的型式结构和容量
　　池槽的形式有方形、长方形、立式圆柱型,其材质采用钢板或钢筋混凝土,小型的可用玻璃钢并均可现场制作。
　　各种池槽的容量,视蓄冷量多少和当地条件而定。池槽内水的降温设备,对于分列式单机制冷系统,可在水池内增设(购买或自制)蛇形排管或螺旋型排管作蒸发器,与制冷机连接;对于机组式制冷系统,可用原机组上的蒸发器,使制冷剂直接在蒸发器排管里吸热蒸发制冷降温。降低冷凝器的冷却水温度,以降低冷凝压力和冷凝温度,未提高制冷效率,特别是可在夏季高温期间使制冷机器及设备安全运转。
　　三、水蓄冷流程型式
　　流程型式,有开式和闭式两大类,约七、八种。用得较多的开式水池,温度分层垂直流向型和多池串连混合水平流向型。
　　通过学习,笔者认为,不论何种型式的流程和水池,其中至关重要的有两点即:
　　进出水池的冷水(出水)和温水(回水),要尽力使其减少混合;多池串连式水池间连通管的长短、管径、设置位置以及流量,流速的计算和确定,是水蓄冷技术能否达到设计和用户要求的重要技术措施,是该项工程成败的关键内容之一。这也是不同于甚至有难于冰蓄冷和水蓄冷工程的重要内容。
　　四、池内连通管和稳流器
　　为使水池内的水,流动匀速又不使流动着的水上下扰动,要注意重力流和惯性流的影响,需在单元池内或多池式串连池间设置颇有讲究的连通管和稳流器。
　　进出水池的冷水、温水,采用半园(向上或向下安装的)直管、S形连通管和H形(多边形、条缝形、园盘形)等稳流器。还可配有浮子式液位随动自行伸缩的软管装置。
　　供(冷水)和回(温水)进出水池时,设有单根直管和池内集管或池外集管,作为供回水均匀的“分配器”。
　　在此顺便提出建议,笔者认为,由于这类蓄冷技术资料,在实际的设计、施工和运行案例及其总结介绍甚少,望有智者,多多介绍这方面的才智和工程案例,以供学习和借鉴,为用户和建设服务。
　　五、蓄冷水池的设计
　　水池容积的确定,计算式:
　　V=Q*V/1.163*η*Δt
　　式中:
　　V――― 所需水池的容积:m3
　　Q――― 设计的有效放冷―供冷量:kW*h
　　v――― 水池有效容积,大系统需1.10,小系统需1.25
　　1.163―― 热量单位:kW*h
　　n――― 蓄冷效率,一般取0.8~0.85
　　Δt――― 一般取5-8℃
　　六、设计时的注意事项
　　(1)需视现场位置、尺寸和周围建筑及设施情况,确定设计水池型式、位置、尺寸。
　　(2)据文献资料推荐,对于立式园柱型钢筋砼水池,其高度一般为7米~14米左右,其高径比一般取0.25~0.35,设在地面上的钢板水池,高度为10~20米左右,其高径比可取0.5~1.2。
　　(3)对于方形、长方形、多池混合式池槽的设计时,应使各单元池串连或并连布置。
　　(4)设备间应与水池尽量靠近布置,并在水池上下左右端头留有不少于300毫米空间。
　　(5)池间连通管应设在最大水位差以下,连通管处流速取0.1~0.3米/秒。
　　(6)水池端顶部,应设有向下弯的放空气管并在管口带有网罩和做好保温。
　　(7)管道阀门应预保温并预留适当检修间距。
　　(8)视水池数量、容积大小,水池内外应设温度、液位计测量和显示仪表。设置多个测量点,并与相关主机和水泵连接,以利监控。
　　(9)水池冷损约占总蓄冷量的5~10%,大容量水池冷损较小,一般约为5%左右,这与保温和结构有关。
　　(10)水池的有效容积约是理论容积的70~90%。
　　(11)水池的有效蓄冷量由于多种原因一般只有80~85%。
　　(12)供水回水管口之间应保持最大的距离,以延迟和减小供回水的混和,避免“短路”有利于保证制冷一蓄冷效率。
　　结束语
　　水蓄冷技术是蓄冷技术中较为容易做到并投资不多的一种。它对于工业生产和民用建筑新建、改建和扩建工程中,有条件增设或利用原有水池的地方,尤为适用。这种技术同样有着电力移峰填谷、节能节省经常费用实用的优点,各地可用的单位很多,即使其中一部分单位使用此项技术,也是一个可望重视的方面。在全国有着广泛的应用范围和利国利民的前景。
　　
　　参考文献:
　　[1]《冰蓄冷装置的设计应用及研究》赵育川
　　[2]《冷藏技术》1995年第1期

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