我國暖通空調(diào)新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用(設(shè)計院)

我國暖通通空調(diào)新新技術(shù)的的發(fā)展和陳焰華武漢市建筑設(shè)設(shè)計院WuhanArchitecturalDesignInstitute報告內(nèi)容引言空調(diào)水系統(tǒng)變變頻變流量技技術(shù)蓄冷蓄熱、低低溫送風(fēng)和大大溫差技術(shù)區(qū)域冷熱電聯(lián)聯(lián)供和分布式式能源技術(shù)地源熱泵等舒舒適節(jié)能空調(diào)調(diào)技術(shù)CFD技術(shù)和消防性性能化設(shè)計制冷空調(diào)設(shè)備備的新技術(shù)應(yīng)應(yīng)用蓄冷空調(diào)簡介介空調(diào)蓄冷利用分時電價價的不同，貯貯存電網(wǎng)低谷時段的的“便宜的能能源”，在需要冷量的的峰值時段，，將貯存的冷量釋放放出來以滿足足空調(diào)負荷的要求。。以蓄冷介質(zhì)區(qū)區(qū)分，有水蓄蓄冷,冰蓄冷和共晶晶鹽蓄冷三種種方式。蓄冷空調(diào)日負負荷武漢地區(qū)蓄冷冷工程華美達酒店（冰球蓄冷））武漢國際會展展中心（冰盤管蓄冷冷）湖北出版文化化城（冰球蓄冷））武漢科技會展展中心（冰球蓄冷））湖北劇場（水蓄冷）冰蓄冷與常規(guī)規(guī)電制冷的經(jīng)經(jīng)濟性比較較(示例)江蘇廣播電視視綜合大樓工工程概況江蘇地區(qū)分時時電價冰蓄冷與常規(guī)規(guī)電制冷的經(jīng)經(jīng)濟性分析冰蓄冷優(yōu)勢：：冷水機組容量量降低38％％空調(diào)設(shè)備功率率減少27％％年運行費用節(jié)節(jié)省37.1萬元冰漿（IceSlurry）冰漿——是含有懸浮冰冰粒子的固液液兩相溶液，，也稱流體冰冰，二元冰。。其中冰粒子顆顆粒為毫米至至厘米級。通常為了降低低凝固點加入入醇類和鹽類類抑制劑。冰漿微觀形態(tài)態(tài)冰粒子微觀示示意冰晶粒子融冰冰過程融冰過程中的的冰粒子蓄冰槽IceSlurry制取方式幾種冰漿制取取原理冰漿制取美國PaulMuellerCompany公司冰漿機制制取冰漿的過過程冰漿制取日本東洋制作作所開發(fā)的冰冰漿系統(tǒng)冰漿用途果品冷藏水產(chǎn)品冷藏水產(chǎn)品冷藏運運輸工藝快速冷冷卻低溫環(huán)境與與滅火超市食品冷冷藏冰漿空調(diào)系系統(tǒng)典型的冰漿漿系統(tǒng)冰漿空調(diào)系系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示示意空調(diào)建筑物物冰漿發(fā)生器器蓄冰室（1）蓄冰室（2）冰漿空調(diào)系系統(tǒng)應(yīng)用示示例北京嘉里中中心酒店（Maximice冰漿技術(shù)））商貿(mào)綜合樓樓（韓國，sunwell冰漿技術(shù)））京都火車戰(zhàn)戰(zhàn)（日本，高高砂熱學(xué)過過冷水技術(shù)術(shù)）冰漿技術(shù)應(yīng)應(yīng)用優(yōu)勢巨大的相變變潛熱，并可利用用低溫顯熱熱（冰的融解解熱335kJ/kg，水的比熱容容4.18kJ/kg?℃）較好的流動動性，可泵泵送至任何何地方融冰釋冷速速度，熱響響應(yīng)速度快快采用蓄冷策策略，減少系統(tǒng)統(tǒng)運行費用用，增強供供冷的可靠靠性國外研究機機構(gòu)國際制冷學(xué)學(xué)會冰漿研研究會（IceSlurryWorkshopofIIR）丹麥國際冰冰漿研究中中心（InternationalIceSlurryCentreofDenmark）國際能源署署（InternationalEnergyAgency）研究冰漿的的學(xué)術(shù)機構(gòu)構(gòu)美國阿爾貢貢國家實驗驗室美國橡樹嶺嶺國家實驗驗室加拿大多多倫多大學(xué)學(xué)應(yīng)用化學(xué)學(xué)系新西蘭西西新西蘭應(yīng)應(yīng)用科計大大學(xué)丹麥科技研研究院荷蘭代夫特特大學(xué)機械械系瑞典皇家技技術(shù)學(xué)院英國?？巳卮髮W(xué)機機械系日本東京工工業(yè)大學(xué)過冷水冰漿漿制取的原原理水的過冷特特性曲線過冷水中冰冰晶的形成成過程過冷現(xiàn)象：：水溶液在冷冷卻時，最最初溫度逐逐漸下降，，容易產(chǎn)生過過冷現(xiàn)象，，達到一定定過冷度后，由于晶晶核形成，，冰晶迅速速長大。實驗構(gòu)想：：采取某些措措施，防止止過冷水過過早的消除過冷態(tài)態(tài)，而在蓄蓄冰槽中消消除過冷，冰晶就就會在蓄冰冰槽中連續(xù)續(xù)生成。冰漿制取過過程原理冰漿制取過過程過冷卻（熱熱交換）器器實驗系統(tǒng)圖圖過冷水過冷卻器蓄冰槽過冷解除實驗?zāi)康模海韩@得便捷，，高效節(jié)能和環(huán)保保的動態(tài)制冰裝裝置實驗系統(tǒng)圖圖片三個循環(huán)介介質(zhì)制冷循環(huán)R22載冷劑循環(huán)環(huán)氯化鈣鈣溶液制冰循環(huán)乙乙二醇溶溶液載冷劑及溫溫控系統(tǒng)載冷劑桶載冷劑可調(diào)加熱溫溫控裝置壓縮機電壓壓調(diào)幅裝置置可調(diào)節(jié)電壓150-300v制冷壓縮機機溫度數(shù)據(jù)采采集系統(tǒng)采集系統(tǒng)結(jié)結(jié)構(gòu)圖溫度一次顯顯示儀表顯示屏上系系統(tǒng)溫度實實時監(jiān)測（1）顯示屏上系系統(tǒng)溫度實實時監(jiān)測（2）過冷卻（熱熱交換）器器過冷卻器圖圖片熱交換原理理過冷水及冰冰漿制取冰漿生成（實驗結(jié)果果）純凈水過冷冷生成的冰冰晶乙醇溶液溶溶液（7%）過冷生生成的冰晶晶乙二醇溶液液（6%））過冷生成成的冰漿自來水過冷冷生成的冰冰山系統(tǒng)穩(wěn)定性性分析過冷器出口口溫度的變變化曲線過冷器冰堵堵模型冰堵中柱狀狀冰條1)管壁溫溫度較低，，溶液經(jīng)過過圓形管道道后，溫度度逐漸降低低，如左圖圖，前段液液體溫度高高于對應(yīng)的的凝固溫度度，而后段段壁面溫度度達到冰點點，溶液會會在壁面附附著，形成成冰層。2)由于液液體響應(yīng)相相變速率較較慢，管中中心液體會會出現(xiàn)過冷冷現(xiàn)象。3)實驗中中由于液體體含有較多多雜質(zhì)粒子子，而且壁壁面條件利利于冰晶的的形成，故故過冷水實實驗中容易易出現(xiàn)圖中中的冰堵現(xiàn)現(xiàn)象。冰堵分析實驗結(jié)果分分析影響系統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)定運行的的主要因素素雜質(zhì)粒子對系統(tǒng)穩(wěn)定定運行的影影響進口溫度對過冷度的的影響冷卻速率對管管內(nèi)內(nèi)凍凍結(jié)結(jié)的的影影響響流動動速速率率對管管內(nèi)內(nèi)凍凍結(jié)結(jié)的的影影響響雜質(zhì)質(zhì)粒粒子子的的影影響響雜質(zhì)質(zhì)粒粒子子的的存存在在，，在在一一定定程程度度上上起起到到了了成成核核劑劑的的作作用用。。由由于于過過冷冷器器中中壁壁面面附附近近溫溫度度梯梯度度較較大大，，而而異異質(zhì)質(zhì)成成核核要要求求的的過過冷冷度度要要比比均均質(zhì)質(zhì)成成核核低低很很多多，，所所以以，，冰冰晶晶和和雜雜質(zhì)質(zhì)粒粒子子進進入入過過冷冷器器，，極極容容易易誘誘發(fā)發(fā)管管內(nèi)內(nèi)大大量量的的冰冰晶晶形形成成，，從從而而造造成成管管內(nèi)實驗發(fā)現(xiàn)，在蓄冰槽底部增加冰晶過濾裝置，能夠大大提高系統(tǒng)穩(wěn)定運行的時間。在蓄冰槽底部回水口設(shè)置標準篩（200目）后，出口過冷度變大，過冷段維持的時間也相應(yīng)變長。進口口溫溫度度對對過過冷冷度度的的影影響響在過過冷冷器器出出口口液液體體達達到到過過冷冷狀狀態(tài)態(tài)時時，，進進出出口口溫溫差差較較大大，，乙乙二二醇醇為為1℃℃，，自自來來水水甚甚至至接接近近2℃℃當管管內(nèi)內(nèi)出出現(xiàn)現(xiàn)凍凍結(jié)結(jié)，，溫溫度度突突變變后后，，溫溫差差才才明明顯顯變變小小進口口溫溫度度太太高高，，出出口口的的過過冷冷度度不不可可能能太太大大乙二二醇醇溶溶液液進進出出口口溫溫度度變變化化曲曲線線進口口溫溫度度出口口溫溫度度冷卻卻速速率率對對管管內(nèi)內(nèi)凍凍結(jié)結(jié)的的影影響響冷卻卻速速率率越越大大，，過過冷冷持持續(xù)續(xù)時時間間越越短短，，但但過過冷冷器器出出口口最最大大過過冷冷度度相相差差不不大大。。如果果冷冷卻卻速速率率太太高高，，壁壁面面溫溫度度梯梯度度太太大大，，過過冷冷水水極極容容易易過過早早消消除除過過冷冷狀狀態(tài)態(tài)，，在在管管內(nèi)內(nèi)形形成成冰冰晶晶，，而而冰冰晶晶的的形形成成又又進進一一步步誘誘發(fā)發(fā)管管內(nèi)內(nèi)大大量量晶晶核核的的形形成成從從而而產(chǎn)產(chǎn)生生管管內(nèi)內(nèi)凍凍結(jié)結(jié)。。（自自來來水水））不不同同冷冷卻卻速速率率下下過過冷冷器器出出口口溫溫度度流動動速速率率對對管管內(nèi)內(nèi)凍凍結(jié)結(jié)的的影影響響在冷冷卻卻速速率率相相同同的的情情況況下下，，流流速速越越大大，，出出口口最最大大過過冷冷度度越越小小，，溫度度出出現(xiàn)現(xiàn)突突變變所所需需的的時時間間與與流流速速幾幾乎乎成成正正比比在相相同同的的冷冷卻卻速速率率時時，，流流速速較較小小，，溫溫度度突突變變的的時時刻刻也也會會提提前前綜合合考考慮慮流流速速與與冷冷卻卻速速率率的的影影響響，，可可以以認認為為冷冷卻卻速速率率對對過過冷冷器器管管內(nèi)內(nèi)凍凍結(jié)結(jié)影影響響最最大大。純凈凈水水的的出出口口溫溫度度乙二二醇醇溶溶液液出出口口溫溫度度過冷冷器器管管內(nèi)內(nèi)防防凍凍結(jié)結(jié)策策略略（1））換熱熱器器基基底底壁壁面面處處理理表面面處處理理的的目目的的是是為為了了提提高高冰冰晶晶與與基基底底材壁面處理一般方法：金屬壁面電解拋光；精加工提高表面的光滑度；采用特殊的壁面涂層材料。涂層材料可以采用聚四氟乙烯、酚醛樹脂、清漆和其他高分子材料。（2）添加抗凍劑在過冷水消除過冷形成冰晶時，冰晶長大并發(fā)生二次結(jié)晶現(xiàn)象，為了防止冰晶尺寸過大，影響冰漿低溫蓄冷的能力，必須采取措施阻止冰晶的再生長。使用抗凍蛋白如（AFP-I）可以有效的阻止冰漿的再結(jié)晶現(xiàn)象，提高冰漿的可流動性能過冷冷器器管管內(nèi)內(nèi)防防凍凍結(jié)結(jié)策策略略（3））消消除除結(jié)結(jié)晶晶核核均勻勻成成核核,要要求求有有較較大大的的過過冷冷度度。。對對比比異異質(zhì)質(zhì)成成核核,所所要要求求的的過過冷冷度度比比均均勻勻成成核核要要小小得得多多，，因因此此，，消消除除晶晶核核與與雜雜質(zhì)質(zhì)粒粒子子，，可可以以降降低低異異質(zhì)質(zhì)成成核核的的可可能能性性，，提提高高水水的的過過冷