空调蓄能技术应用案例经济性分析

空调蓄能技术通过“移峰填谷”均衡电网用电负荷,能够提高电力系统的运行效率,降低终端配电设备安装容量。对蓄能技术在国内的应用现状进行梳理,分析蓄能系统设计的关键影响因素,并以某区域综合能源站项目为例,根据当地的分时电价政策,对常规系统、冰蓄冷、水蓄能这3种冷热源系统的设备选型、投资估算、运行能耗、静态回收期等进行对比并分析技术经济性。结果表明该项目采用水蓄能方案投资介于常规系统和冰蓄冷之间,运行费用最低,投资回收期为4.5年,具有较好的经济性.

空调蓄能技术及经济效益概述

随着社会的进步与发展，能源危机成为全球焦点。90年代以来，空调蓄能技术在我国逐步兴起。蓄能空调，就是在利用蓄能设备空调系统不需要能量或用能量小的时间时，空调蓄能设备在这段时间将能量储存起来，然后在需求量大的时候将这部分能量释放出来。蓄能系统具有转移电网高峰用电量、平衡电网峰谷差的功能，用电高峰与低谷峰之间电价的差额，大大降低了使用户的运行电费，还为我国的可持续发展节约了能源，因此是一项利国利民的双赢举措。本文以冰蓄冷空调为例，阐述了冰蓄冷空调的原理和主要特点，以及给社会和人民带来的经济效益。

盘管式冰蓄冷空调技术蓄冰过程理论与实验研究

冰蓄冷空调系统对电网调峰及改善用冷经济性有重要作用。该文通过对盘管式冰蓄冷系统的蓄冰过程研究发现,蓄冰过程包含两个明显阶段:第1阶段,10.0到4.0℃过程中,水的密度随温度降低而增大,4.0℃冷水迅速聚集到蓄冷单元底部,并逐渐充满整个水域;第2阶段,4.0到0℃过程中,水的密度随着温度降低而减小。前期,换热管下表面最先出现冰层;后期,随着上方聚集的低温水增多,换热管上表面开始产生冰层。该实验中,当蓄冰过程进行到100 min时,换热管上下表面冰层厚度均达到8.56 mm。之后,上表面冰层厚度逐渐超过下表面。该研究揭示冰蓄冷单元内部自然对流及4.0℃时水的密度逆转对结冰过程的影响规律,对盘管式冰蓄冷系统的优化设计及运行控制有一定指导意义。

冷热双向全周期维度蓄能空调系统设计优化

蓄能空调系统涉及“源”侧电力供应和“荷”侧建筑冷热需求双重动态变化特性,系统的容量配置是一个技术经济寻优问题。受室内外多种因素共同影响,建筑冷热负荷每天的逐时分布规律差别较大,传统上仅基于设计日等典型周期逐时负荷分布规律的设计方法使得蓄能空调系统容量的配置不合理。突破传统设计方法的不足,提出以空调系统全年运行性能为导向的冷热双向全周期维度蓄能空调系统性能化设计方法,能够考虑到全供暖季、全制冷季每天的逐时动态负荷分布规律,耦合建筑冷热负荷双向需求,获得更加科学合理的蓄能空调系统容量配置方案。用具体案例进行了设计方法展示。

基于全年逐时动态仿真的蓄能空调系统容量优化配置分析

开发了蓄能空调系统逐时动态仿真工具。该仿真工具根据项目全年逐时冷热负荷、运行策略、预设的空调系统配置方案等条件,能自动进行系统全年逐时动态仿真,对蓄能空调系统运行性能、系统效益的量化评估由以往的夏季、冬季设计日等典型周期扩展至全年365个真实周期,冷热负荷逐时分布规律选取由以往的特殊周期优化至项目全年逐时动态冷热负荷,计算方式更加合理、客观。以某实际工程设计为例,进行了蓄能空调系统容量配置优化分析。

会展中心空调系统设计

建筑是能源消费主要的用能终端之一,而暖通空调系统占公共建筑能耗的一半以上。在国家“双碳”目标背景下,《国务院关于印发2030年前碳达峰行动方案的通知》(国发[2021]23号)指出:推广光伏发电与建筑一体化应用,到2025年,新建公共机构建筑、新建厂房屋顶光伏覆盖率力争达到50%。随着光伏发电系统的推广应用,越来越多的地区出台了峰谷电价政策,这为蓄能空调的应用提供了有利条件。为降低空调能耗和运行费用,本文以光谷科技会展中心空调系统为例,分析节能技术和蓄冷空调在本工程的应用。

不同建筑面积下冷热双蓄空调系统的运行费用

本文以江苏省南京市建筑面积为2×10^(4)m^(2)和1×10^(5)m^(2)的写字楼办公建筑为研究对象,研究地源热泵+冷水机组+水冷热双蓄和冷水机组冰蓄冷+电锅炉水蓄热两种技术路线配置方案的运行成本。结果表明,蓄能空调系统的运行成本与主机容量、效率和水泵等其他辅助设备容量密切相关;地源热泵+冷水机组+水冷热双蓄配置方案的运行成本低于相同情况下电锅炉水蓄热+冷水机组冰蓄冷。

空调用纳米有机复合相变蓄冷材料制备与热物性

针对目前空调用有机相变蓄冷材料热导率低的问题,将具有高导热性的纳米材料(MWNTs、Al2O3、Fe2O3)添加到所开发制备的二元复合有机蓄冷材料(质量比73.7:26.3的辛酸/肉豆蔻醇)中,从纳米材料的种类和浓度两方面,研究其对复合有机蓄冷材料热物性的影响。实验发现:对于MWNTs、Al2O3、Fe2O3 3种纳米材料,当其质量分数分别小于0.3%、0.4%、0.8%时,对应纳米复合材料热导率随纳米材料浓度的增加幅度较为明显;与原二元复合有机相变蓄冷材料相比,添加0.3%的MWNTs,热导率提高26.3%;添加0.4%的Al2O3,热导率提高13.1%;添加0.8%的Fe2O3,热导率提高32.1%;当在一定纳米材料质量分数(如0.7%)下,加入纳米颗粒的复合材料导热性能效果依次为Fe2O3>MWNTs>Al2O3。不同纳米粒子的添加对原蓄冷材料的相变温度和相变潜热影响很小,相变温度变化波动最大为0.4℃,相变潜热变化波动范围最大为1.4%。

中国蓄冷空调工程应用调查分析研究(2011—2015)

对中国蓄冷空调工程2011年1月至2015年6月的发展情况进行了调研、汇总和分析。在调研的基础上,总结了中国蓄冷空调工程应用发展特点,指出了存在的问题,进而展望了中国蓄冷空调工程的发展;并与国际上主要蓄冷空调应用国家进行了对比分析;最后,对大型蓄冷项目的技术特点和发展趋势进行了总结和分析。

空调用二元有机相变蓄冷材料的理论预测与研究

有机相变材料在空调蓄冷中的应用是今后一个重要的发展方向,选取壬酸、辛酸、癸酸、月桂酸、正癸醇、月桂醇和肉豆蔻醇7种有机物质作为研究对象,两两组合,根据热力学第二定律和相平衡理论,预测出不同比例二元混合材料中的相变温度和相变潜热。通过DSC测试各组样品的热物性,制备筛选出适用于空调场合使用的二元有机相变蓄冷材料。结果表明：辛酸/月桂醇、癸酸/月桂醇和辛酸/肉豆蔻醇3组二元混合材料的相变温度范围为5~9℃,相变潜热范围为145~172kJ/kg,符合空调蓄冷要求;上述混合体系中辛酸/肉豆蔻醇（质量比73.7∶26.3）样品的性能最好,其相变温度为6.9℃,相变潜热为169.1kJ/kg。

一种添加纳米颗粒的共晶盐空调蓄冷材料实验研究

共晶盐蓄冷比冰蓄冷和水蓄冷更适合蓄冷空调系统但共晶盐材料存在着过冷度、相分离、性能衰减差等问题,限制了共晶盐空调蓄冷系统的发展。研制出一种符合空调蓄冷系统的新型共晶盐相变蓄冷材料。该材料以Na_2SO_4·10H_2O与NH_4Cl为共晶盐蓄冷主材,可降低过冷度的TiO_2纳米颗粒为成核剂抑制相分离的硅胶粉为增稠剂,由这三部分组成。通过实验筛选出Na_2SO_4·10H_2O、NH_4Cl、TiO_2纳米颗粒与硅胶粉的质量分数,分别为76.8%、13.6%、3.6%和6%的配比。测试发现,该材料的相变温度为7.33℃,过冷度为0.5℃,相变潜热为135 kJ/kg,适用于空调蓄冷系统。

基于空调蓄冷相变墙房间的热性能实验

目的测试在夏季空调工况下相变储能墙板对室内温度变化的影响情况．方法构建相变墙和普通墙实验测试房间，利用户式空调蓄冷，以温度、热流巡检装置对实验房间的温度场和热流变化进行测试，并对普通墙房间和相变墙房间室内热性能参数实测分析．结果相变墙房间的室内温度要比普通墙房间的室内温度低1～2℃，同时相变墙可以削减热流4．6W／m^2．结论在建筑围护结构中，加入相变储能构件，具有调节室内温度，提高房间的热舒适性的特点，同时还能降低空调设备的开启频率，减少设备初投资和运行费用，并且能够对电力的“移峰填谷”起到一定作用．

多功能蓄冷空调实验装置的研制和应用

设计建立了一台多功能蓄冷空调实验装置．它可以模拟制冷剂直接蒸发式冰蓄冷罐的运行过程、循环水直接接触融冰供冷循环过程和对房间实行低温送风过程．运用冷媒，可以进行间接冷媒冷却下有限空间内管束外冰－水固液相变过程的研究．应用该实验台，进行了有限空间内管束外冰－水固液相变过程的研究，和制冷剂直接蒸发式冰蓄冷过程动态特性的研究，实验研究结果可为冰蓄冷器的设计和优化提供科学依据．

空调蓄冷剂液固相图理论计算与实验研究

用ＵＮＩＦＡＣ法计算脂肪酸二元低共熔体液固平衡相图。测其凝固点，绘出实测相图。测出比热及相变潜热，并进行５０次冻熔实验。证明该蓄冷剂过冷度小，凝固时不分层，可逆性好。对ＵＮＩＦＡＣ法某些参数进行修正后，计算相图与实测相图符合较好。

矿用救生舱气动制冷蓄冰空调技术

介绍气动蓄冰制冷技术在KJYF-96/8矿用可移动式救生舱中的应用,研究了气动冷蓄冰空调技术的系统组成、工作原理和技术特点,说明了该技术具有本质安全、运行可靠,制冷除湿一体化等优点。通过8人106h真人载荷验收验证了气动蓄冰制冷技术具有良好的降温除湿效果,可以达到真人试验的要求,具备广阔的应用前景。

利用蓄冷空调提高潜艇水下续航力研究

针对常规潜艇水下航行时空调机组耗电量大影响续航力的问题,提出采用蓄冷空调对现有空调制冷机组进行改造,以节省潜艇水下能耗提高续航力的方案,并对采用蓄冷空调后续航力的变化进行计算分析,结果表明常规潜艇采用蓄冷空调方案有利于提高潜艇的战术性能。

空调蓄冷材料研究现状及其新进展

分析了空调蓄冷材料研究现状及存在的一些问题 ,提出研制一种新型空调复合蓄冷材料 ,通过实验 ,分析该蓄冷材料的融点、融解热等热学性能。并通过实验研究寻找到了一种新型空调蓄冷材料 ,测试结果表明该蓄冷材料具有较高的相变潜热、适宜的相变温度和较好的热稳定性 ,因此可被应用于蓄冷空调系统中。

制冷空调用石蜡乳液的蓄能特性实验分析

选取在蓄能型制冷空调中常用的石蜡制备了质量分数为30％的相变乳液，研究了石蜡相变乳液的微观形貌、粒度分布、蓄能特性以及在蓄能空调中的应用与优势。实验结果表明，制备的3种相变温度不同的石蜡乳液微粒粒径均分布在1～10μm之间。在6℃温差下，单位质量石蜡乳液相变蓄能量是水的1．8～3倍之间。该类型乳液具有较高的蓄能密度，可作为制冷空调相变蓄能与输运介质，在降低循环流量和动力能耗，实现节能型蓄能制冷空调方面具有一定的应用价值。

蓄冷空调系统的负荷计算

分析了常规空调系统和蓄冷空调系统负荷计算的不同及逐时负荷分布对蓄冷系统负荷计算的重要性，指出了在蓄冷系统负荷计算时应该注意的问题。