蓄冷技术是一种旨在有效利用能源、调节冷量供应时间的技术手段,以下是其主要方面:
一、定义与原理
定义
蓄冷技术是通过特定的介质和设备,在电力负荷低谷期(如夜间)将冷量储存起来,然后在电力负荷高峰期(如白天制冷需求大时)释放冷量,以满足制冷需求的技术。
基本原理
显热蓄冷
基于物质温度变化时吸收或释放热量的原理。例如水在温度降低时吸收冷量,储存冷能。其蓄冷量的大小取决于物质的质量、比热和温度变化范围。常见的水蓄冷系统利用水的显热,在低谷电时段将水冷却到较低温度储存冷量。
相变蓄冷
利用物质相变过程中吸收或释放大量潜热的特性。比如冰蓄冷系统,水在 0°C 结冰的过程中会释放出大量潜热,这个过程中释放的热量比单纯的水降温释放的热量多得多。在蓄冷时,将水制成冰储存冷量;放冷时,冰融化吸收热量来制冷。
二、系统类型
冰蓄冷系统
静态制冰系统
如冰盘管式。在这种系统中,制冷剂在盘管内流动,管外的水在盘管表面结冰。它的优点是系统相对简单、可靠,缺点是冰的生长不均匀,可能导致蓄冷和放冷效率受到影响。
动态制冰系统
像冰片滑落式。在制冷过程中,水在金属板表面结成薄冰片,然后冰片在重力或机械力作用下滑落到蓄冰槽中。动态制冰的优点是冰的生成速度快且质量均匀,蓄冷和放冷效率高,但系统复杂,设备成本高。
水蓄冷系统
主要采用自然分层蓄冷方式。利用水在不同温度下密度不同的特性,通过合理设计蓄冷水池的进出水口位置,实现冷水和温水的分层,冷水在下,温水在上,从而达到较好的蓄冷效果。此外还有迷宫式、多槽式蓄冷等方式,但自然分层蓄冷是较为常用的。
共晶盐蓄冷系统
共晶盐是一种具有特定相变温度(通常高于水的冰点)的物质。它的优点是不需要特殊的低温制冷设备,相变温度较为适宜,蓄冷和放冷过程稳定。不过,共晶盐材料成本较高,且长期使用后可能出现相分离等性能衰减问题。
三、优势
电力负荷调节
有助于移峰填谷,在电力负荷低谷期使用制冷设备蓄冷,减少电力高峰时段的用电需求,从而平衡电力系统的负荷,提高电力系统的稳定性和效率。
经济成本方面
可以节省运行费用。利用峰谷电价差,在低谷电价时蓄冷,高峰电价时少开或不开制冷机,从而降低制冷系统的总体运行成本。
设备利用率与寿命
提高制冷设备的利用率,制冷设备在夜间低谷电价时段可满负荷运行进行蓄冷,相比传统制冷系统设备利用率更高。同时,设备在夜间稳定运行有利于延长其使用寿命。
四、应用领域
商业建筑领域
大型商场、写字楼等建筑空调负荷大且使用时间集中在白天营业时段,蓄冷技术可有效降低运营成本并满足电力供应要求。
工业生产领域
在食品加工、制药等对温度有要求的工业生产中,既能满足工艺温度需求,又能降低能源成本。
数据中心
数据中心需要全年不间断制冷保证服务器正常运行,蓄冷技术可提供备用冷源,在停电或制冷设备故障时保证一定时间的制冷,还能利用峰谷电价差降低运行成本。