淺論風(fēng)冷蓄冰一體機(jī)（冷熱雙效）應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性

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摘要：目前國內(nèi)的蓄冰空調(diào)系統(tǒng)大多由水冷鹵水機(jī)組、蓄冰槽和板換設(shè)備等構(gòu)成，其空調(diào)水系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)低溫供水，需采用二次換熱系統(tǒng)與蓄冰系統(tǒng)進(jìn)行熱交換，不僅增加了設(shè)備初投資，而且給系統(tǒng)的安全運(yùn)行與控制也帶來了困難。本文介紹了堃霖冷凍機(jī)械（上海）有限公司與日本三菱重工聯(lián)合研制開發(fā)的風(fēng)冷蓄冰（冷熱雙效）一體機(jī)組，以及該設(shè)備的的閉式外融冰蓄冰空調(diào)系統(tǒng)。

      關(guān)鍵詞：冷熱雙效融冰速度冰融解潛熱蓄冰槽直膨式蓄冰蒸發(fā)盤管1概況隨著我國國民經(jīng)濟(jì)大力發(fā)展，全國能源越來越顯得十分緊張，電力的缺口始終跟不上社會發(fā)展需求，就拿上海地區(qū)來看，今年夏季耗電比去年更加矛盾突出，特別是高峰低谷用電矛盾突出很大。在2004年6月14日出臺的規(guī)定《上海物價局關(guān)于疏導(dǎo)上海市電力網(wǎng)價矛盾的通知》把用電時間分為兩個季節(jié)時間段：一是每年第一、第二季度及第四季度，非工經(jīng)營電費(fèi)400伏以下的電網(wǎng)銷售電價表中電價高峰低谷之比是1：3.176，而夏季7、8、9三個月是1：4.5，較大的拉開收費(fèi)差距；二是政府大力提倡用戶在深夜低谷時用電，積極緩和電網(wǎng)調(diào)峰局面；三是從今年來看上海地區(qū)夏季高溫日都比往年高溫日都超過很多。如2004年6月1日原上海氣象臺預(yù)報高溫日17-21天，而實(shí)際35℃以上天數(shù)24天。要不是8月10日后到9月下旬接連多次臺風(fēng)出現(xiàn)，大大降低申城氣溫，否則高溫天數(shù)還會增加；四是今年市政府為了解決夏季電網(wǎng)緊張推出多種避峰讓電辦法，更嚴(yán)格控耗電型生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)用電，提高夏季空調(diào)使用設(shè)定溫度，關(guān)閉夜間市區(qū)主要景點(diǎn)景觀燈，大力推廣節(jié)能燈具，提倡使用燃?xì)庵评淇照{(diào)，淘汰能耗較高的舊式制冷空調(diào)機(jī)組，提高建筑房屋保溫隔熱要求，大力發(fā)展冰蓄冷制冷空調(diào)機(jī)組設(shè)備等多項(xiàng)節(jié)能措施。2風(fēng)冷蓄冰一體機(jī)（冷熱雙效）性能2.1機(jī)組的概況（1）堃霖空調(diào)這次推出小型外融式風(fēng)冷蓄冰機(jī)組的設(shè)計(jì)思想為主機(jī)段和蓄冰槽一體式結(jié)構(gòu)，即在工廠以100%整機(jī)調(diào)試好出廠讓用戶安裝使用方便，性能可靠為目的。夏季制冷運(yùn)行時，利用夜間谷荷電力制冰蓄存能量（冷量）于蓄冰槽，白天以融冰方式釋放冷量提供空調(diào)服務(wù)，從而避免用電高峰。冰蓄冷主要為潛熱蓄冷，冰的溶解潛熱大，一般1噸0℃的冰溶解為1噸0℃的水，需要吸收92kW的熱量，故冰蓄冷利用的熱容量很大，可以有效地減少整機(jī)容量。（2）冬季運(yùn)行時，蓄冰槽可兼做蓄熱水槽，提供空調(diào)所需熱負(fù)荷，而也可以在夜間低谷電價時段自動設(shè)定開機(jī)蓄熱使用，水溫提高到50℃左右，冬季取暖，外型如圖1所示。（3）也可根據(jù)用戶需要將風(fēng)冷改為水冷式，機(jī)組更小，造價也可降低，根據(jù)容量需要，蓄冰槽也可設(shè)計(jì)相應(yīng)放大來專門生產(chǎn)。   圖1風(fēng)冷蓄冰機(jī)組的外形2.2機(jī)組的優(yōu)勢（1）主機(jī)段與蓄冰槽為一體式，用戶操作簡單可靠，使用方便；（2）運(yùn)用峰谷荷電力差價，利用電網(wǎng)電價低谷負(fù)荷電力，移峰填谷，合理利用電網(wǎng)負(fù)荷，降低運(yùn)行費(fèi)用；（3）采用冰蓄冷方式，冷凍水溫度可降至2～5℃，能實(shí)現(xiàn)低溫送風(fēng)，減少空調(diào)末端用電功率和設(shè)備費(fèi)用；（4）機(jī)組按半量儲冰設(shè)計(jì)，可減少主機(jī)及冷卻系統(tǒng)裝機(jī)容量，縮減電力增容費(fèi)和供電設(shè)施費(fèi)；（5）一機(jī)多用：可實(shí)現(xiàn)制冰、融冰、制冷、融冰制冷及制熱五種運(yùn)行模式，滿足各種負(fù)荷需求；（6）微電腦智能控制，可實(shí)現(xiàn)夜間制冰、白天融冰、制冷全自動運(yùn)行；（7）融冰運(yùn)行時根據(jù)設(shè)定溫度自動調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)供水溫度；（8）可作為應(yīng)急冷源，工業(yè)過程冷卻冷源，提高空調(diào)的可靠性；（9）依據(jù)工程要求需搭配設(shè)計(jì)外置水泵的規(guī)格，水泵需裝于出水口處；（10）使用冷熱雙效機(jī)組投資設(shè)備工程費(fèi)用在三年之內(nèi)可收回。2.3機(jī)組的產(chǎn)品特點(diǎn)（1）壓縮機(jī)采用原裝進(jìn)口的全封閉渦旋式或半封閉螺桿式壓縮機(jī)。渦旋式壓縮機(jī)無容積效率之特性、壓縮過程能維持最小限度的氣體泄漏量；其平均能效COP值高于同冷量往復(fù)式壓縮機(jī)；耗電少，低振動，低噪音；另部件數(shù)量為全封閉往復(fù)式壓縮機(jī)的十分之一，因而故障率大大低于往復(fù)式壓縮機(jī)。雙螺桿壓縮機(jī)采用目前螺桿式壓縮機(jī)領(lǐng)域先進(jìn)的第三代5對6非對稱齒形轉(zhuǎn)子，節(jié)省運(yùn)轉(zhuǎn)能量；結(jié)構(gòu)簡單，部件少；精細(xì)加工的雙螺桿結(jié)構(gòu)，嚙合緊密，運(yùn)轉(zhuǎn)平滑，使摩擦阻力降至最低，安靜耐用；采用壓差供油方式，省去油冷卻器，油泵等繁雜的油路系統(tǒng)，易于維護(hù)保養(yǎng)。（2）高效率空氣側(cè)熱交換器翅片式熱交換器采用防腐鋁翅片，3/8”高效傳熱螺紋銅管(圖2)，增大了傳熱面積；壓縮冷凝段特殊設(shè)計(jì)的風(fēng)道和側(cè)邊直立的H型管排結(jié)構(gòu)(圖3)，增大散熱通風(fēng)面積，使得表面風(fēng)速變化小，風(fēng)量分布均勻，增強(qiáng)了換熱效果，從而達(dá)到高效節(jié)能的效果；主機(jī)段采用新研發(fā)的非金屬材料的低靜壓渦輪風(fēng)葉，加之整機(jī)外包式鈑金結(jié)構(gòu)及采用低噪音低振動壓縮機(jī)，有效地將噪音控制在機(jī)組體內(nèi)。   圖2高效傳熱螺紋銅管   圖3H型散熱盤管（3）蓄冰槽槽體外壁為60mm庫板，庫板外板為PVC熱溶被覆鋼板，庫板內(nèi)板為鍍鋅鋼板，中填硬質(zhì)PU發(fā)泡保溫材料，密度為38kg/m3。槽體在充填PU保溫之前已預(yù)埋型鋼于內(nèi)外箱板之間以確保箱板強(qiáng)度，同時內(nèi)外箱板間無金屬連通現(xiàn)象，徹底避免了冰水與外界傳導(dǎo)問題而導(dǎo)致結(jié)露和能量損失。蓄冰槽采用直膨式蓄冰蒸發(fā)盤管，盤管為3/8”的銅管，換熱效率高。管排設(shè)計(jì)為特殊的不規(guī)則排列方式，銅管內(nèi)為低溫低壓液態(tài)制冷劑，銅管外為蓄冰槽結(jié)冰空間，確保了冰水良好的擾動性（不需再加擾動裝置）。盤管冰層直徑達(dá)75mm，結(jié)冰厚度均勻，且每支盤管結(jié)冰直徑相差不超過±3mm。（4）微電腦控制器保護(hù)措施完善的控制系統(tǒng)，人性化的液晶PLC中文界面操作，能隨時監(jiān)控機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)?？蓪?shí)現(xiàn)自動開關(guān)機(jī)，制冷、制冰、融冰、自動切換及手動控制?？刂葡鋬?nèi)預(yù)留專用接點(diǎn)，以供用戶連接遠(yuǎn)傳路線，并可通過RS-232或RS-485標(biāo)準(zhǔn)串行通訊口與計(jì)算機(jī)或調(diào)制解調(diào)器（MODEM）的通訊接口連接，進(jìn)入公眾電信交換網(wǎng)，進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊監(jiān)控。   圖4盤管蓄冰圖（a）   圖5盤管蓄冰圖（b）2.4系列產(chǎn)品主要性能參數(shù)（表1）表1KH（L）AS系列冷熱雙效及KH（L）AM系列單冷型型號KHAS（M）-020DKHAS（M）-030DKLAS（M）-040SKLAS（M）-050SKLAS（M）-060SKLAS（M）-080DKLAS（M）-100DKLAS（M）-120D電源3φ-380V-50Hz制冷量kcal/hr52,80078,600116,100141,900175,440232,200283,800350,880kW61.491.4135.0165.0204.0270.0330.0408.0制冰量kcal/hr34,20046,30061,00075,96091,400122,000151,920182,800kW39.853.870.988.3106.3141.9176.7212.6制熱量kcal/hr58,48086,860128,140156,520192,640256,280313,040385,280kW68.0101.0149.0182.0224.0298.0364.0448.0最大蓄冷量Mcal176290362432538.57248641077kWh204.7337.2420.9502.3626.2841.91004.61252.3蓄冰水箱容量m35.710.412.815.218.812.8×215.2×218.8×2消耗電力制冷運(yùn)行kW19.228.442.051.064.084.0102.0128.0制冰運(yùn)行kW15.621.328.235.342.556.470.685.0制熱運(yùn)行kW18.527.439.948.559.979.897.0119.8運(yùn)轉(zhuǎn)電流A36.554.181.2100.3121.7162.4200.6243.4啟動電流A110167170211256170211256壓縮機(jī)型式全密封渦旋式半封閉螺桿式備注：制冷能力和制冷消耗電力是依據(jù)外氣溫度35℃DB，冷水出口溫度7℃。制冰能力和制冰消耗電力是依據(jù)外氣溫度30℃DB。制熱能力和制熱消耗電力是依據(jù)外氣溫度7℃DB，溫水出口溫度45℃。最大蓄冷量是考慮全部蓄冰量的潛熱和水從0℃到7℃的顯熱兩部分。2.5風(fēng)冷蓄冰機(jī)空調(diào)流程設(shè)備及安裝注意事項(xiàng)（1）機(jī)組須安裝于通風(fēng)散熱良好之場所，一般位于地面，裝置于樓頂上時需要考慮機(jī)組的荷重及重心。（2）機(jī)組維修空間須1.5m以上，上方若有建筑物遮擋，其空間高度須保證3m以上。（3）機(jī)組安裝時應(yīng)配合適的避振裝置（選配件），以達(dá)到避振隔音之效果。（4）吊運(yùn)機(jī)組時須注意安全，切勿使機(jī)組發(fā)生碰撞，以保證設(shè)備完好。（5）水泵須配置于出水口處，為開式水循環(huán)系統(tǒng)，無需設(shè)置膨脹水箱。（6）風(fēng)冷蓄冰機(jī)空調(diào)流程如圖5所示。   圖5風(fēng)冷蓄冰機(jī)空調(diào)流程示意圖3結(jié)束語風(fēng)冷蓄冰（冷熱雙效）一體機(jī)于2002年3月在堃霖公司研制成功，并在堃霖公司辦公樓及展示廳試用了二個冬季二個夏季，效果很好。2004年4月初，在浦東舉辦的國際制冷展上展出時，風(fēng)冷蓄冰一體機(jī)引起廣泛的注意和稱贊。2004年4月23日在上海松江高科技園區(qū)堃霖工廠舉行的2004年度新產(chǎn)品發(fā)布會上，也得到了制冷專家的一致肯定和好評。2004年5月份福建省石獅市某制衣廠車間使用該產(chǎn)品，超過了預(yù)期的效果，深受用戶信任和贊譽(yù)。全國如有300家3萬平方米的商場采用蓄冰空調(diào)，其調(diào)峰能力則相當(dāng)于建設(shè)了1座30萬kW的調(diào)峰電廠。通常調(diào)峰電廠建設(shè)成本為6000元/kW左右。而采用蓄冰技術(shù)轉(zhuǎn)移高峰電力，成本不超過2000元/kW。因此，達(dá)到相同目的，可節(jié)約投資約12億元。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國已建成并投入運(yùn)行的蓄冰空調(diào)系統(tǒng)有164個，總蓄冰量達(dá)到2477302kWh時，相當(dāng)于每天轉(zhuǎn)移高峰用電869200kWh，可節(jié)約火電投資65190萬元。這還未計(jì)電廠運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用以及減少對環(huán)境的污染危害。風(fēng)冷蓄冰（冷熱雙效）一體機(jī)組以其簡單的結(jié)構(gòu)和顯著的社會經(jīng)濟(jì)效益日益受到重視，它對我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和電網(wǎng)的調(diào)峰節(jié)能具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，對用戶而言可以節(jié)省投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用；對國家而言則可以均衡電網(wǎng)的峰谷差，提高電能的利用率和發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行效益，緩解電力緊張狀況。這是一項(xiàng)符合我國國情的、具有發(fā)展前途的產(chǎn)品。參考文獻(xiàn)[1]上海市電力公司.貫徹落實(shí)上海市物價局關(guān)于疏導(dǎo)上海市電網(wǎng)價矛盾通知.2004年6月14日[2]堃霖空調(diào)公司樣本.風(fēng)冷蓄冰一體機(jī)（冷熱雙效）.編號：AS-00200503A，2005年3月