蓄热技术在暖通空调的应用

1、水蓄冷空调工程简介 1中国从70年代起，在体育馆建筑中多处采用水蓄冷空调系统。90年代初，建造和投入运行的蓄冷空调系统有：(1)深圳电子科技大厦，建筑面积6.5万m2，设计冷负荷3,200RT，蓄冷量8,750RTh，采用法国Cristopia冰球，CIAT单螺杆冷水机组，1993年5月投入运行。(2)北京日报社，建筑面积1.52万m2，综合办公楼，设计冷负荷560RT，蓄冷量1,280RTh，采用北京西冷工程公司的有压罐式齿球蓄冷器，卧式蓄冷罐2,4006,000三台，1993年6月投入运行。(3)广东清远市新北江制药有限公司，工艺用冷，发酵所产生的热量由10的冷水吸收。正常生产时，耗冷49

2、6RT，利用低谷电蓄存冷水，贮水槽容积1,083m3，占地110m2，蓄冷密度达6.09RT/m3，蓄(调荷)冷量达6,600RTh，1992年5月投入运行。 2 (1)广东东莞生化药厂，水蓄冷系统，空调用冷，贮水槽750m3，蓄冷密度3.3 RT/m3(10,000大卡/m3)，蓄冷量达247RTH，1995年4月投入运行。(2)北京京信大厦，水蓄冷系统，利用原有有效容积998m3消防水池兼作蓄冷池，蓄冷密度1.59 RT/m3，蓄冷量为1,587RTH，减少了一台原打算增添的60万大卡/时的冷水机组。(3)烟台大酒店，改建成水蓄冷式中央空调系统，水泥蓄冷水池400m3(消防水池)，冷水温度

3、4-6。90年代以后的水蓄冷工程：3浦东机场二期候机楼（405,000平方米）的能源中心采用水蓄冷系统为冷源.设计最大冷负荷24,400RT，总冷负荷328,700RTh，总蓄冷量106,696RTh.冷水机组10台，每台制冷量2,000RT，供水温度4 、回水温度12 （大温差） 。浦东机场二号能源中心是负责向第二航站楼和交通中心集中供冷供热的工程，采用水蓄冷技术。储水罐为两个直径26米、高23.7米的钢制拱顶，容积各11,600立方米。白天通过二次循环水泵输送到航站楼，供给空气调节的终端设备使用。4航站楼和登机长廊56能源中心采用水蓄冷技术每年供冷成本可节约855万人民币，折合航站楼每平方

4、米节约成本17元，每年节电290万度，节约运行费用177万元。 7日本某电力公司办公楼水蓄冷空调工程89习题：求冷机容量（分全部蓄冷和部分蓄冷冷机优先两种情况） 空调时间 空调负荷/ r t 8：009：00 560 9：0010：00 73510：0011：00 83011：0012：00 94012：0013：00 96013：0014：00 98014：0015：00 100015：0016：00 93516：0017：00 78017：0018：00 540 制冰时间12小时，空调时间10小时，工作转换时间2小时。 10蓄热技术在暖通空调的应用蓄热式电锅炉20世纪5060年代，电锅炉在

5、国外先进国家已得到普遍应用 ，我国90年代开始出现。11蓄热显热蓄热：水、砂石（温度低于150 ）、花岗岩、氧化镁、氧化铝。潜热蓄热： PCM蓄热（phase change material相变材料）盐、碱、氟化物、氯化物、硫酸盐、亚硝酸盐等低共熔混合物。盐LiH（人造卫星太阳能发电）；碱NaOH在美国、日本用于采暖制冷方面；硫酸盐类 美国Transphase公司开发的相变温度5 (8)空调蓄冷用蓄冷材料；化学反应蓄热：利用可逆的化学反应的反应热来进行蓄能。目前仅在太阳能领域受到重视，离实际应用尚较远。12蓄热式电锅炉电锅炉即“电加热装置”，在电锅炉基础上加上蓄热装置，即称为蓄热式电锅炉。 一

6、、蓄热式电锅炉的组成 电锅炉本体、电锅炉控制柜、保温式蓄热装置、 循环泵、水处理装置二、系统工作原理 蓄热式电锅炉就是以电锅炉为热源，利用夜间廉价电力，加热蓄热载体（即热媒，如：水、油、固体材料等），并将其储存，在电网高峰时段关闭电锅炉，由储存的热量取出用于供热。13三、 系统特点1) 电锅炉无燃烧，不排出有害气体，无污染，无噪音，是各种取暖锅炉污染最少的。2) 充分利用低谷电价，运行费用低。3) 自动化程度高，运行安全稳定，具有过温、过压、过流、短路、断水、缺相等多重自动保护，实现了机电一体化。4) 电锅炉本体体积小，房屋结构简单、紧凑，不需要烟囱和燃料堆放场地。5) 热效率高，达到95%以

7、上。 14蓄热式电锅炉的蓄热方式1、常压水蓄热：蓄冷、蓄热一体；简单；单位蓄热量小，占地面积大。2、高温水蓄热：系统复杂。3、液态高温体蓄热：导热油，单位蓄热量大；易燃，配备消防设施，系统复杂。4、固态高温体蓄热：加热到800 蓄热；需中间热媒；加热设备寿命短；金属材料高温氧腐蚀。5、相变材料蓄热：(固液相变潜热），蓄热量较大，成本高。15蓄热式电锅炉供热系统组成： 电锅炉、蓄热水槽、热交换器、循环水泵、自动控制装置、供配电装置电锅炉：核心部件为电热管 陶瓷电热体 电热管 碳钢电热体 不锈钢电热体 16 蓄热罐 蓄热水槽 混凝土蓄热水池 热交换器：板换循环水泵：一次热水泵、二次热水泵（水温不同

8、）；常压系统的一次泵布置在锅炉出水侧。配电装置：（配电间距离锅炉小于50m）加热时每10s投入一组电热管。17系统图18系统的形式直供式循环式19系统的形式间接加热式20蓄热水槽容量计算形式：圆形和矩形；卧式和立式。圆形外表面积小，热损失小。圆桶的直径与高度的比：0.350.6部分蓄热时，水槽容量V：V=QK1K2/(t)Q:日热负荷平均值，kWh;K1、K2:热损失附加率； ：蓄热效率； t：二次侧设计温差， 。21锅炉容量计算1、计算并绘制日热负荷曲线；2、计算日热负荷平均值Q （kWh） ；3、确定峰、平、谷三个供电时段；4、按公式计算电锅炉的容量Qg（kW）： a)全部蓄热 Qg =1

9、.1Q/TS b)部分蓄热（Qg1 和Qg2中大者为锅炉容量） 用电平段时锅炉容量 Qg 1 =1.1Q(1-NS)/Tp 蓄热时的锅炉容量 Qg 2 =1.1QNS/TS NS:蓄热量； TS:蓄热时间（低谷电时段）,h Tp：锅炉在用电平段的工作时间，h 22工程应用实例1上海电力医院：主楼22层，病床360张，日间热水耗量90m3。选择2台360kW电锅炉，3只25m3的不锈钢蓄热水箱。冬季，锅炉的水温加热到75 ，水箱的水温65 ，从22：00到3：00加热，水温由35 提高到65 ，每天转移低谷电7200kWh；夏季，锅炉水温60 ，水箱水温50 ，只需1台360kW锅炉蓄热2小时即

10、可，每天转移低谷电7200kWh。23江苏省委党校校区电锅炉蓄热系统（改造工程）：电锅炉机房位于校区内浴室，原系统2台燃煤锅炉提供 2#楼及其附楼（宾馆）、4#楼（食堂）的冬季采暖及生活热水和12#、13#、14#楼（员工宿舍）和5#、6#（学员宿舍）的生活热水，现改造为由电锅炉蓄热系统提供，并增加一套电蒸汽锅炉系统，专供食堂用汽需要。电锅炉蓄热机房总投资156.6万元（不包括土建费用），系统于2002年11月调试完成。 工程应用实例224采暖总面积11300m2，供暖周期为1、2、3、12月份，每年按120天计算；供暖时间11:00-13:00，18:00-6:30（校方定），设计日尖峰热负

11、荷791KW，日总热负荷7501KWh。生活热水满足525间标准客房的用水要求，每人每天按120L用水量（60），住客率为80%，生活热水每天的用水总量为101m3（60）。25系统流程图 循环泵供水泵采暖循环泵蓄热泵电锅炉蓄热水箱26电锅炉与储热装置串联、分量蓄热模式设计。配置720KW电锅炉两台，蓄热装置容积定为130m3（5.5m，H=5.65m）,蓄热装置内介质蓄热至95，采暖板换冷侧供回水温度确定为60/50，相应热侧供回水温度为85/55；生活热水板换冷侧供回水温度确定为60/25，相应热侧供回水温度为95/55，蓄热装置可利用温差分别为30和40。由于生活热水的不均匀性，管网中水

12、流量变化较大，为了保证未端用户都能得到稳定压力的热水，系统采用恒压变频供水方式，由压力信号控制生活热水供水泵变频工作。考虑未端用户在使用热水时打开水龙头就能得到温度适中的热水，系统设置了2台生活热水循环水泵。 27电锅炉利用夜间8h低谷电（23:007:00）供暖的同时进行蓄热，在用电高峰期间则利用电锅炉和蓄热装置联合供热。在过渡季节，蓄热量所占系统总负荷的比例逐渐增加时，系统也从分量蓄热模式向全量蓄热模式转换，可以实现避峰运行，从而大幅节省运行费用。整个系统可按以下4种工作模式运行： a) 电锅炉蓄热兼供热模式； b) 电锅炉单供热模式； c) 蓄热装置单供热模式； d) 电锅炉、蓄热装置联合供热模式。 28设备配置与技术参数 电热锅炉 720 kW 2台 蓄热装