我国暖通空调新技术

我国暖通空调新技术的发展和应用

陈焰华武汉市建筑设计院WuhanArchitecturalDesignInstitute报告内容引言空调水系统变频变流量技术蓄冷蓄热、低温送风和大温差技术区域冷热电联供和分布式能源技术地源热泵等舒适节能空调技术CFD技术和消防性能化设计制冷空调设备的新技术应用蓄冷空调简介空调蓄冷利用分时电价的不同，贮存电网低谷时段的“便宜的能源”，在需要冷量的峰值时段，将贮存的冷量释放出来以满足空调负荷的要求。以蓄冷介质区分，有水蓄冷,冰蓄冷和共晶盐蓄冷三种方式。蓄冷空调日负荷武汉地区蓄冷工程华美达酒店（冰球蓄冷）武汉国际会展中心（冰盘管蓄冷）

湖北出版文化城（冰球蓄冷）武汉科技会展中心（冰球蓄冷）

湖北剧场（水蓄冷）冰蓄冷与常规电制冷的

经济性比较(示例)江苏广播电视综合大楼工程概况江苏地区分时电价冰蓄冷与常规电制冷的经济性分析冰蓄冷优势：冷水机组容量降低38％空调设备功率减少27％年运行费用节省37.1万元冰浆（IceSlurry）

冰浆——是含有悬浮冰粒子的固液两相溶液，也称流体冰，二元冰。其中冰粒子颗粒为毫米至厘米级。通常为了降低凝固点加入醇类和盐类抑制剂。冰浆微观形态冰粒子微观示意冰晶粒子融冰过程融冰过程中的冰粒子蓄冰槽IceSlurry制取方式几种冰浆制取原理冰浆制取美国PaulMuellerCompany公司冰浆机制取冰浆的过程冰浆制制取日本东东洋制制作所所开发发的冰冰浆系系统冰浆用用途果品冷冷藏水产品品冷藏藏水产品品冷藏藏运输输工艺快快速冷冷却低温环环境与与灭火火超市食食品冷冷藏冰浆空空调系系统典型的的冰浆浆系统统冰浆空空调系系统系统结结构示示意空调建建筑物物冰浆发发生器器蓄冰室室（1））蓄冰室室（2））冰浆空空调系系统应应用示示例北京嘉嘉里中中心酒酒店（Maximice冰浆技技术））商贸综综合楼楼（韩国国，sunwell冰浆技技术））京都火火车战战（日本本，高高砂热热学过过冷水水技术术）冰浆技技术应应用优优势巨大的的相变变潜热热，并可可利用用低温温显热热（冰的的融解解热335kJ/kg，水的比比热容容4.18kJ/kg･℃）较好的的流动动性，，可泵泵送至至任何何地方方融冰释释冷速速度，，热响响应速速度快快采用蓄蓄冷策策略，减少少系统统运行行费用用，增增强供供冷的的可靠靠性国外研研究机机构国际制制冷学学会冰冰浆研研究会会（IceSlurryWorkshopofIIR）丹麦国国际冰冰浆研研究中中心（InternationalIceSlurryCentreofDenmark）国际能能源署署（InternationalEnergyAgency）研究冰冰浆的的学术术机构构美国阿阿尔贡贡国家家实验验室美国橡橡树岭岭国家家实验验室加拿大大多多伦多多大学学应用用化学学系新西兰兰西西新西西兰应应用科科计大大学丹麦科科技研研究院院荷兰代代夫特特大学学机械械系瑞典皇皇家技技术学学院英国埃埃克塞塞特大大学机机械系系日本东东京工工业大大学过冷水水冰浆浆制取取的原原理水的过过冷特特性曲曲线过冷水水中冰冰晶的的形成成过程程过冷现现象：：水溶液液在冷冷却时时，最最初温温度逐逐渐下下降，，容易产产生过过冷现现象，，达到到一定定过冷冷度后，由由于晶晶核形形成，，冰晶晶迅速速长大大。实验构构想：：采取某某些措措施，，防止止过冷冷水过过早的的消除过过冷态态，而而在蓄蓄冰槽槽中消消除过过冷，冰冰晶就就会在在蓄冰冰槽中中连续续生成成。冰浆制制取过过程原原理冰浆制制取过过程过冷却却（热热交换换）器器实验系系统图图过冷水水过冷却却器蓄冰槽槽过冷解解除实验目目的：：获得便便捷，，高效效节能和和环保保的动态制制冰装装置实验系系统图图片三个循循环介介质制冷循循环R22载冷剂剂循环环氯氯化钙钙溶液液制冰循循环乙乙二二醇溶溶液载冷剂剂及温温控系系统载冷剂剂桶载冷剂剂可调加加热温温控装装置压缩机机电压压调幅幅装置置可调节节电压压150-300v制冷压压缩机机温度数数据采采集系系统采集系系统结结构图图温度一一次显显示仪仪表显示屏屏上系系统温温度实实时监监测（1））显示屏屏上系系统温温度实实时监监测（2））过冷却却（热热交换换）器器过冷却却器图图片热交换换原理理过冷水水及冰冰浆制制取冰浆生生成（实验验结果果）纯净水水过冷冷生成成的冰冰晶乙醇溶溶液溶溶液（（7%）过过冷生生成的的冰晶晶乙二醇醇溶液液（6%））过冷冷生成成的冰冰浆自来水水过冷冷生成成的冰冰山系统稳稳定性性分析析过冷器器出口口温度度的变变化曲曲线过冷器器冰堵堵模型型冰堵中中柱状状冰条条1)管管壁温温度较较低，，溶液液经过过圆形形管道道后，，温度度逐渐渐降低低，如如左图图，前前段液液体温温度高高于对对应的的凝固固温度度，而而后段段壁面面温度度达到到冰点点，溶溶液会会在壁壁面附附着，，形成成冰层层。2)由由于液液体响响应相相变速速率较较慢，，管中中心液液体会会出现现过冷冷现象象。3)实实验中中由于于液体体含有有较多多杂质质粒子子，而而且壁壁面条条件利利于冰冰晶的的形成成，故故过冷冷水实实验中中容易易出现现图中中的冰冰堵现现象。。冰堵分分析实验结结果分分析影响系系统稳稳定运运行的的主要要因素素杂质粒粒子对系统统稳定定运行行的影影响进口温温度对过冷冷度的的影响响冷却速速率对管内内冻结结的影影响流动速速率对管内内冻结结的影影响杂质粒粒子的的影响响杂质粒粒子的的存在在，在在一定定程度度上起起到了了成核核剂的的作用用。由由于过过冷器器中壁壁面附附近温温度梯梯度较较大，，而异异质成成核要要求的的过冷冷度要要比均均质成成核低低很多多，所所以，，冰晶晶和杂杂质粒粒子进进入过过冷器器，极极容易易诱发发管内内大量量的冰冰晶形形成，，从而而造成成管内内冻结结。实验发发现，，在蓄蓄冰槽槽底部部增加加冰晶晶过滤滤装置置，能能够大大大提提高系系统稳稳定运运行的的时间间。在在蓄冰冰槽底底部回回水口口设置置标准准筛（（200目目）后后，出出口过过冷度度变大大，过过冷段段维持持的时时间也也相应应变长长。进口口温温度度对对过过冷冷度度的的影影响响在过过冷冷器器出出口口液液体体达达到到过过冷冷状状态态时时，，进进出出口口温温差差较较大大，，乙乙二二醇醇为为1℃℃，，自自来来水水甚甚至至接接近近2℃℃当管管内内出出现现冻冻结结，，温温度度突突变变后后，，温温差差才才明明显显变变小小进口温度太高高，出口的过过冷度不可能能太大乙二醇溶液进进出口温度变变化曲线进口温度出口温度冷却速率对管管内冻结的影影响冷却速率越大大，过冷持续续时间越短，，但过冷器出出口最大过冷冷度相差不大大。如果冷却速率率太高，壁面面温度梯度太太大，过冷水水极容易过早早消除过冷状状态，在管内内形成冰晶，，而冰晶的形形成又进一步步诱发管内大大量晶核的形形成从而产生生管内冻结。。（自来水）不不同冷却速率率下过冷器出出口温度流动速率对管管内冻结的影影响在冷却速率相相同的情况下下，流速越大大，出口最大大过冷度越小小，温度出现突变变所需的时间间与流速几乎乎成正比在相同的冷却却速率时，流流速较小，温温度突变的时时刻也会提前前综合考虑流速速与冷却速率率的影响，可可以认为冷却却速率对过冷冷器管内冻结结影响最大。纯净水的出口口温度乙二醇溶液出出口温度过冷器管内防防冻结策略（1）换热器基底壁壁面处理表面处理的目目的是为了提提高冰晶与基基底材料之间间的表面能垒垒，使得晶核核不容易在壁壁面产生。壁面处理一般般方法：金属属壁面电解抛抛光；精加工工提高表面的的光滑度；采采用特殊的壁壁面涂层材料料。涂层材料可以以采用聚四氟氟乙烯、酚醛醛树脂、清漆漆和其他高分分子材料。（2）添加抗冻剂在过冷水消除除过冷形成冰冰晶时，冰晶晶长大并发生生二次结晶现现象，为了防防止冰晶尺寸寸过大，影响响冰浆低温蓄蓄冷的能力，，必须采取措措施阻止冰晶晶的再生长。。使用抗冻蛋白白如（AFP-I））可以有效的阻阻止冰浆的再再结晶现象，，提高冰浆的的可流动性能能过冷器管内防防冻结策略（3）消除结结晶核均匀成核,要要求有较大的的过冷度。对对比异质成核核,所要求的的过冷度比均均匀成核要小小得多，因此此，消除晶核核与杂质粒子子，可以降低低异质成核的的可能性，提提高水的过冷冷度。（4）减小管管内温度梯度度流动处于湍流流区，扰动增增加，换热系系数较大，使使得流体温度度场均匀，避避免管内冻结结。由于管壁壁温度较低，，管内边界层层低温区转移移到中心区域域，而周围溶溶液的温度要要高，因此，，形