硐室使用無機相變材料制冷方案優(yōu)缺點(自動保存的)

1、硐室使用無機相變材料制冷方案優(yōu)缺點看過敖總發(fā)的無機相變材料的介紹后，我發(fā)現(xiàn)了一些問題，其中有無機相變材料的優(yōu)點，也有缺點，希望能夠為中標起到一點幫助；我們也可以使用這種材料改進救生艙及硐室的一些性能。通過魏工今天早晨的介紹，栆礦集團新遠大公司采用的無機相變材料的使用溫度在24-27，根據(jù)北京廣域（無機相變材料供應商）提供的技術參數(shù)來看，參照下表，栆礦集團新遠大公司選用的的材料可能性最大的為性能為CT24的無機相變材料，但表中無CT24的參數(shù)，現(xiàn)以性能相近的CT26的參數(shù)作為分析。性能HS 24CT26HS 29CT58CT89外觀 (顏色)灰白/棕色灰白/棕色灰白/棕色灰白灰白材料類型無機鹽水

2、合物相變溫度 ()23-2525-2728-3057-5987-89有效工作溫度()21-2723-3026-3255-6085-95密度 (Kg/m3)14801500155012901540潛熱 (kJ/kg)185180190250180熔融均一性是是是是是過冷度無無無低無易燃不燃不燃不燃不燃不燃穩(wěn)定性 (循環(huán)) 3000最大操作溫度（）6060609096北京廣域提供的參數(shù)表一、材料性能分析1、材料的環(huán)境溫度通過比對材料的相變溫度與有效工作溫度對比，可得出材料的相變溫度與有效工作溫度又3的溫差，材料的最大操作溫度表明材料在大于60的環(huán)境下其分子結構會發(fā)生改變從而失去其相變能力。2、選定

3、材料的密度與潛熱CT26的密度為1500Kg/m3，潛熱為180KJ/Kg據(jù)此我們可作以下推算。3、理想狀態(tài)下全部選用CT26作為硐室內制冷材料有實驗數(shù)據(jù)可知每個人的平均功率為150w，其中包括空氣凈化藥劑，硐室內設備及圍巖溫度對硐室內溫度的影響；根據(jù)一個人的平均功率我們可以粗略推算出為達到制冷要求硐室內所需無機相變材料的質量與體積。由熱力學定理可知：1w=1J/s則，一個人的平均功率換算為熱量等于：150w=150J/s=0.15KJ/s一個人一小時產生的熱量為：0.15KJ/s3600s=540KJ則，硐室內100人120小時產生的總熱量為：540KJ100120=KJ根據(jù)材料的參數(shù)求出1

4、00人硐室所需的無機相變材料的質量為：/180=36000Kg=36t無機相變材料的體積為：36000kg/1500kg/m3=24m3假設全部鋪設于硐室生存室內，通過參考北京廣域提供的參數(shù)來看，無機相變材料的最佳使用厚度為2cm，則需要的生存是內表面積為：24/0.02=1200m2生存室總長30m，則需要的生存是橫截面周長為：1200/30=40m；生存是寬4.6m，高3.3米，所以不能滿足硐室內全部使用無機相變材料制冷的要求。二、使用無機相變材料制冷的優(yōu)缺點優(yōu)點：1、單純使用無機相變材料省去了硐室內的制冷設備（制冷一體機或蓄冰冰柜）；2、相對二氧化碳制冷采用無機相變材料制冷省去了二氧化碳

5、氣瓶，大大減少了二氧化碳氣瓶的維護及在使用時打開二氧化碳氣瓶閥門較大的重復工作，同時也沒用二氧化碳泄露的危險；3、相對蓄冰式冰柜制冷采用無機相變材料制冷省去了冰柜及其制冷壓縮機組；缺點：1、制冷一體機或蓄冰式冰柜具有冷凝空氣中水分的作用，從而達到了除濕的效果，配合少量干燥劑便能達到硐室內濕度的有效控制，但無機相變材料工作溫度與硐室內溫度相差較小，沒有冷凝的效果，控制硐室內濕度是只能依靠干燥劑，此時需要大量干燥劑，干燥劑在濕度大的情況下失效較快，所以需要頻繁更換。若空氣的干燥還是要通過凈化一體機來實現(xiàn)，此時需要一體機對濕度進行快速處理，并且需要使用大量干燥劑，則大量的干燥劑無疑又增加了凈化一體機

6、的負荷，就目前硐室凈化一體機的驅動現(xiàn)狀（多為氣動馬達驅動）來看，無疑又增加了氣瓶的數(shù)量。2、采用無機相變材料制冷雖然省去了二氧化碳制冷或蓄冰式冰柜制冷系統(tǒng)中制冷單元，但仍需要對硐室內的空氣進行凈化，還需使用凈化一體機，目前硐室內基本都在使用氣體驅動的一體機，在對硐室內空氣凈化過程中，氣瓶的配置仍要滿足一體機及氧氣供給，空氣供給的需求，從氣瓶的數(shù)量來看，氣瓶的數(shù)量并沒有減少。3、根據(jù)北京廣域提供的技術參數(shù)來看，無機相變材料在24時就開始由固態(tài)轉變?yōu)橐簯B(tài)，發(fā)生相變吸熱，所以在不制冷的情況下就需要使硐室內的溫度低于24，這就需要壓風持續(xù)供給，以保持硐室內的溫度，在非緊急情況下，壓風供給系統(tǒng)中的過濾器

7、壽命變短，需要頻繁更換。長時間的使用壓風，會造成壓風管道內積水，增加了壓風維護的工作量，并且無機相變材料在吸熱時會融化成液態(tài)，且體積較固體狀態(tài)下會變小，在重力作用下，變?yōu)橐簯B(tài)的無機相變材料會積聚在封裝材料的底部，當在無機相變材料恢復至其固相時，有可能造成無機相變材料在封裝材料中受力不均勻，使封裝材料表面變得凹凸不平，影響硐室墻面的平整度。4、綜上所述單純使用無機相變材料進行制冷的方案不現(xiàn)實。根據(jù)查閱的資料無機相變材料制冷為被動熱交換方式，單獨使用根本無法滿足硐室內的溫度問題。三、硐室內使用無機相變材料與制冷方式配合的可能：由于無機相變材料屬于被動制冷，即環(huán)境溫度升高時，無機相變材料被動吸收周圍

8、環(huán)境空氣中的熱量，不能主動對硐室內進行溫度調節(jié)，再加之其自身不具備調節(jié)硐室內濕度的能力，使得硐室內體感溫度難以控制，所以無機相變材料需要與其他主動制冷方式進行配合，現(xiàn)硐室內的主要制冷技術有兩種，一種為啟動馬達驅動空氣凈化一體機與蓄冰式冰柜配合進行制冷與空氣凈化，另一種為二氧化碳制冷凈化一體機對艙內空氣進行凈化與制冷。1、無機相變材料與冰柜配合制冷在單純使用冰柜制冷時，以100人硐室為例，硐室中應配備4個蓄冰式冰柜，4臺空氣凈化一體機與冰柜配合，每臺空氣凈化一體機配備6個空氣瓶，12個氧氣瓶，滿足120小時工況下的處理要求，硐室內總共使用24個空氣瓶及48個；在冰柜進行主動制冷時，艙內的濕度也被

9、有效控制，硐室內只需配備少量的空氣干燥劑便可滿足硐室內的濕度處理。當使用蓄冰式冰柜與無機相變材料配合制冷時，由于無機相變材料的制冷被動性，此時就需要蓄冰式冰柜對艙內的溫度進行主動調節(jié)，以達到體感溫度合格，但在120小時內仍要滿足硐室內空氣凈化的額定工況需求，硐室內同樣要配備4臺空氣凈化一體機，為滿足一體機的工作需求，同樣要配備24個空氣瓶及48個氧氣瓶；而在制冷方面，由于采用了無機相變材料對硐室內的溫度進行范圍性的被動調節(jié)，但還需要冰柜進行主動調節(jié)，為了使硐室內的溫度均勻分布，此時同樣的還是需要4臺蓄冰式冰柜，只是在冰柜容量上做了調整，相對單純采用蓄冰式冰柜制冷的硐室冰柜的容量變小，由于冰柜容

10、量變小，冰柜的整體尺寸也隨之變小，冰柜風道的面積也隨之變小，對硐室內空氣中水分的冷凝效率也隨之降低，使得硐室內不得不配備更多的空氣干燥劑來滿足除濕的需求，由于空氣干燥劑的使用量增大，使得硐室內干燥劑的更換變得頻繁，同時為了達到除濕效果，就需要一體機配備的啟動馬達滿負荷高速運轉，這就有需要增加空氣瓶及氧氣瓶的可能，這就增加了氣瓶的成本和維護費用；冰柜從制造工藝成本上來說，大容量的冰柜比小容量的冰柜成本低，為控制成本，若采用大容量的冰柜，空氣干燥劑的用量便減少，但硐室內也使用了無機相變材料配合制冷，這樣成本就比單純使用冰柜制冷的硐室要高；而無機相變材料平時需要壓風持續(xù)供給來保持其蓄冷量，這使得壓風

11、系統(tǒng)的維護工作量及成本增大。相比較而言在達到同等的效果之下，采用無機相變材料的硐室從成本和維護方面來說費用要高出單純使用冰柜制冷的硐室。2、無機相變材料與二氧化碳制冷配合單純使用二氧化碳制冷的硐室，以100人硐室為例，硐室內需要配備4臺二氧化碳制冷凈化一體機，每臺一體機配備60個二氧化碳氣瓶，總共240個氣瓶，在120小時內可根據(jù)艙內實際情況調節(jié)一體機的制冷量與空氣凈化處理量，硐室內一體機同蓄冰式冰柜一樣，也能夠有效控制硐室內的濕度，只需配合少量空氣干燥劑就可滿足硐室內的濕度控制。在使用無機相變材料與二氧化碳制冷一體機配合進行制冷時，為了保證制冷一體機的空氣凈化額定工況需求，每臺一體機同樣還是需要配備60個氣瓶，同單純的二氧化碳制冷相比氣瓶并沒有減少，由于氣瓶數(shù)量沒有減少，