我國暖通空調(diào)新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用培訓(xùn)課件

我國暖通空調(diào)新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用

陳焰華武漢市建筑設(shè)計(jì)院WuhanArchitecturalDesignInstitute報(bào)告內(nèi)容引言空調(diào)水系統(tǒng)變頻變流量技術(shù)蓄冷蓄熱、低溫送風(fēng)和大溫差技術(shù)區(qū)域冷熱電聯(lián)供和分布式能源技術(shù)地源熱泵等舒適節(jié)能空調(diào)技術(shù)CFD技術(shù)和消防性能化設(shè)計(jì)制冷空調(diào)設(shè)備的新技術(shù)應(yīng)用蓄冷空調(diào)簡(jiǎn)介空調(diào)蓄冷利用分時(shí)電價(jià)的不同，貯存電網(wǎng)低谷時(shí)段的“便宜的能源”，在需要冷量的峰值時(shí)段，將貯存的冷量釋放出來以滿足空調(diào)負(fù)荷的要求。以蓄冷介質(zhì)區(qū)分，有水蓄冷,冰蓄冷和共晶鹽蓄冷三種方式。蓄冷空調(diào)日負(fù)荷武漢地區(qū)蓄冷工程華美達(dá)酒店（冰球蓄冷）武漢國際會(huì)展中心（冰盤管蓄冷）

湖北出版文化城（冰球蓄冷）武漢科技會(huì)展中心（冰球蓄冷）

湖北劇場(chǎng)（水蓄冷）冰蓄冷與常規(guī)電制冷的

經(jīng)濟(jì)性比較(示例)江蘇廣播電視綜合大樓工程概況江蘇地區(qū)分時(shí)電價(jià)冰蓄冷與常規(guī)電制冷的經(jīng)濟(jì)性分析冰蓄冷優(yōu)勢(shì)：冷水機(jī)組容量降低38％空調(diào)設(shè)備功率減少27％年運(yùn)行費(fèi)用節(jié)省37.1萬元冰漿（IceSlurry）

冰漿——是含有懸浮冰粒子的固液兩相溶液，也稱流體冰，二元冰。其中冰粒子顆粒為毫米至厘米級(jí)。通常為了降低凝固點(diǎn)加入醇類和鹽類抑制劑。冰漿微觀形態(tài)冰粒子微觀示意冰晶粒子融冰過程融冰過程中的冰粒子蓄冰槽IceSlurry制取方式幾種冰漿制取原理冰漿制取美國PaulMuellerCompany公司冰漿機(jī)制取冰漿的過程冰漿漿制制取取日本本東東洋洋制制作作所所開開發(fā)發(fā)的的冰冰漿漿系系統(tǒng)統(tǒng)冰漿用用途果品冷冷藏水產(chǎn)品品冷藏藏水產(chǎn)品品冷藏藏運(yùn)輸輸工藝快快速冷冷卻低溫環(huán)環(huán)境與與滅火火超市食食品冷冷藏冰漿空空調(diào)系系統(tǒng)典型的的冰漿漿系統(tǒng)統(tǒng)冰漿空空調(diào)系系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)結(jié)構(gòu)示示意空調(diào)建建筑物物冰漿發(fā)發(fā)生器器蓄冰室室（1））蓄冰室室（2））冰漿空空調(diào)系系統(tǒng)應(yīng)應(yīng)用示示例北京嘉嘉里中中心酒酒店（Maximice冰漿技技術(shù)））商貿(mào)綜綜合樓樓（韓國國，sunwell冰漿技技術(shù)））京都火火車戰(zhàn)戰(zhàn)（日本本，高高砂熱熱學(xué)過過冷水水技術(shù)術(shù)）冰漿技技術(shù)應(yīng)應(yīng)用優(yōu)優(yōu)勢(shì)巨大的的相變變潛熱熱，并可可利用用低溫溫顯熱熱（冰的的融解解熱335kJ/kg，水的比比熱容容4.18kJ/kg?℃）較好的的流動(dòng)動(dòng)性，，可泵泵送至至任何何地方方融冰釋釋冷速速度，，熱響響應(yīng)速速度快快采用蓄蓄冷策策略，減少少系統(tǒng)統(tǒng)運(yùn)行行費(fèi)用用，增增強(qiáng)供供冷的的可靠靠性國外研研究機(jī)機(jī)構(gòu)國際制制冷學(xué)學(xué)會(huì)冰冰漿研研究會(huì)會(huì)（IceSlurryWorkshopofIIR）丹麥國國際冰冰漿研研究中中心（InternationalIceSlurryCentreofDenmark）國際能能源署署（InternationalEnergyAgency）研究冰冰漿的的學(xué)術(shù)術(shù)機(jī)構(gòu)構(gòu)美國阿阿爾貢貢國家家實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室美國橡橡樹嶺嶺國家家實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室加拿大大多多倫多多大學(xué)學(xué)應(yīng)用用化學(xué)學(xué)系新西蘭蘭西西新西西蘭應(yīng)應(yīng)用科科計(jì)大大學(xué)丹麥科科技研研究院院荷蘭代代夫特特大學(xué)學(xué)機(jī)械械系瑞典皇皇家技技術(shù)學(xué)學(xué)院英國埃埃克塞塞特大大學(xué)機(jī)機(jī)械系系日本東東京工工業(yè)大大學(xué)過冷水水冰漿漿制取取的原原理水的過過冷特特性曲曲線過冷水水中冰冰晶的的形成成過程程過冷現(xiàn)現(xiàn)象：：水溶液液在冷冷卻時(shí)時(shí)，最最初溫溫度逐逐漸下下降，，容易產(chǎn)產(chǎn)生過過冷現(xiàn)現(xiàn)象，，達(dá)到到一定定過冷冷度后，由由于晶晶核形形成，，冰晶晶迅速速長(zhǎng)大大。實(shí)驗(yàn)構(gòu)構(gòu)想：：采取某某些措措施，，防止止過冷冷水過過早的的消除過過冷態(tài)態(tài)，而而在蓄蓄冰槽槽中消消除過過冷，冰冰晶就就會(huì)在在蓄冰冰槽中中連續(xù)續(xù)生成成。冰漿制制取過過程原原理冰漿制制取過過程過冷卻卻（熱熱交換換）器器實(shí)驗(yàn)系系統(tǒng)圖圖過冷水水過冷卻卻器蓄冰槽槽過冷解解除實(shí)驗(yàn)?zāi)磕康模海韩@得便便捷，，高效效節(jié)能和和環(huán)保保的動(dòng)態(tài)制制冰裝裝置實(shí)驗(yàn)系系統(tǒng)圖圖片三個(gè)循循環(huán)介介質(zhì)制冷循循環(huán)R22載冷劑劑循環(huán)環(huán)氯氯化鈣鈣溶液液制冰循循環(huán)乙乙二二醇溶溶液載冷劑劑及溫溫控系系統(tǒng)載冷劑劑桶載冷劑劑可調(diào)加加熱溫溫控裝裝置壓縮機(jī)機(jī)電壓壓調(diào)幅幅裝置置可調(diào)節(jié)節(jié)電壓壓150-300v制冷壓壓縮機(jī)機(jī)溫度數(shù)數(shù)據(jù)采采集系系統(tǒng)采集系系統(tǒng)結(jié)結(jié)構(gòu)圖圖溫度一一次顯顯示儀儀表顯示屏屏上系系統(tǒng)溫溫度實(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)監(jiān)測(cè)（1）顯示屏上系統(tǒng)統(tǒng)溫度實(shí)時(shí)監(jiān)監(jiān)測(cè)（2）過冷卻（熱交交換）器過冷卻器圖片片熱交換原理過冷水及冰漿漿制取冰漿生成（實(shí)驗(yàn)結(jié)果））純凈水過冷生生成的冰晶乙醇溶液溶液液（7%）過過冷生成的冰冰晶乙二醇溶液（（6%）過冷冷生成的冰漿漿自來水過冷生生成的冰山系統(tǒng)穩(wěn)定性分分析過冷器出口溫溫度的變化曲曲線過冷器冰堵模模型冰堵中柱狀冰冰條1)管壁溫度度較低，溶液液經(jīng)過圓形管管道后，溫度度逐漸降低，，如左圖，前前段液體溫度度高于對(duì)應(yīng)的的凝固溫度，，而后段壁面面溫度達(dá)到冰冰點(diǎn)，溶液會(huì)會(huì)在壁面附著著，形成冰層層。2)由于液體體響應(yīng)相變速速率較慢，管管中心液體會(huì)會(huì)出現(xiàn)過冷現(xiàn)現(xiàn)象。3)實(shí)驗(yàn)中由由于液體含有有較多雜質(zhì)粒粒子，而且壁壁面條件利于于冰晶的形成成，故過冷水水實(shí)驗(yàn)中容易易出現(xiàn)圖中的的冰堵現(xiàn)象。。冰堵分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析析影響系統(tǒng)穩(wěn)定定運(yùn)行的主要要因素雜質(zhì)粒子對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)運(yùn)行的影響進(jìn)口溫度對(duì)過冷度的影影響冷卻速率對(duì)管內(nèi)凍結(jié)的的影響流動(dòng)速率對(duì)管內(nèi)凍結(jié)的的影響雜質(zhì)粒子的影影響雜質(zhì)粒子的存存在，在一定定程度上起到到了成核劑的的作用。由于于過冷器中壁壁面附近溫度度梯度較大，，而異質(zhì)成核核要求的過冷冷度要比均質(zhì)質(zhì)成核低很多多，所以，冰冰晶和雜質(zhì)粒粒子進(jìn)入過冷冷器，極容易易誘發(fā)管內(nèi)大大量的冰晶形形成，從而造造成管內(nèi)凍結(jié)結(jié)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，，在蓄冰槽槽底部增加加冰晶過濾濾裝置，能能夠大大提提高系統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)定運(yùn)行的的時(shí)間。在在蓄冰槽底底部回水口口設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)篩（200目）后后，出口過過冷度變大大，過冷段段維持的時(shí)時(shí)間也相應(yīng)應(yīng)變長(zhǎng)。進(jìn)口溫度對(duì)對(duì)過冷度的的影響在過冷器出出口液體達(dá)達(dá)到過冷狀狀態(tài)時(shí)，進(jìn)進(jìn)出口溫差差較大，乙乙二醇為1℃，自來來水甚至接接近2℃當(dāng)管內(nèi)出現(xiàn)現(xiàn)凍結(jié)，溫溫度突變后后，溫差才才明顯變小小進(jìn)口溫度太太高，出口口的過冷度度不可能太太大乙二醇溶液液進(jìn)出口溫溫度變化曲曲線進(jìn)口溫度出口溫度冷卻速率對(duì)對(duì)管內(nèi)凍結(jié)結(jié)的影響冷卻速率越越大，過冷冷持續(xù)時(shí)間間越短，但但過冷器出出口最大過過冷度相差差不大。如果冷卻速速率太高，，壁面溫度度梯度太大大，過冷水水極容易過過早消除過過冷狀態(tài)，，在管內(nèi)形形成冰晶，，而冰晶的的形成又進(jìn)進(jìn)一步誘發(fā)發(fā)管內(nèi)大量量晶核的形形成從而產(chǎn)產(chǎn)生管內(nèi)凍凍結(jié)。（自來水））不同冷卻卻速率下過過冷器出口口溫度流動(dòng)速率對(duì)對(duì)管內(nèi)凍結(jié)結(jié)的影響在冷卻速率率相同的情情況下，流流速越大，，出口最大大過冷度越越小，溫度出現(xiàn)突突變所需的的時(shí)間與流流速幾乎成成正比在相同的冷冷卻速率時(shí)時(shí)，流速較較小，溫度度突變的時(shí)時(shí)刻也會(huì)提提前綜合考慮流流速與冷卻卻速率的影影響，可以以認(rèn)為冷卻卻速率對(duì)過過冷器管內(nèi)內(nèi)凍結(jié)影響響最大。純凈水的出出口溫度乙二醇溶液液出口溫度度過冷器管內(nèi)內(nèi)防凍結(jié)策策略（1）換熱器基底底壁面處理理表面處理的的目的是為為了提高冰冰晶與基底底材料之間間的表面能能壘，使得得晶核不容容易在壁面面產(chǎn)生。壁面處理一一般方法：：金屬壁面面電解拋光光；精加工工提高表面面的光滑度度；采用特特殊的壁面面涂層材料料。涂層材料可可以采用聚聚四氟乙烯烯、酚醛樹樹脂、清漆漆和其他高高分子材料料。（2）添加抗凍劑劑在過冷水消消除過冷形形成冰晶時(shí)時(shí)，冰晶長(zhǎng)長(zhǎng)大并發(fā)生生二次結(jié)晶晶現(xiàn)象，為為了防止冰冰晶尺寸過過大，影響響冰漿低溫溫蓄冷的能能力，必須須采取措施施阻止冰晶晶的再生長(zhǎng)長(zhǎng)。使用抗凍蛋蛋白如（AFP-I）可以有效的的阻止冰漿漿的再結(jié)晶晶現(xiàn)象，提提高冰漿的的可流動(dòng)性性能過冷器管內(nèi)內(nèi)防凍結(jié)策策略（3）消除除結(jié)晶核均勻成核,要求有較較大的過冷冷度。對(duì)比比異質(zhì)成核核,所要求求的過冷度度比均勻成成核要小得得多，因此此，消除晶晶核與雜質(zhì)質(zhì)粒子，可可以降低異異質(zhì)成核的的可能性，，提高水的的過冷度。。（4）減小小管內(nèi)溫度度梯度流動(dòng)處處于湍湍流區(qū)區(qū)，擾擾動(dòng)增增加，，換熱熱系數(shù)數(shù)較大大，使使得流流體溫溫度場(chǎng)場(chǎng)均勻勻，避避免管管內(nèi)凍凍結(jié)。。由于于管壁壁溫度度較低低，管管內(nèi)邊邊界層層低溫溫區(qū)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移到到中心心區(qū)域域，而而周圍圍溶液液的溫溫度要要高，，因此此，形形成的的晶核核無法法長(zhǎng)大大形成成冰晶晶，而而只能能以晶晶核的的形式式存在