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储热技术及应用[8]:蓄冷技术

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发表于 2021-6-30 14:12:49 | 显示全部楼层 |阅读模式
    蓄冷技术是利用材料的蓄存冷能加以合理使用的一种储能技术。蓄冷技术的典型应用是制冷设备利用夜间峰谷电力时段制冷,并将多余冷量蓄存于热容量大的工质,再在其他时段将蓄存冷量逐渐释放,以维持长时间的制冷效能。蓄冷技术是协调冷能在时间和强度上供需不匹配的一种经济可行的方法,能够起到移峰填谷、节能降耗的作用,原理如图1所示。概况起来,目前技术上可行的蓄冷技术主要有水蓄冷、冰蓄冷和相变材料蓄冷。
图1 蓄冷移峰填谷.png
图1 蓄冷移峰填谷
1.水蓄冷技术
    水蓄冷技术就是利用水的显热来储存冷能的一种蓄冷方式,蓄冷温度在4~7℃之间,蓄冷温差6~11℃,单位体积的蓄冷容量为5. 9~11.3kWh/m3。水蓄冷系统(图2)通过维持尽可能大的蓄水温差并防止冷水与热水的混合来获得最大的蓄冷效率。目前遇到的主要挑战在于蓄冷罐的结构形式如何防止所蓄冷水与回流热水的混合。为实现这一目的,目前常用的有多储水罐法、迷宫法、隔板法、自然分层法。水蓄冷方式系统投资小,运行可靠,可实现蓄热和蓄冷双重功能,具有较强经济性。在采用低温送风的空调工程以及区域性集中供冷、供热的工程应用较多。水蓄冷系统的主要缺点是蓄冷槽容积大,使用易受到制约。
图2 水蓄冷系统.png
图2 水蓄冷系统
2.冰蓄冷技术
    冰蓄冷的机理为潜热和显热的复合蓄冷方式,其温度使用范围较水蓄冷有明显扩大,蓄冷能力与体积蓄冷量也有显著增加。由于冰蓄冷技术蓄冷密度高、蓄冷槽体积较小、温度稳定、便于控制等优点,为其商业化应用创造了有利条件。目前冰蓄冷空调成为应用最为成熟的蓄冷空调技术,广泛应用于大型中央空调场所。需指出的是,冰蓄冷空调系统(图3)设备与管路比水蓄冷空调系统复杂,而且用冰蓄冷低温送风可能导致空气水分凝结,出现空调区风量不足和空气倒灌现象,这是目前冰蓄冷技术仍需克服的难点。
图3 冰蓄冷空调系统.png
图3 冰蓄冷空调系统
3.相变材料蓄冷技术
    与传统蓄冷方式相比,相变蓄冷技术采用相变式蓄冷剂,因物质潜热所具有的能量大,故相变材料蓄冷的储能密度高,且在相变过程温度保持稳定。相变蓄冷系统一般包括用户热源排热部分和制冷部分两个循环交替工作,如图4所示。目前,相变蓄冷技术在中央空调集中蓄冷、水轮发电机冷却等方面较为常见。此外,相变蓄冷技术向小型化方向发展,许多小型设备中也开始应用相变蓄冷进行冷却散热。在应用相变蓄冷的设备中,有时会出现蓄冷剂腐蚀、泄露等问题产生。因此,相变材料蓄冷技术研发,不仅需要开发新型相变蓄冷剂,还要研发蓄冷剂的封装技术。
图4 相变蓄冷系统.png
图4 相变蓄冷系统

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