我國暖通空調(diào)新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用(設(shè)計院)

1、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)計院Wuhan Architectural Design Institute報告內(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)計制冷空調(diào)設(shè)備的新技術(shù)應(yīng)用蓄冷空調(diào)簡介空調(diào)蓄冷利用分時電價的不同，貯存電網(wǎng)低谷時段的“便宜的能源”，在需要冷量的峰值時段，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）武漢國際會展中心（冰盤管蓄冷） 湖北出版文化城（冰球蓄冷）

2、武漢科技會展中心（冰球蓄冷） 湖北劇場（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)分時電價冰蓄冷與常規(guī)電制冷的經(jīng)濟(jì)性分析冰蓄冷優(yōu)勢：冷水機組容量降低38空調(diào)設(shè)備功率減少27年運行費用節(jié)省37.1萬元冰漿（Ice Slurry） 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。通常為了降低凝固點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Ice Slurry制取方式幾種冰漿制取原理冰漿制取美國Paul Mueller Company公司冰漿機制取冰漿的過程冰漿制取日本東洋制作

3、所開發(fā)的冰漿系統(tǒng)冰漿用途果品冷藏水產(chǎn)品冷藏水產(chǎn)品冷藏運輸工藝快速冷卻低溫環(huán)境與滅火超市食品冷藏冰漿空調(diào)系統(tǒng)典型的冰漿系統(tǒng)冰漿空調(diào)系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意空調(diào)建筑物冰漿發(fā)生器蓄冰室（1）蓄冰室（2）冰漿空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用示例北京嘉里中心酒店（Maximice冰漿技術(shù)）商貿(mào)綜合樓（韓國，sunwell冰漿技術(shù)）京都火車戰(zhàn)（日本，高砂熱學(xué)過冷水技術(shù)）冰漿技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢巨大的相變潛熱 ，并可利用低溫顯熱（冰的融解熱335kJ/kg，水的比熱容 4.18kJ/kg）較好的流動性，可泵送至任何地方融冰釋冷速度，熱響應(yīng)速度快采用蓄冷策略 ，減少系統(tǒng)運行費用，增強供冷的可靠性國外研究機構(gòu)國際制冷學(xué)會冰漿研究會（Ice Slu

4、rry Workshop of IIR） 丹麥國際冰漿研究中心（International Ice Slurry Centre of Denmark） 國際能源署（International Energy Agency） 研究冰漿的學(xué)術(shù)機構(gòu)美國阿爾貢國家實驗室 美國橡樹嶺國家實驗室 加拿大 多倫多大學(xué)應(yīng)用化學(xué)系 新西蘭 西新西蘭應(yīng)用科計大學(xué) 丹麥科技研究院 荷蘭代夫特大學(xué)機械系 瑞典皇家技術(shù)學(xué)院 英國埃克塞特大學(xué)機械系 日本東京工業(yè)大學(xué)過冷水冰漿制取的原理水的過冷特性曲線過冷水中冰晶的形成過程過冷現(xiàn)象：水溶液在冷卻時，最初溫度逐漸下降，容易產(chǎn)生過冷現(xiàn)象，達(dá)到一定過冷度后，由于晶核形成，冰晶迅速

5、長大。實驗構(gòu)想：采取某些措施，防止過冷水過早的消除過冷態(tài)，而在蓄冰槽中消除過冷，冰晶就會在蓄冰槽中連續(xù)生成。冰漿制取過程原理冰漿制取過程過冷卻（熱交換）器實驗系統(tǒng)圖過冷水過冷卻器蓄冰槽過冷解除實驗?zāi)康模韩@得便捷，高效節(jié)能和環(huán)保的動態(tài)制冰裝置實驗系統(tǒng)圖片 三個循環(huán) 介質(zhì)制冷循環(huán) R22載冷劑循環(huán) 氯化鈣溶液制冰循環(huán) 乙二醇溶液載冷劑及溫控系統(tǒng)載冷劑桶載冷劑可調(diào)加熱溫控裝置壓縮機電壓調(diào)幅裝置可調(diào)節(jié)電壓150-300v制冷壓縮機溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖溫度一次顯示儀表顯示屏上系統(tǒng)溫度實時監(jiān)測（1）顯示屏上系統(tǒng)溫度實時監(jiān)測（2）過冷卻（熱交換）器過冷卻器圖片熱交換原理過冷水及冰漿制取 冰漿生成（

6、實驗結(jié)果）純凈水過冷生成的冰晶乙醇溶液溶液（7%）過冷生成的冰晶乙二醇溶液（6%）過冷生成的冰漿自來水過冷生成的冰山系統(tǒng)穩(wěn)定性分析過冷器出口溫度的變化曲線過冷器冰堵模型冰堵中柱狀冰條1)管壁溫度較低，溶液經(jīng)過圓形管道后，溫度逐漸降低，如左圖，前段液體溫度高于對應(yīng)的凝固溫度，而后段壁面溫度達(dá)到冰點，溶液會在壁面附著，形成冰層。2)由于液體響應(yīng)相變速率較慢，管中心液體會出現(xiàn)過冷現(xiàn)象。3)實驗中由于液體含有較多雜質(zhì)粒子，而且壁面條件利于冰晶的形成，故過冷水實驗中容易出現(xiàn)圖中的冰堵現(xiàn)象。冰堵分析實驗結(jié)果分析影響系統(tǒng)穩(wěn)定運行的主要因素雜質(zhì)粒子對系統(tǒng)穩(wěn)定運行的影響進(jìn)口溫度對過冷度的影響冷卻速率對管內(nèi)凍結(jié)的

7、影響流動速率對管內(nèi)凍結(jié)的影響雜質(zhì)粒子的影響雜質(zhì)粒子的存在，在一定程度上起到了成核劑的作用。由于過冷器中壁面附近溫度梯度較大，而異質(zhì)成核要求的過冷度要比均質(zhì)成核低很多，所以，冰晶和雜質(zhì)粒子進(jìn)入過冷器，極容易誘發(fā)管內(nèi)大量的冰晶形成，從而造成管內(nèi)凍結(jié)。實驗發(fā)現(xiàn)，在蓄冰槽底部增加冰晶過濾裝置，能夠大大提高系統(tǒng)穩(wěn)定運行的時間。在蓄冰槽底部回水口設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)篩（200目）后，出口過冷度變大，過冷段維持的時間也相應(yīng)變長。進(jìn)口溫度對過冷度的影響在過冷器出口液體達(dá)到過冷狀態(tài)時，進(jìn)出口溫差較大，乙二醇為1，自來水甚至接近2當(dāng)管內(nèi)出現(xiàn)凍結(jié)，溫度突變后，溫差才明顯變小進(jìn)口溫度太高，出口的過冷度不可能太大乙二醇溶液進(jìn)出口溫

8、度變化曲線 進(jìn)口溫度出口溫度冷卻速率對管內(nèi)凍結(jié)的影響冷卻速率越大，過冷持續(xù)時間越短，但過冷器出口最大過冷度相差不大。如果冷卻速率太高，壁面溫度梯度太大，過冷水極容易過早消除過冷狀態(tài)，在管內(nèi)形成冰晶，而冰晶的形成又進(jìn)一步誘發(fā)管內(nèi)大量晶核的形成從而產(chǎn)生管內(nèi)凍結(jié)。 （自來水）不同冷卻速率下過冷器出口溫度 流動速率對管內(nèi)凍結(jié)的影響在冷卻速率相同的情況下，流速越大，出口最大過冷度越小，溫度出現(xiàn)突變所需的時間與流速幾乎成正比在相同的冷卻速率時，流速較小，溫度突變的時刻也會提前綜合考慮流速與冷卻速率的影響，可以認(rèn)為冷卻速率對過冷器管內(nèi)凍結(jié)影響最大。純凈水的出口溫度乙二醇溶液出口溫度過冷器管內(nèi)防凍結(jié)策略（1）

9、換熱器基底壁面處理表面處理的目的是為了提高冰晶與基底材料之間的表面能壘，使得晶核不容易在壁面產(chǎn)生。壁面處理一般方法：金屬壁面電解拋光；精加工提高表面的光滑度；采用特殊的壁面涂層材料。涂層材料可以采用聚四氟乙烯、酚醛樹脂、清漆和其他高分子材料。（2）添加抗凍劑在過冷水消除過冷形成冰晶時，冰晶長大并發(fā)生二次結(jié)晶現(xiàn)象，為了防止冰晶尺寸過大，影響冰漿低溫蓄冷的能力，必須采取措施阻止冰晶的再生長。使用抗凍蛋白如（AFP-I）可以有效的阻止冰漿的再結(jié)晶現(xiàn)象，提高冰漿的可流動性能過冷器管內(nèi)防凍結(jié)策略（3）消除結(jié)晶核 均勻成核,要求有較大的過冷度。對比異質(zhì)成核,所要求的過冷度比均勻成核要小得多，因此，消除晶核與雜質(zhì)粒子，可以降低異質(zhì)成核的可能性，提高水的過冷度。（4）減小管內(nèi)溫度梯度 流動處于湍流區(qū)，擾動增加，換熱系數(shù)較大，使得流