雪蓄冷技术在环保大厦空调制冷系统中的应用

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　　摘要：采用“雪蓄冷技术”对环保大厦进行制冷，通过比较几种不同的设计方案，为建筑物提供廉价的低温冷源，实现建筑物空调和工艺过程冷负荷的季节性转移。与传统的电制冷技术相比雪蓄冷技术具有很强的蓄冷能力，很高的能效比，可再生性，提供较低的出水温度等特点。
　　关键词：雪蓄冷技术；环保大厦；空调；设计
　　中图分类号:TU831文献标识码：A 文章编号：
　　 Abstracts：The "snow cold storage technology" to the environmental protection building for refrigeration, by comparing several different design plan, for the building supply of cheap low temperature cold source, realize the buildings and process of air conditioning cooling load transfer of seasonal. And the traditional electric refrigeration technology compared with snow cold storage technology has the very strong cold storage capacity, high can effect comparing, reproducibility, provide lower water temperature etc. Characteristics.
　　 Key words：snow cold storage technology，environmental protection building, air conditioning, design
　　
　　
　　0引言
　　 在我国“三北”地区有着寒冷漫长的冬季，在这些地区一般年平均气温较低、冬季降雪量丰富。雪蓄冷技术则是利用该特点，把冬季在自然条件下形成的雪通过某种方式储存起来，为来年夏季建筑物空调供冷，是一种节能的自然冷源利用方式[1]。
　　 由于目前能源利用结构还是以煤、石油、天然气等常规能源为主，这些矿物燃料燃烧时所释放的二氧化碳、烟尘、硫化物和氮氧化物等有害物质，对环境造成了极大的危害，对人类的生存也造成了严重的威胁[2]。另一方面，随着我国城市建设的高速发展，建筑能耗逐年大幅度上升，已成为我国能源消费的主体之一。我国建筑能耗在社会总能耗中的比重越来越大，特别是近十年来我国公共建筑大量增加，公共建筑成为建筑中的用能大户，其空调系统高能耗问题逐渐突出[3]。
　　 基于上述问题，本文在沈阳市环保大厦空调系统设计上采用雪蓄冷技术，探讨不同的雪蓄冷方式的节能效果，分析特征参数，以期为其他工程应用提供借鉴和参考。
　　
　　1环保大厦设计需求
　　 沈阳市的地理坐标是东经123°4′，北纬41°8′。由于地处中纬地带，使得沈阳地区气候具有明显的温带半湿润大陆性气候。气候的主要特点是四季分明。春季干旱，夏季炎热多雨，秋季天高气爽，冬季寒冷干燥；风向有明显的季节变化，冬季盛行西北风，夏季盛行东南风。
　　 项目建筑面积约为4450平方米，功能为运动健身场所，宿舍，办公及部分附属功能用房，空调面积实为4000平方米左右；综合估算单位面积冷负荷为120W/m2，总冷负荷为480kW；
　　 根据建筑物的性质、制冷容量（480kw）、供水温度等情况，工程可采用雪蓄冷和电制冷方式来供冷，估算建筑物每天开放时间为10h，即每天9：00——19:00，年空调时间为5月中旬至9月中下旬（约130天，本次方案估算按135天考虑）；综合利用系数为0.6（扣除节假日及每天负荷变化量估算）。
　　2系统方案选择
　　2.1方案1
　　 冷负荷全部采用储雪融化供冷
　　 夏季所需冷负荷全部由去年冬季所储存降雪量来承担，也就是在冬季将雪储存起来，夏季通过溶解水池将雪融化成低温度的水，通过板式换热器，与空调末端回水换热，换出7度的冷冻水，再供给末端（风机盘管），满足其对冷负荷的需求。
　　2.2方案2
　　 部分负荷（30%以上）采用储雪融化供冷
　　 ①当建筑负荷在10%以下时采用通新风模式直接制冷。
　　 ②当建筑负荷在30%以下时采用低品位地下水（供回水温度12度/16度）直供方式供应。同样可以起到节能减排效果。地下水用量约为50t/h。计算可以使用1口取水井2口回灌井来供冷。
　　 ③当建筑负荷在30%以上时，采用储雪融化供冷，原理同方案1，达到充分合理利用能源的目的。
　　2.3方案3
　　 常规螺杆式冷水机组和储雪融化联合供冷
　　 在低负荷的情况下，采用螺杆式冷水机组供冷，提供7度冷冻水，当夏季高峰负荷的2个月采用储雪融合供冷，原理同方案1。
　　2.4方案4
　　 常规螺杆式冷水机组和储雪融化联合供冷
　　 在低负荷的情况下，采用螺杆式冷水机组供冷，提供7度冷冻水，当夏季高峰负荷的1个月采用储雪融合供冷，原理同方案1。
　　
　　3方案比较
　　 在传统蓄冷系统经济性分析方法的基础上，考虑了系统辅助设备的初投资、运行费用及系统运行管理费用[4]，得到上述4种方案的经济性比较表，见表1。
　　
　　
　　表1四种方案经济性比较表
　　
　　
　　4 结论
　　 方案1及方案2运行安全可靠，比较方案3相比初投资较高。在四个方案中运行费用最低，但是回收年限较长，方案3、4投资少，但运行费用略高，同样是储雪融化供冷，方案3经济合理的，方案4是在满足最热月经济较合理，对于本项目，同时可带来如下效应：
　　 1、社会效应：利用冬季天然冷源满足夏季供冷需求，降低环境污染，实现节能减排，但是受到自然条件限制。
　　 2、空调效果：可结合低温送水和低温送风，空调环境更舒适，同时更利于降低输送能耗。
　　 3、系统可靠，节省费用：该系统方案在世界上属于新型能源形式，运行案例较少，系统可靠性没有更多数据，但技术本身可以节省维护保养费用。
　　 4、系统灵活：适用于常规供冷系统的扩容和改造，为建筑物未来的发展提供更多的选择性。
　　
　　参 考 文 献
　　 [1]余延顺，李迪，李先庭，等.季节性冰雪蓄冷技术的研究现状与技术展望[J]暖通空调，2005，（3）：24-30.
　　 [2]余延顺，屈贤琳，徐辉，等.季节性冰雪蓄冷技术在建筑空调中的应用[J]解放军理工大学学报(自然科学版)，2010，3.
　　 [3]王洪卫.重庆市公共建筑空调系统能耗现状及节能技术研究[D]重庆大学，2006.
　　 [4]杜雁霞，贾代勇，耿世彬.蓄冷率与冰蓄冷空调系统经济性研究[J]制冷学报，2004，（2）：46-49.
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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