冰片滑落式冰蓄冷系统的研究

摘要

冰蓄冷空调技术作为“削峰填谷”的有效措施，在美国、日本等许多发达国家已经得到广泛应用。在我国，冰蓄冷空调系统与我国21世纪能源可持续发展的基本国策相符，受到国家相关政策的鼓励，有着广阔的发展空间。动态蓄冷技术作为一种新的蓄冷技术，克服了静态蓄冷技术的许多不足之处，具有更加广阔的发展前景。 本文以上海市东华大学松江校区区域供冷的冰片滑落式冰蓄冷系统作为研究对象，重点做了以下几个方面的分析：(1)冰片滑落式冰蓄冷系统的经济性分析；(2)冰片滑落式冰蓄冷系统的运行策略分析；(3)冰片滑落式冰蓄冷主机制冰周期与制冰量的关系。最后，说明了动态冰蓄冷技术与低温送风技术相结合这一未来冰蓄冷的发展趋势的几大优点。希望能对冰片滑落式动态冰蓄冷这一新技术在我国的推广和普及做出一点贡献。 通过一系列的理论分析和实验验证，本文主要得出了以下结论： (1)冰片滑落式动态冰蓄冷系统的制冰主机和蓄冷装置是分开的，蓄冷量增大，只需延长制冰时间，加大蓄冷蓄冰罐容积，制冷主机不用增加，费用相对较低，因此，在满足一定条件的情况下，冰片滑落式动态蓄冷系统可以实现初投资与常规空调系统持平甚至更低。周蓄冰策略延长了享用低谷电的时间，对于冰片滑落式冰蓄冷系统而言，延长了制冰时间，仅需要增大蓄冰罐的容积，费用很低。因此，周蓄冰策略和冰片滑落式冰蓄冷系统相结合是一种比较经济的空调系统初投资的选择。 (2)通过夏季室外湿球温度对冰片滑落式冰蓄冷主机冷凝温度的影响以及外界负荷对冰片滑落式冰蓄冷主机蒸发温度的影响等研究，总结出适合本冰片滑落式冰蓄冷系统优化运行的策略：尽量利用晚上的低谷电进行蓄冷，如果所蓄的冷量不能满足白天的供冷要求，则应当首先考虑在14：00～17：00之间开启冰片滑落式冰蓄冷主机制冷进行冷量的补充，如果仍然无法满足末端负荷所需的冷量，需要在其他时段开机进行冷量补充，也应当尽量避开中午(如12：00-14：00)和晚上(如19：00-22：00)等一些制冷机COP值相对比较低的时段。 (3)对于冰片滑落式冰蓄冷系统而言，制冰、脱冰时间的控制是影响系统制冰量的最直接、最主要的因素。制冰时间过短，会导致脱冰次数过于频繁，整个系统的能量损失过大；制冰时间过长，随着冰层的加厚，导热热阻越来越大，系统在单位时间内的制冰量越来越少，这一问题的解决是本文重点和难点。通过建立传热模型后，运用相变导热的理论进行计算以及一系列的实验验证，得出冰片的厚度与进入蒸发板片的冷冻水水温和有很大的关系，并且总结出在不同蒸发板片进水温度下，制冰时间与制冰量的关系，最后提出了一种更有利于冰片滑落式冰蓄冷系统制冰的方案。 最后，本文通过运用Fluent软件对低温送风的室内流场进行数值模拟，说明了低温送风不仅能够节约初投资和运行费用，而且能够保证室内人员的热舒适性，是未来冰片滑落式冰蓄冷空调的发展方向。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1蓄冷技术概述

1.1.1发展蓄冷空调技术的社会背景

1.1.2发展蓄冷技术空调的意义

1.1.3冰蓄冷空调技术国内外的历史、现状与发展动态

1.1.4冰蓄冷系统的基本原理和特点

1.1.5冰蓄冷系统的分类及其工作原理

1.1.6蓄冷模式和运行控制方式

1.1.7冰蓄冷空调系统设计概述

1 2研究现状和文献综述

1.2.1蓄冷空调系统设计

1.2.2自动控制和优化运行

1.2.3蓄冰槽的研制

1.2.4新型相变蓄冷介质的开发

1.2.5低温送风技术

1.2.6蓄冷空调的经济型分析和系统评价

1.2.7蓄冰特性与融冰特性

1.3本学位论文中的主要研究工作

参考文献

第二章冰片滑落式冰蓄冷系统简介

2.1冰片滑落式冰蓄冷系统

2.1.1冰片滑落式冷水机组的组成

2.1.2冰片滑落式冷水机组的工作原理

2.1.2冰片滑落式冷水机组的特点

2.2东华大学松江校区区域供冷的冰蓄冷系统简介

2.2.1工程概况

2.2.2气象参数和负荷计算

2.2.2系统流程图

2.2.3周蓄冰策略

2.2.4设备选型和参数

2.2.5冰蓄冷(电蓄热)自动控制系统简介

参考文献

第三章冰片滑落式冰蓄冷空调系统经济性分析

3.1基本概念

3.2蓄冷空调系统与常规空调系统初投资

3.2.1蓄冷空调系统与常规电制冷空调系统初投资

3.2.2常规电制冷空调系统

3.2.3蓄冷空调与常规空调初投资比较

3.2.4结论

3.3周蓄冰策略对冰片滑落式冰蓄冷系统经济性的影响

3.3.1周蓄冰策略对装机容量的影响

3.3.2蓄冰罐价格对于周蓄冰策略的影响

3.3.3周蓄冰策略对于运行费用的影响

3.4东华大学冰片滑落式冰蓄冷系统经济性分析

3.4.1空调方案初投资比较

3.4.2运行费用分析

3.4.3经济性分析

3.5小结

参考文献

第四章冰片滑落式冰蓄冷系统的优化

4.1冰片滑落式冰蓄冷系统运行策略的优化

4.1.1冷疑温度tk对于制冷机的影响

4.1.2蒸发温度t0对制冷机的影响

4.1.3实例分析

4.1.4结论和建议

4.2冰片滑落式冰蓄冷系统制冰过程的研究和优化

4.2.1物理模型的建立

4.2.2相界面上的边界条件

4.2.3传热方程的建立

4.2.4传热方程的求解

4.2.5实验数据对比和验证

4.2.6制冰时间对整个系统制冷量影响的实验分析

4.2.7结论和建议

参考文献

第五章大温差低温送风系统在冰蓄冷空调中运用探讨

5.1概况

5.2低温送风系统的优点

5.3低温送风系统的热舒适性分析

5.3.1热舒适与空气扩散性能指标

5.3.2较低的相对湿度对空气品质感觉的影响

5.4低温送风室内流场的数值模拟

5.4.1模拟方法

5.4.2模拟对象

5.4.3模拟结果及分析

结论

参考文献

第六章结论和展望

6.1结论

6.2本课题的发展和展望

6.2.1研究的完善和发展

6.2.2研究期待着各个领域的协作

附录

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢