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冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)建筑節(jié)能的論文
一、空調(diào)冰蓄冷系統(tǒng)的發(fā)展
空調(diào)是現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)的主要組成部分，隨著建筑業(yè)的快速發(fā)展，空調(diào)的使用也越來越多，電能消耗逐漸增加。然而空調(diào)系統(tǒng)屬于高耗能設(shè)施，一些發(fā)達(dá)國家的能耗占國家經(jīng)濟(jì)總能耗的30%以上，而空調(diào)冷熱源能耗占空調(diào)總能耗的50%以上，因此不僅造成能源逐漸消耗，而且電力的穩(wěn)定性也受到很大影響。例如白天人們用電較多，導(dǎo)致電力輸送形成用電高峰，而夜晚人們的用電相對較少，則電力輸送形成低谷，一些地區(qū)電網(wǎng)的峰谷差與這不僅給電力工業(yè)帶來很大壓力，而且造成了其效率的降低，為了提高電力載荷，滿足需求負(fù)荷量，一些國家主要是采用擴(kuò)增發(fā)電廠基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)量應(yīng)對用電高峰，然而不能有效解決谷底問題，而且增加了能源的消耗，隨著國家能源危機(jī)的日益嚴(yán)峻，以及電力峰谷現(xiàn)象的形成，如何解決用電高峰且有效降低能源消耗成為了國家日益關(guān)注的問題。配置冰蓄冷系統(tǒng)的空調(diào)既是應(yīng)對這個問題而產(chǎn)生的，它可以有效控制電力的峰谷現(xiàn)象，而且能有效在填補(bǔ)谷底的電能，迄今為止，冰蓄冷空調(diào)的應(yīng)用是有效協(xié)調(diào)用電峰谷值與維持電力穩(wěn)定的主要措施，根據(jù)資料統(tǒng)計，蓄冷空調(diào)技術(shù)可以轉(zhuǎn)移空調(diào)尖峰用電負(fù)荷36.4%-45%，對平衡電網(wǎng)負(fù)荷有著顯著的作用。在二十世紀(jì)30年代，美國為了解決制冷設(shè)備造價高問題而研發(fā)了工業(yè)制冷機(jī)，它屬于最早的蓄冷空調(diào)，隨著科技與工業(yè)的快速發(fā)展，制冷機(jī)的造價迅速下滑，導(dǎo)致制冷機(jī)市場逐漸變淡，其技術(shù)進(jìn)展緩慢。然而進(jìn)入20世紀(jì)50年代，日本逐漸對制冷機(jī)增加了關(guān)注，并不斷對蓄冷空調(diào)進(jìn)行研發(fā)與生產(chǎn)，促使水蓄冷空調(diào)在世界上的廣泛應(yīng)用。到20世紀(jì)80年代，在美國、日本、加拿大等國家先后有多達(dá)50家冰蓄冷系統(tǒng)開發(fā)企業(yè)，且冰蓄冷系統(tǒng)空調(diào)在整個北美的投資額占整個暖通系統(tǒng)總投資的30%左右，并在其他國家得到進(jìn)一步的研發(fā)與應(yīng)用。如今，冰蓄冷空調(diào)在所有空調(diào)中逐漸顯示其強(qiáng)大的節(jié)能優(yōu)勢，并廣泛且大量地分布于世界各地，目前美國有五千以上的蓄冷空調(diào)系統(tǒng)用于不同建筑物，其蓄冷技術(shù)在全美空調(diào)上的應(yīng)用占據(jù)了95%以上。我國主要是從21世紀(jì)70年代開始應(yīng)用蓄冷系統(tǒng)空調(diào)，最初較多在體育館建筑中采用水蓄冷空調(diào)系統(tǒng)，隨后冰蓄冷系統(tǒng)空調(diào)的優(yōu)勢而逐漸被廣泛應(yīng)用于各種建筑中。
二、冰蓄冷空調(diào)的建筑節(jié)能
對于冰蓄冷系統(tǒng)空調(diào)的建筑節(jié)能而言，可以從冰蓄冷空調(diào)對建筑能耗的經(jīng)濟(jì)性角度以及電力的穩(wěn)定性角度進(jìn)行分析�；诮ㄖ芎牡慕�(jīng)濟(jì)性，冰蓄冷空調(diào)的應(yīng)用對象可以從宏觀層面劃分為社會對象與用戶對象，首先針對社會層面而言，冰蓄冷空調(diào)具有重要的研究價值，同時對社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)與建筑工業(yè)等發(fā)展都具有很好的促進(jìn)作用，這一點(diǎn)不言而喻；然而對于用戶層面而言，冰蓄冷空調(diào)不僅具有實(shí)際的應(yīng)用價值，且具有很好的投資價值，與常規(guī)空調(diào)相比，雖然冰蓄冷空調(diào)在其系統(tǒng)設(shè)備本身沒有成本優(yōu)勢，但具有較強(qiáng)的工作效率優(yōu)勢，其通過系統(tǒng)優(yōu)勢可降低40%左右功率。然而，冰蓄冷空調(diào)并不是在熱交換工作中體現(xiàn)其節(jié)能優(yōu)勢，因?yàn)樵诒罾淇照{(diào)系統(tǒng)中，制冷主機(jī)一般具有三種類型，即活塞式、螺桿式和離心式，且具有空調(diào)和制冰兩種工況，其制冷能力一般隨著蒸發(fā)溫度降低而減少，隨著冷凝溫度降低而提高，通常制冷機(jī)組在制冰工況下的容量僅為標(biāo)定容量的70%左右。統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，制冷劑出液溫度每降低1℃，各制冷機(jī)容量大約減少3個百分點(diǎn)，且其制冷工況比空調(diào)底，因此冰蓄冷空調(diào)在熱交換中并不節(jié)能。實(shí)際上，冰蓄冷空調(diào)的主要節(jié)能優(yōu)勢體現(xiàn)在電力低谷時刻。用電高峰與低谷形成的峰谷現(xiàn)象是現(xiàn)代電網(wǎng)的特點(diǎn)，隨著科技與工業(yè)的發(fā)展，這種現(xiàn)象也逐漸加劇。據(jù)統(tǒng)計，我國大部分城市的用電高峰階段電量占總電量的30%以上，此時如若根據(jù)高峰時段擴(kuò)建發(fā)電廠以匹配電量，則在用電低谷階段，多數(shù)發(fā)電廠不能得到有效利用。如根據(jù)平局用電負(fù)荷擴(kuò)建發(fā)電廠以匹配電網(wǎng)，則在夏季用電高峰時刻即會產(chǎn)生用電負(fù)荷超過發(fā)電與電力配送設(shè)備的供電能力，導(dǎo)致電力頻率下滑，當(dāng)頻率減至50Hz以下，就不能有效供電和安全用電。為了滿足尖峰用電負(fù)荷需要，就必須根據(jù)尖峰用電負(fù)荷的大小來興建更多的新電廠。在空調(diào)的社會普及率相當(dāng)高后，如果采用與推廣蓄冷空調(diào)技術(shù)，就可有效地把空調(diào)用電的約40％左右的負(fù)荷轉(zhuǎn)移到低谷時段，利用其冰蓄冷系統(tǒng)優(yōu)勢通過蓄冰吸收熱量，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的效果，從而提高了現(xiàn)有發(fā)電設(shè)備與輸配電網(wǎng)的利用率與效率，改善電力建設(shè)的投資效益。
此外，冰蓄能系統(tǒng)除了在建筑節(jié)能上給國家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟(jì)價值時，也具有良好的社會效益與環(huán)境效益。例如推遲或減少發(fā)電裝機(jī)容量，減少環(huán)境污染治理費(fèi)用，減少電網(wǎng)調(diào)峰次數(shù)、降低發(fā)電成本等。本文對其所做的探討，只是基于現(xiàn)行環(huán)境之下，隨著未來的發(fā)展，還需要廣大業(yè)界人士的一致努力。
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