基于冰源热泵(可控相变)清洁供暖技术,可以取地下水,地表水,用热泵方式解决清洁供暖的问题,近年来,中科院广州能源研究所已建成运行南京银杏山庄等多个项目。以华东某城市冬季供暖为例:热负荷25W/m²,供暖季4个月,以冰源热泵技术进行清洁供暖,只需要0.5吨水(由15℃降为0℃的冰);按清洁供暖面积10万m²计算,耗水量只为5万吨。在满足供暖需求的同时,可跨季节收集冷量1,40万RTh,约折合1.40GWh的电能。此外,宋文吉还提到了冰浆跨季节蓄冷储能概念。某医院利用冰浆蓄冷系统,确保药品和器械的恒温储存。湖南淡水冰浆蓄冷
冰浆发生器:亚稳态的过冷水在流动过程中如果受到外界的干扰,例如管道的凸台、凹槽、法兰、弯头等处,容易激发过冷水促晶解除过冷状态导致发生“冰堵"现象所以在过冷水流出换热器后必须及时解除水的过冷状态。冰浆发生器的作用就是将过冷状态的水在此处解除过冷状态,保证下游管道流动的是稳态的冰水混合物。目前解除水的过冷状态方法很多,有机械冲击法、局部低温法、揽拌促晶法、冰核自促晶法、超声波辐射法等,通过实验测试对比,超声波辐射法具有良好的促品效果,而且安装、维护简便,使用可靠。湖南淡水冰浆蓄冷未来冰浆蓄冷系统将更加智能化,实现远程监控和自动调节。
冰浆发生装置,常用的产生冰浆的方法有如下几种:过冷法、刮削法、喷射法和真空法等。过冷法,过冷法冰浆发生系统。在过冷换热器中,水被过冷到-2℃,当其离开过冷器时,大约2.5%的过冷水变成冰晶,其余大部分仍是液相,产生的冰晶落入蓄冷槽,在蓄冷槽内由于冰、水的密度差,冰晶聚集在蓄冷槽的上部,而水储存在蓄冷槽的下部,其水温仍保持约0℃。夜间低谷时,蓄冷系统产生冰晶,使蓄冷槽内的冰晶浓度达到20%—30%;白天高峰时,蓄冷槽底部的冷水被送到空调末端换热器中向房间供冷。
部分典型工程案例,从技术升级方向来看,下一代冰浆蓄冷技术升级将坚持能效提升和装备提升两个思路,一是简化系统,减少载冷剂循环,可节省约20%泵功;减少换热损失,可提高约6%的效率;二是提高制冰设备的集成度,减小占地面积;研发大容量制冰机组,实现电-冷转换(制冰)装备的集成化、模块化、大型化,降低蓄冷系统成本,提高场景适应性。冰浆技术在供热及其他领域的应用,宋文吉指出,冰浆技术也可在供热领域实现应用。利用可控相变技术,可以进一步提取由水到冰的相变潜热,这个热可以作为热泵供热的热源,冰源热泵可为跨季节储冷提供无偿的冰。冰浆制备的关键设备是冰浆发生器,通过循环流动实现冰浆的生成。
冰浆蓄冷与盘管蓄冰相比的优点:维护简单:a、制冰与融冰分离。冰浆系统的主要部件是可拆式板换,不会出现致命故障,出现故障后易检修,每年只需定期保养即可。而盘管蓄冰、融冰全都需要经过盘管,而且盘管全部放置在1000立方的蓄冷罐中,一旦出现乙二醇泄漏,几乎无法修复,只能更换。b、换热器维护容易。换热器长时间运行后,换热表面会结垢,较大程度上降低换热性能,需要进行定期维护,一般是1~2年/次。冰浆蓄冷系统乙二醇很少,容易对制冷机组蒸发器、供冷板式换热器等进行维护,而盘管有几十吨的乙二醇溶液,冰球的乙二醇用量更大,占整个蓄冷罐的40%,达到数百吨,深圳电子科技大厦是中国头一个采用冰球蓄冷的项目,十多年了,换热器无法清洗检修,因为乙二醇根本无处存放。冰浆蓄冷技术在实际应用中,为各行各业带来了明显的效益。湖南淡水冰浆蓄冷
冰浆蓄冷技术的推广,有望改变我国制冷行业的格局。湖南淡水冰浆蓄冷
冰浆蓄冷有成本优势,冰浆蓄冷系统的主要是以1小时制冷量的板式换热器的冰浆制取装置取代需要8小时盘管蓄冰的盘管。6、(盘管和冰球几百上千吨的乙二醇以及冰层热阻导致的蓄冷不足,放冷速率受限等导致的不节能、不环保)冰浆蓄冷环保节能,冰浆蓄冷系统乙二醇用量极少,而盘管的乙二醇用量多达几十吨。冰浆蓄冷是目前为止,利用水作为相变材料效率较高的方式(Z二醇溶液-3℃)。每削减电力高峰 1KW.h,减少电厂碳排放0.11KG。如全年削减电力高峰电量150万Kw.h(5万m空调建筑面积,电价高峰耗电比常规空调系统减少85%),不只获得130万的运行收益,还减少碳排放 165吨。湖南淡水冰浆蓄冷