相變材料蓄冷系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)

1、相變材料蓄冷系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)    摘要： 本文針對(duì)一種新型相變材料在蓄冷空調(diào)中 應(yīng)用 的 經(jīng)濟(jì) 性進(jìn)行了 研究 ，并與冰蓄冷系統(tǒng)和常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了比較。 分析 結(jié)果表明：相變材料蓄冷空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用最低，但初投資較高。如果相變蓄冷材料因批量消費(fèi)而降低成本，則相變材料蓄冷空調(diào)技術(shù)將        摘要： 本文針對(duì)一種新型相變材料在蓄冷空調(diào)中 應(yīng)用 的 經(jīng)濟(jì) 性進(jìn)行了 研究 ，并與冰蓄冷系統(tǒng)和常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了比較。 分析 結(jié)果表明：相變材料蓄冷空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用最低，但初投資

2、較高。如果相變蓄冷材料因批量消費(fèi)而降低成本，則相變材料蓄冷空調(diào)技術(shù)將有著廣泛的應(yīng)用前景。 關(guān)鍵詞： 相變材料 蓄冷 空調(diào)系統(tǒng)   1 前言 冰蓄冷系統(tǒng)具有技術(shù)成熟、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但需配置雙工況機(jī)組，且多數(shù)系統(tǒng)要增加乙二醇溶液為載冷劑的中間換熱裝置，增加了系統(tǒng)的想象和控制難度。同時(shí)，冰蓄冷系統(tǒng)制冰充冷時(shí)由于蒸發(fā)溫度比常規(guī)空調(diào)低8-10，冷機(jī)效率下降率達(dá)30%左右，是一種節(jié)費(fèi)不節(jié)能的空調(diào)方式。相變材料式蓄冷系統(tǒng)則可直接利用常規(guī)主機(jī)，較大程度地提高制冷機(jī)的COP值。由于 目前 已開(kāi)發(fā)出的可用于蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的相變材料尚較少，價(jià)格也相對(duì)較貴，因而進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析是相變材料蓄冷技術(shù)推廣應(yīng)用的前提

3、。 2 經(jīng)濟(jì)性分析模型的簡(jiǎn)化 本文采用的蓄冷介質(zhì)為自行研制的一種相變材料。相變溫度為8.2，相變潛熱184kJ/kg。為便于比較，作如下假設(shè)： （1）對(duì)于常規(guī)系統(tǒng)、冰蓄冷系統(tǒng)和相變材料系統(tǒng)三種方案，認(rèn)為空氣處理部分裝備費(fèi)用相同，系統(tǒng)初投資僅考慮冷源部分。 （2）相比較的冰蓄冷系統(tǒng)為應(yīng)用較為廣泛的冰球式系統(tǒng)，采用串聯(lián)、主機(jī)優(yōu)先的形式。 （3）相變材料蓄冷系統(tǒng)擬采用串聯(lián)、主機(jī)下游的形式。 （4）下標(biāo)0表示常規(guī)系統(tǒng)，1表示冰蓄冷系統(tǒng)，2表示相變材料蓄冷系統(tǒng)。 3 經(jīng)濟(jì)性分析數(shù)學(xué)模型 3.1 蓄冷系統(tǒng)主機(jī)容量的確定 當(dāng)白天空調(diào)用制冷機(jī)容量恰好等于晚間蓄冷用制冷機(jī)容量,這時(shí)制冷機(jī)容量最小 1 。此時(shí)設(shè)蓄

4、冷率 。即          （1） 當(dāng) 和 時(shí)，制冷機(jī)容量分別按（2）和（3）式進(jìn)行 計(jì)算 。     （2）    （3） 式中: 制冷機(jī)組容量, ；    想象日總冷負(fù)荷,    制冷機(jī)的空調(diào)運(yùn)行工夫,；    制冷機(jī)的充冷運(yùn)行工夫, 制冰機(jī)組容量變動(dòng)系數(shù) 3.2 系統(tǒng)初投資 系統(tǒng)初投資由系統(tǒng)裝備本身的費(fèi)用、機(jī)房

5、裝備場(chǎng)地建筑物費(fèi)用和電貼費(fèi)（很多地區(qū)已取消電力增容費(fèi)，故在此僅考慮電貼費(fèi)）組成，即     （4） 系統(tǒng)裝備本身的費(fèi)用 ；    電貼費(fèi) 建筑物投資較常規(guī)系統(tǒng)的增加費(fèi)用（機(jī)房裝備場(chǎng)地） 裝備費(fèi)用按裝備容量進(jìn)行估算，即用各裝備容量乘以相應(yīng)的估算指標(biāo) 2 ，并計(jì)入裝備運(yùn)雜費(fèi)和安裝調(diào)試費(fèi)。蓄冷系統(tǒng)裝備總費(fèi)用為： = + + + + + + + +    (5) 制冷機(jī)初投資；    蓄冷裝備費(fèi)用 泵投資費(fèi)用；   

6、; 冷卻塔費(fèi)用 溶液及冷凍水管道費(fèi)用；    冷卻水管道費(fèi)用 自控系統(tǒng)費(fèi)用；    電力裝備費(fèi)用 板式熱交換器費(fèi)用 對(duì)于冰蓄冷系統(tǒng) +    （6） 負(fù)荷泵費(fèi)用；    制冷并充釋冷綜合泵費(fèi)用； 冷卻水泵費(fèi)用 對(duì)于高溫相變材料蓄冷系統(tǒng)，無(wú)需板式換熱器和專門的負(fù)荷泵，但由于目前適用于空調(diào)系統(tǒng)的相變材料還較少，因而蓄冷介質(zhì)費(fèi)用高于冰蓄冷系統(tǒng)。蓄冷介質(zhì)根據(jù)市場(chǎng)價(jià)按7000元/噸計(jì)，蓄冷槽采用現(xiàn)澆混凝土的形式，蓄冷器為金屬板式。相變蓄

7、冷裝置及附屬裝備的造價(jià)按100元/kW.h計(jì)算。此時(shí) =0，且 +                 高溫相變材料蓄冷系統(tǒng)的供回水溫度約為9/14，而冰蓄冷系統(tǒng)供回液溫度約為3/11。前者的溫差較后者大大減小，相應(yīng)的泵和管道投資增加。 3.2.2 建筑物投資較常規(guī)系統(tǒng)的增加費(fèi)用     （7） 蓄冷負(fù)荷， ；    單位面積建筑造價(jià) 元/m 2 (擬取3000

8、元/ ) 單位蓄冷量增加裝備用房面積 (冰蓄冷系統(tǒng)一般取0.0073    ) 由于所采用的相變材料潛熱為冰的55%，因此在蓄冷量相同的情況下，相變材料蓄冷系統(tǒng)蓄冷槽的體積約為冰蓄冷系統(tǒng)的1.8倍，裝備房建筑物投資費(fèi)用相應(yīng)增加。     3.2.3 電貼費(fèi)     (8) 系統(tǒng)配電容量， ；    每千瓦裝機(jī)容量電貼費(fèi) 常規(guī)系統(tǒng)配電容量：    （9） 蓄冷系統(tǒng)配電容量：  &

9、#160; （10） 其中：    （11） 想象日最大負(fù)荷；    單位配電容量電力報(bào)裝費(fèi)用,元/    、 、 -系統(tǒng)、主機(jī)、輔機(jī)性能系數(shù) 3.3 運(yùn)行費(fèi)用 三類系統(tǒng)中認(rèn)為運(yùn)行管理費(fèi)用 相同。年運(yùn)行費(fèi)用為 = + +    （12） 3.3.1 年基本電費(fèi)    年基本電費(fèi)一般按系統(tǒng)配電容量計(jì) =    （13） 基本電價(jià),元/( ·月) 3.3.2 年運(yùn)行電費(fèi)    常規(guī)系統(tǒng)年運(yùn)行電費(fèi)： (14) 峰、平、谷時(shí)段電價(jià),元/ ；    年供冷天數(shù) 分別為三段用電量 冰蓄冷系統(tǒng)年運(yùn)行電費(fèi)：     (15) ， 系統(tǒng)直供和充冷時(shí)的 值（包括輔機(jī)） 對(duì)于相變材料蓄冷系統(tǒng),認(rèn)為系統(tǒng)直供和充冷時(shí)的 值相等，則