自-相变材料蓄冷系统的经济性评价
6页1、相变材料蓄冷系统的经济性评价摘要:本文针对一种新型相变材料在蓄冷空调中应用的经济性进行了研究,并与冰蓄冷系统和常规空调系统进行了比较。分析结果表明:相变材料蓄冷空调系统运行费用最低,但初投资较高。如果相变蓄冷材料因批量生产而降低成本,则相变材料蓄冷空调技术将有着广泛的应用前景。关键词:相变材料蓄冷空调系统1前言冰蓄冷系统具有技术成熟、性能稳定等优点,但需配置双工况机组,且多数系统要增加乙二醇溶液为载冷剂的中间换热装置,增加了系统的设计和控制难度。同时,冰蓄冷系统制冰充冷时由于蒸发温度比常规空调低-1,冷机效率下降率达30%左右,是一种节费不节能的空调方式。相变材料式蓄冷系统则可直接利用常规主机,较大程度地提高制冷机的COP值。由于目前已开发出的可用于蓄冷空调系统的相变材料尚较少,价格也相对较贵,因而进行经济性分析是相变材料蓄冷技术推广应用的前提。经济性分析模型的简化本文采用的蓄冷介质为自行研制的一种相变材料。相变温度为.2,相变潜热184kJ/k。为便于比较,作如下假设:(1)对于常规系统、冰蓄冷系统和相变材料系统三种方案,认为空气处理部分设备费用相同,系统初投资仅考虑冷源部分。()相
2、比较的冰蓄冷系统为应用较为广泛的冰球式系统,采用串联、主机优先的形式。(3)相变材料蓄冷系统拟采用串联、主机下游的形式。(4)下标表示常规系统,1表示冰蓄冷系统,2表示相变材料蓄冷系统。3经济性分析数学模型3.1蓄冷系统主机容量的确定当白天空调用制冷机容量恰好等于晚间蓄冷用制冷机容量,这时制冷机容量最小。此时设蓄冷率。即(1)当和时,制冷机容量分别按(2)和()式进行计算。(2)(3)式中:制冷机组容量,;设计日总冷负荷,制冷机的空调运行时间,h;制冷机的充冷运行时间,h制冰机组容量变动系数.系统初投资系统初投资由系统设备本身的费用、机房设备场地建筑物费用和电贴费(很多地区已取消电力增容费,故在此仅考虑电贴费)组成,即(4)系统设备本身的费用;电贴费建筑物投资较常规系统的增加费用(机房设备场地)321设备费用的确定设备费用按设备容量进行估算,即用各设备容量乘以相应的估算指标2,并计入设备运杂费和安装调试费。蓄冷系统设备总费用为:=+(5)制冷机初投资;蓄冷设备费用泵投资费用;冷却塔费用溶液及冷冻水管道费用;冷却水管道费用自控系统费用;电力设备费用板式热交换器费用对于冰蓄冷系统+(6)负
3、荷泵费用;制冷并充释冷综合泵费用;冷却水泵费用对于高温相变材料蓄冷系统,无需板式换热器和专门的负荷泵,但由于目前适用于空调系统的相变材料还较少,因而蓄冷介质费用高于冰蓄冷系统。蓄冷介质根据市场价按7000元吨计,蓄冷槽采用现浇混凝土的形式,蓄冷器为金属板式。相变蓄冷装置及附属设备的造价按10元/k.h计算。此时=,且+高温相变材料蓄冷系统的供回水温度约为91,而冰蓄冷系统供回液温度约为311。前者的温差较后者大大减小,相应的泵和管道投资增加。.2建筑物投资较常规系统的增加费用(7)蓄冷负荷,;单位面积建筑造价元/m2(拟取300元/)单位蓄冷量增加设备用房面积(冰蓄冷系统一般取0.0073)由于所采用的相变材料潜热为冰的5%,因此在蓄冷量相同的情况下,相变材料蓄冷系统蓄冷槽的体积约为冰蓄冷系统的.8倍,设备房建筑物投资费用相应增加。3.电贴费(8)系统配电容量,;每千瓦装机容量电贴费常规系统配电容量:(9)蓄冷系统配电容量:(10)其中:(11)设计日最大负荷;单位配电容量电力报装费用,元、-系统、主机、辅机性能系数.3运行费用三类系统中认为运行管理费用相同。年运行费用为=+(2)3.
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