蓄热/冷器及其工程应用

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【摘 要】本文介绍了蓄热/冷器的作用与用途，同时简述和分析了几种典型蓄热/冷器的工作原理。着重通过对工程案例分析，说明如果能将蓄热/冷器多元化的应用形式利用恰当，能在工程实际中发掘出较大的节能空间。

【关键词】蓄热/冷器；工程应用

前言

蓄热/冷器作为一种贮能装置，根据工程实际应用情况，可以通过平衡系统负荷，蓄存多余热/冷量，并在高峰或无其它热/冷量输入时段，作为补充能源进行有效热/冷量输出，从而达到节能降耗的目的。

对于用汽量、汽压不太大的生产单位，或者是由于一些地区昼夜温差大，生产中的余热、余汽，可以采用一种蓄热装置，使负荷调节过程中多余的余热、余汽集中贮存起来，在用于生产、供暖。随着空调总能耗持续增加，及峰谷用电量也差急剧加大，可以采用一种蓄冷装置，在谷时蓄存空调多余冷量，并用于峰时供冷，也是解决该问题有效措施之一。

蓄热/冷器的类型比较多样化，根据介质热力学特性的利用方式，蓄热/冷器类型有变压式（蒸汽蓄热器）、相变式（冰蓄冷器）、定压式（给水蓄热/冷器）等。

1 几种蓄热/冷器工作原理

1.1 蒸汽蓄热器

热源的高压侧供汽干管A及低压侧用汽干管B与蒸汽蓄热器相连接，当高压侧供汽干管热负荷降低时，蒸汽供过于求，高压侧供汽干管A 管内汽压升高，通过压力信号控制阀1，使阀1自动开启，一部分蒸汽通入蓄热器水中加热热水，这一过程叫充热过程。充热过程可一直进行到蓄热器内的饱和水、汽压力接近高压侧供汽干管内压力为止，阀1闭合；当低压侧用汽干管B负荷升高时，低压侧蒸汽供不应求，低压侧用汽干管B管内汽压随之降低，此时蓄热器中蒸汽汽压高于低压侧用汽干管B管内汽压，通过压力信号控制阀2，使阀2自动开启，蓄热器中饱和水通过压降变为过热水立即沸腾汽化产生蒸汽，协助热用户供汽，这一过程叫放热过程。同时也可以将热能暂存于蓄热器中，待需用时进行输送。

并联式蓄热器多用于低压侧用汽干管压力不足的情况，用以补充降温、降压在一定范围内的低压侧用汽干管蒸汽。串联式蓄热器多用于用汽质量不高的饱和湿蒸汽场合。

1.2 冰蓄冷器

冷蓄冷冷却技术包含蓄冷与冷却两个过程，一个是蓄冷，如把水冻结成冰，另一个是冷却或放冷，冰融化吸热即为放冷，其传过程中涉及到了介质的相变，从而使得整个传热过程较无相变过程更加效率。由于冰的融化温度为0℃，所以冰蓄冷的冷却温度在0℃以上。为了获得更低的冷却温度， 还可以采用了融点较低的低融共晶液，一般它是某些含盐的水溶液。当温度降到其共晶点时，盐和水一起冻结成低融共晶冰。为了区别于普通的水冰， 有时把这种低融共晶冰称为溶液冰。溶液冰融化时可获较低而稳定的冷却温度。冰蓄冷冷却就是靠蓄冷剂的冻结――融化循环达到冷却物体的目的。

1.3 定压式蓄热/冷器

定压式水蓄热/冷器，是比较普度常见的蓄热/冷器类型，其热力学过程不涉及压力变化及介物的相变过程，而是仅利用传热介质的物性（高比热容），来贮存及调节系统的热/冷量输入输出。

2 蓄热/冷器的工程应用

2.1 蓄热器的工程应用

我公司供热系统采用集中供汽方式。供汽系统为公司生活区各项设施（含集中供热）及三家供热用户提供蒸汽。由于三家供热用户生产规模的扩大，蒸汽需求量增大，从而造成日间供汽量偶尔不足，供汽压力波动较大，蒸汽品质下降，影响生活区部份设施正常投运。而蒸汽蓄热器可以利用夜间低负荷时段，进行平衡负荷、贮存热量，刚好可以解决上述问题。

表1 生活区日间日均用汽量

时间段 生活区用汽

设施 用汽量

8：00～9：00 食堂、热水房、采暖 2t

9：00～10：00 热水房、采暖 1.4t

10：00～12：00 食堂、热水房、采暖 2.6t

12：00～15：00 热水房、采暖 2t

15：00～18：00 食堂、热水房、采暖 2.4t

从上表可以看出，生活区日间最大用汽量为10.4t，考虑到供热用户用汽时间段集中在9：00～15：00，则所选蓄热器贮汽量应大于其间蒸汽使用量6.4t。则蓄热器容积可以确定为：

其中：

，

为 时饱和蒸汽热焓值， 为 时饱和水热焓值， 水在 时的容重

为蓄热器充水系数，取 =0.9。

通过以上论证，最终确定选择130m3蓄热器。安装投运后，达到了预期效果。

2.2 蓄冷器的工程应用

我公司生活区空调系统采用集中制冷。制冷机组制取7℃冷冻水送至各空调和降温通风系统，回水温度设计值为12℃。制冷、加热系统循环水和补充水源，开式冷却塔外部冷却水源，均接市政用水。冷水管网以直埋敷设的形式送至生活区#1楼、#2楼。#1楼设计冷负荷462kW，#2楼设计冷负荷481kW。制冷机组为容量1196.8KW的螺杆式冷水机组， 共二台，一用一备。

现因工程需要，生活区食堂扩建，并共用#1、#2楼集中制冷系统，扩建食堂设计冷负荷284kW。扩建后总冷负荷为

kW

扩建后原设计的冷水机组运行模式已无法适用，需二台机组同时投运才能满足要求，致系统无备用机组，可靠性不足。

由于到食堂供冷负荷时间段相对集中，供冷总量不高，可以利用蓄冷器的功效进行错峰蓄冷，平衡系统负荷。而公司因配菜方式改变而闲置的冷库，可以将其内部稍加改动，制成蓄水池，便可让其充当蓄冷器的功用。