蓄冷技术研究综述

蓄冷技术研究综述

摘要：本文主要阐述了国内外蓄冷式空调技术的发展情况以及主要的蓄冷技术，分析比较了了水蓄冷，冰蓄冷，共晶盐蓄冷等不同形式蓄冷技术的优缺点，并提出了当前国内外蓄冷技术研究的热点。

关键字：水蓄冷，冰蓄冷，共晶盐蓄冷

1、引言

随着经济的发展，生活水平的提高，消费者对新鲜水果，蔬菜的质量要求越来越高。这一要求大大推进了科学工作者对食品贮藏方法的不懈努力研究。20世纪70年代所诞生的冰温技术，就是其重要成果之一。随着中国冷链物流，特别是医药、疫苗专业化冷链物流的高度发展，相变蓄冷的材料技术已经日益成为中国物流界一个引人瞩目的焦点。相变蓄冷的材料技术作为一个较新的概念被引入中国的冷链物流。

能源是人类生存和发展的基础，环境是人类为生存、发展所需物质、能量的贮存场所。能源和环境问题，已成为制约人类为物质和精神生活进一步提高的严重障碍。纵观整个世界，随着科学技术的进步与发展，人们对能源的需求日益增加，但同时对能源的利用又存在很大的浪费，这样一方面造成能源的供给渐趋紧张，另一方面也加剧着环境的恶化。因此，如何开发出新的绿色能源及提高其利用率已经成为非常紧迫的世界性课题。与此同时，能源的短缺和环境污染同样是制约我国“21世纪可持续发展"的重要因素之一。近年来我国的能源供应紧张状况有所加剧，无论是石油、煤气还是电，都会出现短时期内的供不应求的状况。对电力来说，就具有一个明显的时间性特点，白天“高峰期”的负荷与夜晚的“低谷期"的负荷之间的峰谷差很大，这一差别导致白天用电高峰期时的发电与输电设备严重超载。电力部门为保证电网的运行安全，只能采取拉闸限电的措施，影响了用户的正常使用嘲。在现代社会中，这种拉负荷限峰的做法不宜采用。而这用电低谷时，用户少、负荷低，发电与输电能量的大量过剩，供过于求，电网运行效率低下，使电网的负荷率降低。蓄冷技术就是在电力负荷率较低的夜间，充分利用电网低谷时间的低价电采用电动制冷机制冷，把冷量按显热或潜热的形式储存在某种介质中，将冷量储存起来。在高峰电价时段，也就是用电高峰期、电力负荷较高的白天，将所蓄冷量释放出来，以满足建筑物空调或生产工艺的需要，达到节省电费的目的。

2、国内外蓄冷技术应用研究发展概况

集中空调是重要的用电大户，也是造成电网峰谷负荷差的主要原因。而蓄冷空调则是解决这个问题的一个有效办法。在70年代初，由于能源危机的出现，美国开始了现代蓄热技术的研究工作，制定了蓄热技术研究与发展规划。其中，就包括昼夜蓄热，蓄冷技术的研究项目。1987年美国的一些研究人员开始呼吁

在空调行业推广应用蓄冷技术来满足移峰填谷的要求。有40多家电力公司实行奖励措施来鼓励用户使用蓄冷技术进行移峰。从1990年起，开始对蓄冷系统的优化设计、控制和计算机模拟，以及节能问题进行研究。1986年在美国圣地亚

哥州立大学建立了能源工程研究所，并于1990年5月开始了一个3年计划进行蓄热技术的研究、设计和测试工作，这极大地推动了冰蓄冷空调技术的发展。为了推进蓄热技术的发展，还成立了国际蓄热咨询应用研究中心。现在，蓄冷技术作为一种电力负荷的调峰手段，已较为广泛地应用于建筑物的空调和其它工业工艺用冷上。

日本是在80年代初开始蓄冷技术研究工作的，到了1985年就已有22项工程中应用了冰蓄冷技术。El本于1988年实行了电力费用的大幅度改动，这极大地促进了蓄冷技术的发展，特别是冰蓄冷技术。冰蓄冷技术已成功地应用在建筑物的空调、水产品的加工和储藏及商品加工行业。至1993年东京电力区域内采用冰蓄冷系统的项目已达到316项。在英国、加拿大、德国、澳大利亚等国，蓄冷技术也得到了应用．至1988年，在北美、欧洲、澳大利亚和日本已有720多套冰蓄冷设备在运行，其中用于空调的占61％。在我国，对于水蓄冷特别是利用

地下蓄水层蓄冷的研究已经有较长的历史。从80年代中期，我国的科技人员就在积极倡导使用冰蓄冷空调技术。在台湾省，蓄冷空调技术应用得较早，发展也比较快，1992年有33个蓄冷空调系统，到1994年底发展到225个。

为推进蓄冷空调计算的发展，1995年中国节能协会成立了蓄冷空调研究中心。一些大专院校也在积极从事蓄冷空调技术的研究工作。这对于促进我国新型空调设备的国产化进程，推进蓄冷技术的发展和进步将起到积极的作用。

3、蓄冷的基本方法

蓄冷的基本方法主要有三大类：显热蓄冷、潜热蓄冷和热化学蓄冷。显热蓄冷是基于蓄冷介质的温度降低来储存冷量。且在此温度范围内蓄冷介质不发生任何相变和化学反应。因此，蓄冷量取决于材料的定压比热Cp蓄冷材料的质量m

和温度差，亦即

T1

Q=∫mC p dT=mC p̅̅̅

(T1−T2)

T2

潜热蓄冷是利用物质相变来储存冷量。当物质发生固一液、固气、液气相变时均要吸热，而与此相反的过程均要放热这种热量被称为相变热或称为潜热。有时，固体由一种晶体结构转变为另一种晶体结构时，也要吸收或放出转变热。原则上来说，这些相变均能用于蓄冷，所以潜热蓄冷又称为相变蓄冷。

在一定温度范围内，某些物质吸热时会产生某种热化学反应。利用这一特性构成的蓄冷就称为热化学蓄冷，其蓄冷量取决于材料的化学反应热热、反应份额和材料的质量。一般来说热化学反应的反应热会比相变热更大，故存在着很好的应用前景。

4、蓄冷的主要技术

4.1 水蓄冷技术

水蓄冷是利用价格低廉、使用方便的水作为蓄冷介质，利用水的显热进行冷量储存的。它具有投资少、系统简单、维修方便、技术要求低、可以使用常规空调系统等优点，以及在冬季还可以用于蓄热。在蓄冷技术应用中，水蓄冷技术的应用比较广泛，概括地讲，水蓄冷技术具有以下特点：①可以使用常规的冷水机组，也可以使用吸收式制冷机组，并使其在经济状态下运行。②适用于常规供冷系统的扩容和改造，可以通过不增加制冷机组容量而达到增加供冷容量的目的。

⑧可以利用消防水池、原有的蓄水设施或建筑物地下室等作为蓄冷容器来降低初投资。④可以实现蓄热和蓄冷的双重用途。⑤技术要求低，维修方便，无需特殊的技术培训。

图1 水蓄冷系统图