储电式自然能空调的设计原理分析

随着节能减排呼声越来越高，储电式自然能空调这一概念也被有些人提了出来，储电式自然能空调在很早就有人研究过，然而虽然使用储电式自然能空调是一种很好的节能方式，但是其本身也存在很多缺点和隐患，以至一直没有得到广泛的推广和应用，下面制冷快报就为大家分析下这种储电式自然能空调的设计原理。

储电式自然能空调采用接触式载冷剂相变动态蓄冰装置和囊式蓄冰装置突破大规模低成本天然蓄冰技术瓶颈。接触式载冷剂相变动态制冰装置蒸发冷凝器上有进水管和出冰管;冷源换热元件直接置于蒸发冷凝器中，冷源换热元件可以是天然冷源的换热器，也可以是制冷机的蒸发器。

蒸发冷凝器中的气态载冷剂通过冷凝为液态直接放热给冷源换热元件，液态载冷剂流入水中蒸发为气态与水直接热交换，生成冰激凌式冰。

载冷剂采用难溶于水的低沸点物质如丙烷等。该接触式载冷剂相变动态制冰装置换热面积不到过冷水动态制冰的1/10，而制冰能力是过冷水动态制冰的20倍以上，换热效率很高，产冰能力很大，生成冰激凌式冰，融冰过程负荷跟随性好，结构简单，成本低投资小，稳定性好，运行可靠，尤其是能实现超大规模低成本制冰。

而囊式蓄冰装置几乎不需建筑施工，柔性容器外壁采用塑胶类的柔性密闭隔热材料形成密闭隔热囊式结构，能在海洋或库区使用，也能方便地用在滩头、沙漠、湿地、地下室、防空设施内、废弃建筑物内，它结构简单、成本低、安装方便、使用灵活。

储电式自然能空调采用开式热泵装置突破低成本大容量储电储热水技术瓶颈。开式热泵装置主要包括蒸发器、压缩机、冷凝器、节流阀，开式热泵装置的蒸发器和冷凝器的冷媒进出口是敞开式的，蒸发器中的低压气态冷媒通过压缩机加压后进入冷凝器，高压气态冷媒在冷凝器中直接接触热水通过冷凝为液态放热，液态冷媒通过节流阀减压进入蒸发器直接接触冷水通过蒸发吸热，完成循环，这样使冷水的热量高效高速流向热水。冷媒采用难溶于水的丙烷等。

空调终端换热器采用直接接触换热器，冰水/热水直接与空气接触，传热效率高，没有换热温差损失。夏天采用囊式蓄冰装置中的冰水，在空调终端直接换热器中与空气直接接触换热，储电式自然能空调能直接提供接近于0°C的冷空气;冬天采用囊式装置中夏天的热水和风/光发电经开式热泵装置储电制热的热水，在空调终端直接换热器中与空气直接换热，储电式自然能空调能直接提供高于55°C的暖气，都只需少量运行费用。

另外，和太阳能热水器相结合，或利用富余风电采用开式热泵蓄热，如果采用一个囊式蓄冰装置蓄冰，另一个囊式装置蓄热水，一年四季都可以利用温差(达50-80°C)发电。另外，在炎热的夏天，如采用终端系统如CO2跨临界膨胀发电装置，使高压工质的吸热曲线与空气的放热冷却曲线相匹配时，此时空调终端装置跨临界膨胀发电装置所产生的制冷量与直接采用终端系统换热器的制冷量相当，同时还能额外发电。

储电式自然能空调与目前广泛应用的城市集中冷热联供装置+传统中央空调系统比较，在中国北方，以住宅为例，一个空调/供冷供暖年度，节省运行费用约21.6元/年·平米，节省标准煤约22.2kg /年·平米，减少CO2排放约59.9kg /年·平米;储电式自然能空调单位投资约120元/平米住宅，一次投入长期受益。

储电式自然能空调每投资1元，可节省发电、输配电、储电设施、空调机、热泵机组、集中供暖气装置等投资大于2元，节省运行费用约0.18元/年，节省标准煤约0.18kg /年，减少CO2排放约0.5kg /年。如果以投资2000亿近似于一个三峡水库计算，则可以节省发电、输配电、储电设施、空调机、热泵机组、、集中供暖气装置等投资大于4000亿元，节省运行费用约360亿元/年，节省标准煤约0.37亿吨 /年，减少CO2排放约1.0亿吨/年。

该项目的广泛实施将能为中国节省标准煤约5亿吨/年，减少CO2排放约13.4亿吨/年，相当于再建设20个三峡工程，还可以节省投资，而且不占用耕地也没有环境问题。与三峡工程相比，储电式自然能空调简单易行，然而节能减排效果、投资效果、社会效益都大大超过三峡工程。