連載五十九 | “源牌自控”為中國樓控夢(mèng)想而來
2022-02-04
納米導(dǎo)熱復(fù)合盤管的誕生
那么，源牌的蓄冰盤管，到底有什么好，能打動(dòng)中信大廈的“心”？
要明確納米級(jí)復(fù)合材料蓄冰盤管的優(yōu)勢(shì)，首先就要明白蓄冰盤管的用途，即變水為冰。這個(gè)用途在冷源系統(tǒng)中所發(fā)揮的節(jié)能作用，就是所謂的“移峰填谷”。
移峰填谷
利用夜間電網(wǎng)的低谷電力全力地、大量地制冷，將電能以冰的形態(tài)存續(xù)起來；而到了白天的用電高峰時(shí)，盡量不用開啟制冷主機(jī)，而是用融冰的方式將夜間的制冷成果釋放出來，緩解了高峰用電壓力，為電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)移峰填谷，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行效率，用戶節(jié)省電費(fèi)。
因?yàn)檫@個(gè)辦法利用冰作為載體，延時(shí)錯(cuò)位地將峰值的重負(fù)搬到了低谷，故又被形象地稱為“移峰填谷”。我們都知道，交流電是無法儲(chǔ)存的，因此這個(gè)辦法不僅僅造福了本單位， 還提高了電廠的一次能源利用效率，創(chuàng)造了良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
蓄冰裝置是冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的核心產(chǎn)品，源牌的帶頭人葉水泉董事長，這位科技型的領(lǐng)導(dǎo)在20多年前就被冰蓄冷的魔力深深吸引，他很清楚，影響其使用效果、決定其節(jié)能能力的，正是蓄冰盤管。
這個(gè)蓄冰盤管，它其實(shí)就是一組組的盤管式熱交換器。其工作原理簡單地說，就是蓄冰裝置內(nèi)部是個(gè)注滿了水的大水槽，盤管式換熱器浸泡其中。蓄冰時(shí)低溫的載冷劑在盤管內(nèi)不斷循環(huán)，使管外的水逐漸凍結(jié)成冰，由此儲(chǔ)存大量的冷能量。需要供冷時(shí)，空調(diào)水進(jìn)入這些盤管里， 使水槽內(nèi)的冰融化，空調(diào)水的溫度由此降低，經(jīng)過送風(fēng)管送到各個(gè)房間，便獲得了降低室溫的效果。可見，在蓄冰空調(diào)中，盤管的重要性無可比擬。
早在幾十年前，對(duì)這一重要換熱設(shè)備，美國的生產(chǎn)廠家就已經(jīng)有了蓄冰盤管。根據(jù)盤管的材質(zhì)分為蓄冰鋼盤管和蓄冰塑料盤管。但源牌發(fā)現(xiàn)，其實(shí)這兩種盤管都存在缺陷。
拿蓄冰鋼盤管來說，優(yōu)點(diǎn)是鋼的導(dǎo)熱性能好，可以設(shè)計(jì)成不完全凍結(jié)方式，從而獲得較好的融冰性能；缺點(diǎn)是鋼材的耐腐蝕性差，水和乙二醇均對(duì)碳鋼管有一定的腐蝕性，由于鋅與乙二醇有化學(xué)反應(yīng)，因此內(nèi)壁不能鍍鋅，外壁鍍鋅層可以有一定防腐能力，但是不能杜絕腐蝕。外融冰盤管需要通過鼓氣裝置增加水體的擾動(dòng)，水槽內(nèi)含氧量高，鋼盤管更易被腐蝕，表現(xiàn)為鋼盤管使用壽命短。從運(yùn)營維護(hù)及使用壽命方面， 碳鋼材料硬度高，管壁薄，若過量結(jié)冰，容易漲破管材，維修非常困難。為了減少不凍液的腐蝕性，鋼制蓄冰盤管廠家通常要求用戶采用進(jìn)口工業(yè)抑制性乙二醇，并且對(duì)水質(zhì)有嚴(yán)格要求，定期檢測(cè)加藥，運(yùn)行維護(hù)成本高。一般設(shè)計(jì)使用壽命10年左右。
鋼盤管這么多的弊端，優(yōu)點(diǎn)也不是沒有，鋼制盤管的導(dǎo)熱系數(shù)高，但問題是，整個(gè)結(jié)冰過程的主要熱阻來自冰，鋼制盤管導(dǎo)熱系數(shù)高的作用并不能發(fā)揮出來，不能顯著提升綜合換熱性能。再加上一個(gè)缺點(diǎn)，自身重量太重，安裝起來不方便。
好了，鋼盤管不行，美國就生產(chǎn)塑料盤管。塑料盤管耐腐蝕，但導(dǎo)熱系數(shù)低［通常為 0.1～0.3W/（m·K）］，只有冰的1/20，低的導(dǎo)熱能力限制了其作為導(dǎo)熱材料的應(yīng)用。制冰時(shí)制冷主機(jī)效率降低，能耗增大。融冰時(shí)無法保證穩(wěn)定的出水溫度。不能應(yīng)用于外融冰系統(tǒng)。
“我們反復(fù)比較了這兩種材質(zhì)的盤管，發(fā)現(xiàn)鋼質(zhì)盤管的導(dǎo)熱系數(shù)過大，一旦表面結(jié)冰，冷熱量的傳遞容易被冰擋住，即它的熱阻是在冰上，而塑料盤管的熱阻則在塑料材質(zhì)上。其實(shí)早在1995年我就異想天開，有沒有一種新材質(zhì)，導(dǎo)熱系數(shù)接近于冰，而又能像塑料那樣耐腐蝕、重量輕、維修方便？”葉水泉說，正是循著這一思路，當(dāng)時(shí)的研究團(tuán)隊(duì)一直在尋找理想的盤管材質(zhì)。
