
近年来,随着国内供暖需求的持续增长,建筑能耗问题愈发引人关注。尤其是在北方城镇,建筑供暖所耗能源已占到了总能耗的四分之一。在考虑供冷能耗后,这一比例更是显著上升。随着城市化进程的推进和长江流域城市供暖需求的提升,未来供暖面积仍将持续增长。这不仅带来了能源挑战,还引发了一系列问题,如热负荷峰谷差的扩大、热峰负担的加重以及热电厂建设成本的提高等。为了更有效地匹配冷热负荷需求,降低建筑能耗和碳排放强度,正大力关注储能技术的发展,特别是蓄热蓄冷一体化的高效储能技术。
这种高效储能技术通过独特的优化设计,显著提高了储能设备的使用率,降低了储能成本,并提升了运行效率。在实际应用中,面临复杂的工况和负荷波动时,对储能水箱的评价标准存在多样性,缺乏统一、简便有效的评价规则。本文重点介绍了蓄冷蓄热一体化储能水箱的工作原理和设计特征。
蓄热蓄冷一体化储能水箱(简称储能水箱)的核心是利用水在不同温度下的密度差异实现冷热水的分层存储。在4℃时水的密度最大,随着温度升高,水的密度逐渐减小。利用这一原理,可以将冷水保持在储能水箱的下半部分,热水储存在上半部分,有效避免冷热水混合,并在交界处形成稳定的斜温层。
典型的储能水箱呈圆筒形,内部设有上下两个布水器。在储能过程中,产生的冷热水通过布水器导入储能水箱,利用水的温度分层作用实现蓄冷和蓄热。当需要冷热能量时,通过布水器导出预先存储的冷热水以满足需求。
针对储能水箱的设计特征数和评价指标,本文提出了布水器设计特征数、流速均匀性评价指标等。其中,流速均匀性系数的概念被用来评价储能水箱水平截面的速度均匀性。还介绍了斜温层厚度、储能效率和㶲分析方法在评价水温分层程度中的应用。
文章强调了布水器设计中的两个重要参数——弗劳德数Fr和雷诺数Re,指出布水器设计应遵循Fr小于等于1的原则。分析了斜温层厚度、半循环性能系数和㶲效率等,为储能水箱的设计及优化运行提供了评价依据。
参考文献:
[1][M].北京:建筑工业出版社,2023:细节略。
[2-5][J].细节略。
[6]王崇愿等.储热水箱分层性能指标的研究进展[J].制冷技术,细节略。
[7-9][D].北京:细节略。
[其他参考文献细节略]
作者:王凯润等
第一作者单位:电投集团东北电力有限公司
