連載五十九 | “源牌自控”為中國樓控夢想而來
2022-02-04
納米導熱復合盤管的誕生
那么，源牌的蓄冰盤管，到底有什么好，能打動中信大廈的“心”？
要明確納米級復合材料蓄冰盤管的優(yōu)勢，首先就要明白蓄冰盤管的用途，即變水為冰。這個用途在冷源系統(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，盡量不用開啟制冷主機，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)實現(xiàn)移峰填谷，提高電力系統(tǒng)運行效率，用戶節(jié)省電費。
因為這個辦法利用冰作為載體，延時錯位地將峰值的重負搬到了低谷，故又被形象地稱為“移峰填谷”。我們都知道，交流電是無法儲存的，因此這個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)造了良好的社會經(jīng)濟效益。
蓄冰裝置是冰蓄冷空調系統(tǒng)的核心產(chǎn)品，源牌的帶頭人葉水泉董事長，這位科技型的領導在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。
這個蓄冰盤管，它其實就是一組組的盤管式熱交換器。其工作原理簡單地說，就是蓄冰裝置內部是個注滿了水的大水槽，盤管式換熱器浸泡其中。蓄冰時低溫的載冷劑在盤管內不斷循環(huán)，使管外的水逐漸凍結成冰，由此儲存大量的冷能量。需要供冷時，空調水進入這些盤管里， 使水槽內的冰融化，空調水的溫度由此降低，經(jīng)過送風管送到各個房間，便獲得了降低室溫的效果?？梢?，在蓄冰空調中，盤管的重要性無可比擬。
早在幾十年前，對這一重要換熱設備，美國的生產(chǎn)廠家就已經(jīng)有了蓄冰盤管。根據(jù)盤管的材質分為蓄冰鋼盤管和蓄冰塑料盤管。但源牌發(fā)現(xiàn)，其實這兩種盤管都存在缺陷。
拿蓄冰鋼盤管來說，優(yōu)點是鋼的導熱性能好，可以設計成不完全凍結方式，從而獲得較好的融冰性能；缺點是鋼材的耐腐蝕性差，水和乙二醇均對碳鋼管有一定的腐蝕性，由于鋅與乙二醇有化學反應，因此內壁不能鍍鋅，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，水槽內含氧量高，鋼盤管更易被腐蝕，表現(xiàn)為鋼盤管使用壽命短。從運營維護及使用壽命方面， 碳鋼材料硬度高，管壁薄，若過量結冰，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口工業(yè)抑制性乙二醇，并且對水質有嚴格要求，定期檢測加藥，運行維護成本高。一般設計使用壽命10年左右。
鋼盤管這么多的弊端，優(yōu)點也不是沒有，鋼制盤管的導熱系數(shù)高，但問題是，整個結冰過程的主要熱阻來自冰，鋼制盤管導熱系數(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。再加上一個缺點，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，但導熱系數(shù)低［通常為 0.1～0.3W/（m·K）］，只有冰的1/20，低的導熱能力限制了其作為導熱材料的應用。制冰時制冷主機效率降低，能耗增大。融冰時無法保證穩(wěn)定的出水溫度。不能應用于外融冰系統(tǒng)。
“我們反復比較了這兩種材質的盤管，發(fā)現(xiàn)鋼質盤管的導熱系數(shù)過大，一旦表面結冰，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上。其實早在1995年我就異想天開，有沒有一種新材質，導熱系數(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，當時的研究團隊一直在尋找理想的盤管材質。
