连载五十九 | “源牌自控”为中国楼控梦想而来
2022-02-04
纳米导热复合盘管的诞生
那么，源牌的蓄冰盘管，到底有什么好，能打动中信大厦的“心”？
要明确纳米级复合材料蓄冰盘管的优势，首先就要明白蓄冰盘管的用途，即变水为冰。这个用途在冷源系统中所发挥的节能作用，就是所谓的“移峰填谷”。
移峰填谷
利用夜间电网的低谷电力全力地、大量地制冷，将电能以冰的形态存续起来；而到了白天的用电高峰时，尽量不用开启制冷主机，而是用融冰的方式将夜间的制冷成果释放出来，缓解了高峰用电压力，为电网实现移峰填谷，提高电力系统运行效率，用户节省电费。
因为这个办法利用冰作为载体，延时错位地将峰值的重负搬到了低谷，故又被形象地称为“移峰填谷”。我们都知道，交流电是无法储存的，因此这个办法不仅仅造福了本单位， 还提高了电厂的一次能源利用效率，创造了良好的社会经济效益。
蓄冰装置是冰蓄冷空调系统的核心产品，源牌的带头人叶水泉董事长，这位科技型的领导在20多年前就被冰蓄冷的魔力深深吸引，他很清楚，影响其使用效果、决定其节能能力的，正是蓄冰盘管。
这个蓄冰盘管，它其实就是一组组的盘管式热交换器。其工作原理简单地说，就是蓄冰装置内部是个注满了水的大水槽，盘管式换热器浸泡其中。蓄冰时低温的载冷剂在盘管内不断循环，使管外的水逐渐冻结成冰，由此储存大量的冷能量。需要供冷时，空调水进入这些盘管里， 使水槽内的冰融化，空调水的温度由此降低，经过送风管送到各个房间，便获得了降低室温的效果。可见，在蓄冰空调中，盘管的重要性无可比拟。
早在几十年前，对这一重要换热设备，美国的生产厂家就已经有了蓄冰盘管。根据盘管的材质分为蓄冰钢盘管和蓄冰塑料盘管。但源牌发现，其实这两种盘管都存在缺陷。
拿蓄冰钢盘管来说，优点是钢的导热性能好，可以设计成不完全冻结方式，从而获得较好的融冰性能；缺点是钢材的耐腐蚀性差，水和乙二醇均对碳钢管有一定的腐蚀性，由于锌与乙二醇有化学反应，因此内壁不能镀锌，外壁镀锌层可以有一定防腐能力，但是不能杜绝腐蚀。外融冰盘管需要通过鼓气装置增加水体的扰动，水槽内含氧量高，钢盘管更易被腐蚀，表现为钢盘管使用寿命短。从运营维护及使用寿命方面， 碳钢材料硬度高，管壁薄，若过量结冰，容易涨破管材，维修非常困难。为了减少不冻液的腐蚀性，钢制蓄冰盘管厂家通常要求用户采用进口工业抑制性乙二醇，并且对水质有严格要求，定期检测加药，运行维护成本高。一般设计使用寿命10年左右。
钢盘管这么多的弊端，优点也不是没有，钢制盘管的导热系数高，但问题是，整个结冰过程的主要热阻来自冰，钢制盘管导热系数高的作用并不能发挥出来，不能显著提升综合换热性能。再加上一个缺点，自身重量太重，安装起来不方便。
好了，钢盘管不行，美国就生产塑料盘管。塑料盘管耐腐蚀，但导热系数低［通常为 0.1～0.3w/（m·k）］，只有冰的1/20，低的导热能力限制了其作为导热材料的应用。制冰时制冷主机效率降低，能耗增大。融冰时无法保证稳定的出水温度。不能应用于外融冰系统。
“我们反复比较了这两种材质的盘管，发现钢质盘管的导热系数过大，一旦表面结冰，冷热量的传递容易被冰挡住，即它的热阻是在冰上，而塑料盘管的热阻则在塑料材质上。其实早在1995年我就异想天开，有没有一种新材质，导热系数接近于冰，而又能像塑料那样耐腐蚀、重量轻、维修方便？”叶水泉说，正是循着这一思路，当时的研究团队一直在寻找理想的盘管材质。