Thermische Energiespeicher (TEs) beinhaltet das Hinzufügen von Wärmeenergie (thermische) Energie zu einem Speichermedium und dann zu einem anderen Zeitpunkt aus diesem Medium. Dies kann das Speichern von Wärmeenergie bei hohen Temperaturen (Wärmespeicher) oder bei niedrigen Temperaturen (Kühllager) beinhalten.
In HLK-Anwendungen sind die für die kühlen thermischen Lagerung verwendeten Speichermedien Eis und Wasser. Ein Kühlwasserspeichersystem nutzt die sensible Wasserkapazität eines großen Wasservolumens, um Wärmeenergie zu speichern. Mit einem Kältemaschinen wird die Wassertemperatur senken, und dieses kühle Wasser wird in einem großen Tank zur Verwendung zu einem anderen Zeitpunkt gelagert. Ein Eisspeichersystem nutzt jedoch die latente Wasserkapazität von Wasser, die mit dem Wechsel der Phase von einem festen (Eis) zu einer Flüssigkeit (Wasser) verbunden ist, um thermische Energie zu speichern.
Es wurden mehrere Eisspeichertechnologien eingeführt, für kurze Zeit blühen und anschließend den Markt verlassen. Glykolbasierte Eisspeichersysteme sind weiterhin sehr beliebt, da sie einfach sind und konventionellen Kühlwassersystemen ähnlich sind. Jede Anwendung, die für ein kaltes Wassersystem geeignet ist, ist ein Kandidat für die Eisspeicherung auf Glykolbasis.
Diese Art des Eisspeichersystems verwendet eine Kälte, um eine Wärmeübertragungsflüssigkeit, häufig eine Mischung aus Wasser und Frostschutzmittel (wie Glykol), auf eine Temperatur unter dem Gefrierpunkt des Wassers abzukühlen. Diese Flüssigkeit wird durch eine oder mehrere Eisspeicherpanzer gepumpt, in denen Wärme aus dem Wasser im Tank auf die Wärmeübertragungsflüssigkeit übertragen wird. Dies führt dazu, dass das Wasser im Tank gefriert.
Wenn die Wärmeenergie zu einem späteren Zeitpunkt benötigt wird, wird die Wärmeübertragungsflüssigkeit erneut durch den Lagertank gepumpt, jetzt jedoch bei einer Temperatur über dem Gefrierpunkt des Wassers. Die Wärme wird von der Wärmeübertragungsflüssigkeit auf das im Tank gespeicherte Eis übertragen, wodurch das Eis schmilzt.
Durch das hinzufügen von eisspeicher Zu einem hLK-System kann die mit dem abkühlen verbundenen versorgungskosten reduziert werden, indem der betrieb des kaltes von zeiten kostengünstiger elektrizität in zeiten kostengünstiger strom verlagert wird.
Abbildung oben zeigt ein Design-Day-Kühllastprofil für ein Beispielgebäude. Zwischen Mitternacht und 6 Uhr morgens ist das Gebäude nicht besetzt und es gibt keine Kühllast. Um 6 Uhr morgens beginnt das Gebäude besetzt und die Kühllast steigt. Die Kühllast ist zwischen 11 und 16 Uhr am höchsten und nimmt nach 17 Uhr dramatisch ab, wenn die Menschen das Gebäude verlassen. Es gibt eine kleine Kühlladung, die während der Abendstunden andauert, bevor sie um Mitternacht weggehen.
Die meisten Unternehmen für Elektroversorger erleben die größte Nachfrage nach Strom während der Tageszeit, wobei einige sogar mit Kapazitätsmangel konfrontiert sind. Um die Reduzierung des Stromverbrauchs in diesen Zeiten zu fördern, haben viele Elektrizitätsunternehmen Zeiten für Tagesquoten festgelegt, die Zeitfenster für höhere Kosten in diesen Zeiträumen mit hoher Nachfrage erzeugen. Die Stunden, in denen die Stromkosten hoch sind, werden häufig als „On-Peak“ -Perenz bezeichnet. Andererseits bezieht sich die Zeit außerhalb der Spitzenzeit auf die Stunden, in denen die Stromkosten niedriger sind.
Für das gleiche beispielgebäude wird mittags bis 20 uhr als die zeit vor dem spitzenraum Definiert. alle anderen stunden sind definiert als die absaugzeit.
Ein weiterer häufiger Bestandteil der Elektroversorgerrate ist eine Nachfragegebühr. Dies ist eine Gebühr, die auf der Auslosung oder der Nachfrage mit höchster Leistung (KW) basiert, die vom Gebäude während eines bestimmten Zeitrahmens verwendet wird. In der Regel gilt entweder die Nachfragegebühr nur für den Zeitraum vor dem Spitze, oder die Anklage wegen der Angestellten ist erheblich höher als bei der Anklage außerhalb der Spitze.
Eisspeichersysteme senken die monatlichen Versorgungskosten, indem er Eis schmilzt, um die Kühllasten während der On-Peak-Zeit zu erfüllen. Dies vermeidet oder reduziert den Strom, der für den Betrieb des Kältemittels während dieses Zeitrahmens erforderlich ist. Der Betrieb des Kühlers wird in die Absendungszeit verlagert, in der die Stromkosten niedriger sind und die Nachfrageladung niedriger oder nicht existiert. Der Chiller wird während dieser Zeit verwendet, um das Wasser in den Lagertanks einzufrieren und die Wärmeenergie bis zum Zeitpunkt der Spitze zu speichern.
In diesem Beispiel werden die Gebäudekühllasten, die während der zwischen 12.00 Uhr und 20 Uhr stattfindenden On-Peak-Zeit auftreten, durch Schmelzen des gespeicherten Eiss zufrieden und der Kühler ausgeschaltet.
Diese Art von System, die oft als „System mit voller Storage“ bezeichnet wird, ist nur möglich, wenn die Speicherkapazität der Panzer groß genug ist, um die Kühllasten der On-Peak für den gegebenen Tag zu erfüllen.
Die installierten Kosten eines Systems mit vollem Storage sind jedoch möglicherweise nicht möglich. Viele Eisspeichersysteme haben genügend Kapazität, um nur einen Teil der Kühlladungen vor dem Spitzenreiter zu erfüllen. Diese Art von System wird oft als „Teil-Storage-System“ bezeichnet.
In diesem Beispiel sind ein Teil-Storage-System die Kühllasten, die während der Spitzenzeit auftreten, durch Schmelzen von Eis und den Betrieb des Kühlers erfüllt. Der Chiller arbeitet mit reduzierter Kapazität, verbraucht weniger Energie und zieht weniger Leistung. Kühlladungen größer als die vom Kälte bereitgestellte Kapazität werden durch Schmelzen des gespeicherten Eiss zufrieden.
Das ausschalten des kühlers oder die erhebliche reduzierung seiner kapazität während der spitzenzeit verringert den verbrauch dieses höherpreisigen stroms und verringert den elektrischen bedarf an der Spitze. beide können zu niedrigeren monatlichen versorgungsrechnungen führen.
Auf den ersten Blick scheint es, dass ein Eisspeichersystem zur Reduzierung des elektrischen Bedarfs (KW) der Spitzenpeak das gleiche ist wie ein System, das zur Reduzierung des elektrischen Verbrauchs (KWH) des Elektroverbrauchs vor dem Spitzenreiter entworfen wurde. Welcher der beiden ist jedoch am wichtigsten, kann jedoch die Art und Weise, wie das System entworfen und/oder kontrolliert wird, erheblich verändern.
Um den Anforderungen an die Spitze zu verringern, sollte das System nur dann Eis schmelzen, wenn der elektrische Bedarf des Gebäudes am höchsten ist. Es ist vollkommen akzeptabel, dass Eis am Ende des Tages im Tank bleibt. Dieser Ansatz, der als „Spitzenrasur“ bezeichnet wird, wird üblicherweise verwendet, wenn die KW-Rate (On-Peak-Elektrobedarf) hoch ist, aber die Raten des elektrischen Verbrauchs (KWH) sind von außerhalb der Spitzenzeiten nahezu gleich. Spitzenrasende Versuche, die optimale Balance zwischen der Reduzierung des elektrischen Bedarfs an den Spitzenzeiten (durch Schmelzen des Eiss und des Betriebs des Kältemittels bei reduzierter Kapazität) und der Vermeidung eines signifikanten Anstiegs des Elektroverbrauchs außerhalb der Spitzenzeiten (was auftritt, wenn der Kältemittel im Eismodus arbeiten muss).
Alternativ sollte das System Alternativ so viel Eis jeden Tag so viel Eis wie möglich schmelzen. Dieser Ansatz, der als „Lastverschiebung“ bezeichnet wird, wird üblicherweise verwendet, wenn die KWH-Rate (Electrical Consumed) vor dem Spitzenverbrauch signifikant höher ist als die Verbrauchsrate außerhalb der Spitzenzeiten. Lastverschiebung Versuche, den elektrischen Verbrauch in den Spitzen so weit wie möglich zu reduzieren, indem das gesamte Eis während der Spitzenzeit und den Umschaltungsbetrieb in die Absendungszeit verschoben wird.
Es ist zwar möglich, dass ein System, das für die Spitzenrasur ausgelegt ist, die gleiche Eisspeicherkapazität wie ein System für das Lastverschiebung aufweist, diese beiden Systeme unterschiedlich gesteuert werden.
Zusätzlich zur Senkung der monatlichen Versorgungskosten besteht ein weiterer potenzieller Vorteil der Eisspeicherung darin, die Größe und Kapazität mechanischer Kühlgeräte zu verringern.
Wenn der Eisspeicher verwendet wird, um die gesamte Kühllast (oder schlimmste Niederlassung) zu erfüllen, kann der Kältemaschinen möglicherweise verkleinert werden, solange der verkleinerte Kältemittel ausreichend Zeit hat, um das Wasser in den Tanks wieder einzufangen.
Kleinere, elektrisch angetriebene Kälte können auch zu einem kleineren elektrischen Service für das Gebäude führen, was auch die installierten Kosten senken kann.
Potenzielle Vorteile
- Niedrigere Versorgungskosten
- Niedrigerer elektrischer Verbrauch an der Spitze (KWH)
- Niedrigerer elektrischer Bedarf an der Spitze (KW)
- Kleinere Ausrüstungsgröße
- Kleinerer kalt
- Kleinerer elektrischer service (a)
- Reduzierte installierte kosten
- Kann sich für versorgungsrabatte oder andere anreize qualifizieren
Während die ICE -Lagertanks zu den installierten Kosten des Systems beitragen, kann die Auswirkungen der Verkleinerung der mechanischen Kühlgeräte einige (oder alle) dieser zusätzlichen Kosten ausgleichen. Darüber hinaus bieten einige Elektrizitätsunternehmen Rabatte oder andere Anreize an, wenn Eisspeicher verwendet wird, um die elektrische Nachfrage vor dem Spitzenreiter zu reduzieren. Wenn diese Anreize verfügbar sind, kann das Hinzufügen von Eisspeichern sogar die allgemeinen installierten Kosten des Systems senken.
In einigen Installationen kann jeder dieser Vorteile realisiert werden. Bei anderen Installationen treten jedoch eine oder mehrere möglicherweise nicht auf. Beispielsweise kann das Hinzufügen von Eisspeichern die Nutzungskosten senken, aber die verfügbare Zeit, um das Wasser in den Panzern wieder einzuforfen, kann so kurz sein, dass der Kühler gleich groß bleibt, um das Wasser schnell genug einzufrieren.
Referenz
TRC019-EN-Eisspeichersysteme
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