冰蓄冷系統技術總結報告精選

　　篇一：冰蓄冷系統技術總結

　　第一講 應用概念

　　一、冰蓄冷空調

　　“冰蓄冷空調”一詞大家都一目了解，英文為‘ICE STORAGE’，日文為[冰蓄熱]，狹義的定義為[制冰蓄冷]的冷氣系統。早期稱謂[COOL STORAGE（蓄冷）]，此包含了[制冷水蓄冷]的冷氣系統。但在寒帶國家降了[蓄冷]外，還要[蓄熱]，因此，廣義的用語為[THERMAL （ENERGY）STORAGE AIR CONDITIONING SYSTEM （縮寫為TES）]，可譯為[蓄能式空調系統]。對于南方地區僅有夏季（冷氣）電力過載的困擾，僅需[蓄冰空調]。

　　二、關于蓄冷系統的計量

　　在常規的空調系統設計時，冷負荷是按照計算出建筑物所需要的多少“冷噸”、“千瓦”、“大卡/時”來計量，但是蓄冰系統是用“冷噸·小時”、“千瓦·小時”、“大卡”來計量。

　　圖1-1代表100冷噸維持10小時冷卻的一個理論上的冷負荷，也就是一個1000“冷噸·小時”的冷負荷。圖上100個方格中的每一格是代表10“冷噸·小時”。

　　事實上，建筑物的空調系統在全日的制冷周期中是不可能都以100%的容量運行的。空調負荷的高峰出現多數是在下午2：00--4：00之間，此時室外環境溫度最高。圖1-2代表了一幢典型大樓空調系統一個設計工作日中的負荷曲線。

　　如圖可知，100冷噸冷水機組的全部制冷能力在10個小時的“制冷周期”中只有2個小時，在其它8個小時中，冷水機組只在“部分負荷”里操作，如果你數一數小方格的話，你會得到總數為75個方格，每一格代表10“冷噸·小時”，所以此建筑物的實際冷負荷為750“冷噸·小時”，但是常規的空調系統必須選用100冷噸的冷水機組來應付100冷噸的“峰值冷負荷”。 三、冷水機組的“參差率”

　　定義的“參差率”為實際“冷負荷”與“冷水機組的總制冷潛力”之比，即：

　　參差率（%）=（實際冷噸·小時數/總的冷噸·小時潛力）*100%=750/1000*100

　　因此該冷水機組的“參差率”為75%，也就是冷水機組能提供1000“冷噸·小時”，而空調系統只要用750“冷噸·小時”。低的“參差率”，則系統的投資亦低。

　　將建筑物總的“冷噸·小時”被“制冷機工作小時”數除而得到的商，即為大樓在整個“制冷周期”中平均負荷。如果可以將空調負荷轉移到峰值以外的時間去，或者與平均負荷相平衡，則只需選用較小制冷能力的冷水機組即可達到100%的參差率，而導致較好的投資效率。 四、全部蓄能與部分蓄能

　　采用蓄冷系統時，有兩種負荷管理策略可考慮。當電費價格在不同時間里有差別時，我們可以將全部負荷轉移到廉價電費的時間里運行。可選用一臺能蓄存足夠能量的傳統冷水機組，將整個負荷轉移到高峰以外的時間去，這稱之為“全部蓄能系統”。圖1-3表示了同一建筑物空調負荷的曲線，是采用了將全部冷負荷轉移到“峰值時間”以外的14個小時中，冷水機組在夜間在蓄冷裝置中進行制冷蓄冰。然后在白天將蓄存在0C冰中的能量作為所要求的750“冷噸·小時”的制冷量用。平均負荷已進一步減少到53.6冷噸（750冷噸·小時/14=53.6冷噸），這導致大大地減少耗電量費用。

　　這種方式常常用于改建工程中利用原有的冷水機組，只需加設蓄冷設備和有關的輔助裝置，但需注意原有冷水機組是否適用于冰蓄冷系統。這種方式也適用于特殊建筑物，需要瞬時大量釋冷，如體育館建筑物。

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　　在新建的建筑中，部分蓄能系統是最實用的，也是一種投資有效的負荷管理策略。在這種負荷均衡的方法中，冷水機組連續運行，它在夜間用來制冷蓄存，在白天利用蓄存的制冷量為建筑物提供制冷。將運行時數從14小時擴展到24小時，可以得到最低的平均負荷（750冷噸·小時/24=31.25冷噸），如圖1-4所示。需電量費用大大地減少，而是冷水機組的制冷能力也可減少50-60%或者更多一些。 五、蓄冰率

　　蓄冰率一般英文簡寫為IPF（ICE PACKING FACTOR），即蓄冰槽內制冰容積與蓄冰槽容積之比值。IPF=蓄冰槽內制冰容積M/蓄冰槽容積M*100%（日本冷凍協會） 一般用它來決定蓄冰槽的大小。目前各種蓄冰設備，其IPF約在20-70%范圍內。

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　　另一稱之為制冰率，其英文簡寫也為IPF，即蓄冰槽中水的最大制冰量與全水量（槽中充水的容積）之比值。

　　IPF=槽中水的最大制冰量kg/全水量kg*100%(日本電力空調研究會）通過它可了解結冰多少，有的蓄冰設備，此值可達90%以上。

　　應注意，國外兩個定義都用IPF表示。各種冰蓄冷設備的兩種蓄冰率數據見表1-1。

　　表1-1 冰蓄冷設備的蓄冰率

　　美國多以Void(Space)Ratio[無效（空間）比]來表示，故蓄冰率 IPF=1-Void Ratio.

　　六、融冰能力DISCHARGE CAPACITY

　　蓄冰槽中之冰，實際可溶解而用于空調的蓄冷量。 七、融冰效率 DISCHARGE EFFICIENCY

　　實際可用于應付空調負荷之[融冰能量]除以[總蓄冰能量]之值。 八、蓄冷效率 STORAGE（THERMAL）EFFICIENCY

　　指實際可用于應付空負荷之[融冰能量]除以[用以制冰蓄冷的能量]之值。此值與融冰效率不同，但有時蓄冷效率也定義為融冰效率。 九、過冷現象 SUPER COOLING

　　指超過流體的凍結點而仍不凍結的現象。例如：純水的凍結點為0C，但水溫需先降至-7C左右，才會形成[冰核]再凍結成冰，（一般水之過冷現象約為-5C，此現象將增加制冰初期的耗能量。）如圖1-5所示。如要設法提高成核溫度，減少過冷度，就要添加成核劑，但使用不同的成核劑配方，效果也各不相同。有些單位在研究和試驗。

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　　十、蓄冷介質比較

　　表1-2

　　注：1RTH=12670KJ=3.516KWH=3024Kcal。

　　對于水蓄冷來說，如果加大蓄冷溫度（如12C-4C水，Δt=8C),就提高了蓄冷密度，則蓄冷水池的體積就可減少（這時第1000RTH需360M）。

　　對于冰蓄冷來說，占有空間的大小，與蓄冰設備的構造和蓄冰率（IPF）的大小有密切關系，考慮桶和熱交換設備占有的空間，每1000RTH需占有空間體積比全部是冰占有35.3M的體積要大得多。

　　第二講 冰蓄冷設備

　　一、分類

　　美國制冷工業協會（ARI）1994年出版的《蓄冷設備熱性能指南》將蓄冷設備廣義地分為顯熱式蓄冷和潛熱式蓄冷，見表2-1。 表2-1

　　*注：載冷劑一般為乙烯乙二醇水溶液。

　　最常用的蓄冷介質是水、冰和其他相變材料，不同蓄冷介質具有不同的單位體積蓄冷能力和不同的蓄冷溫度。

　　二、冰盤管式（ICE-ON-COIL）

　　冷媒盤管式（REFRIGERANT ICE-ON COIL）

　　外融冰系統（EXTERNAL MELT ICE-ON COIL STORAGE SYSTEMS）

　　該系統也稱直接蒸發式蓄冷系統，其制冷系統的蒸發器直接放入蓄冷槽內，冰結在蒸發器盤管上。 此種形式的冰蓄冷盤管以美國BAC公司為代表。盤管為鋼制，連續卷焊而成，外表面為熱鍍鋅。管外徑為1.05"（26.67mm），冰層最大厚度為1.4"（35.56mm），因此盤和換熱表面積為5.2ft/RTH(0.137m/KWH），冰表面積為19.0ft/RTH(0.502m/KWH），制冰率IPF約為40-60%。

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　　融冰過程中，冰由外向內融化，溫度較高的冷凍水回水與冰直接接觸，可以在較短的時間內制出大量的低溫冷凍水，出水溫度與要求的融冰時間長短有關（參見圖2-1、2-2、2-3）。這種系統特別適合于短時間內要求冷量大、溫度低的場所，如一些工業加工過程及低溫送風空調系統使用。 （1）10小時放熱特性（圖2-1）