冰蓄冷系統(tǒng)技術(shù)總結(jié)報(bào)告精選

　　篇一：冰蓄冷系統(tǒng)技術(shù)總結(jié)

　　第一講 應(yīng)用概念

　　一、冰蓄冷空調(diào)

　　“冰蓄冷空調(diào)”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(tǒng)。早期稱謂[COOL STORAGE（蓄冷）]，此包含了[制冷水蓄冷]的冷氣系統(tǒng)。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(diào)系統(tǒng)]。對(duì)于南方地區(qū)僅有夏季（冷氣）電力過載的困擾，僅需[蓄冰空調(diào)]。

　　二、關(guān)于蓄冷系統(tǒng)的計(jì)量

　　在常規(guī)的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，冷負(fù)荷是按照計(jì)算出建筑物所需要的多少“冷噸”、“千瓦”、“大卡/時(shí)”來計(jì)量，但是蓄冰系統(tǒng)是用“冷噸·小時(shí)”、“千瓦·小時(shí)”、“大卡”來計(jì)量。

　　圖1-1代表100冷噸維持10小時(shí)冷卻的一個(gè)理論上的冷負(fù)荷，也就是一個(gè)1000“冷噸·小時(shí)”的冷負(fù)荷。圖上100個(gè)方格中的每一格是代表10“冷噸·小時(shí)”。

　　事實(shí)上，建筑物的空調(diào)系統(tǒng)在全日的制冷周期中是不可能都以100%的容量運(yùn)行的。空調(diào)負(fù)荷的高峰出現(xiàn)多數(shù)是在下午2：00--4：00之間，此時(shí)室外環(huán)境溫度最高。圖1-2代表了一幢典型大樓空調(diào)系統(tǒng)一個(gè)設(shè)計(jì)工作日中的負(fù)荷曲線。

　　如圖可知，100冷噸冷水機(jī)組的全部制冷能力在10個(gè)小時(shí)的“制冷周期”中只有2個(gè)小時(shí)，在其它8個(gè)小時(shí)中，冷水機(jī)組只在“部分負(fù)荷”里操作，如果你數(shù)一數(shù)小方格的話，你會(huì)得到總數(shù)為75個(gè)方格，每一格代表10“冷噸·小時(shí)”，所以此建筑物的實(shí)際冷負(fù)荷為750“冷噸·小時(shí)”，但是常規(guī)的空調(diào)系統(tǒng)必須選用100冷噸的冷水機(jī)組來應(yīng)付100冷噸的“峰值冷負(fù)荷”。 三、冷水機(jī)組的“參差率”

　　定義的“參差率”為實(shí)際“冷負(fù)荷”與“冷水機(jī)組的總制冷潛力”之比，即：

　　參差率（%）=（實(shí)際冷噸·小時(shí)數(shù)/總的冷噸·小時(shí)潛力）*100%=750/1000*100

　　因此該冷水機(jī)組的“參差率”為75%，也就是冷水機(jī)組能提供1000“冷噸·小時(shí)”，而空調(diào)系統(tǒng)只要用750“冷噸·小時(shí)”。低的“參差率”，則系統(tǒng)的投資亦低。

　　將建筑物總的“冷噸·小時(shí)”被“制冷機(jī)工作小時(shí)”數(shù)除而得到的商，即為大樓在整個(gè)“制冷周期”中平均負(fù)荷。如果可以將空調(diào)負(fù)荷轉(zhuǎn)移到峰值以外的時(shí)間去，或者與平均負(fù)荷相平衡，則只需選用較小制冷能力的冷水機(jī)組即可達(dá)到100%的參差率，而導(dǎo)致較好的投資效率。 四、全部蓄能與部分蓄能

　　采用蓄冷系統(tǒng)時(shí)，有兩種負(fù)荷管理策略可考慮。當(dāng)電費(fèi)價(jià)格在不同時(shí)間里有差別時(shí)，我們可以將全部負(fù)荷轉(zhuǎn)移到廉價(jià)電費(fèi)的時(shí)間里運(yùn)行。可選用一臺(tái)能蓄存足夠能量的傳統(tǒng)冷水機(jī)組，將整個(gè)負(fù)荷轉(zhuǎn)移到高峰以外的時(shí)間去，這稱之為“全部蓄能系統(tǒng)”。圖1-3表示了同一建筑物空調(diào)負(fù)荷的曲線，是采用了將全部冷負(fù)荷轉(zhuǎn)移到“峰值時(shí)間”以外的14個(gè)小時(shí)中，冷水機(jī)組在夜間在蓄冷裝置中進(jìn)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(shí)”的制冷量用。平均負(fù)荷已進(jìn)一步減少到53.6冷噸（750冷噸·小時(shí)/14=53.6冷噸），這導(dǎo)致大大地減少耗電量費(fèi)用。

　　這種方式常常用于改建工程中利用原有的冷水機(jī)組，只需加設(shè)蓄冷設(shè)備和有關(guān)的輔助裝置，但需注意原有冷水機(jī)組是否適用于冰蓄冷系統(tǒng)。這種方式也適用于特殊建筑物，需要瞬時(shí)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(tǒng)是最實(shí)用的，也是一種投資有效的負(fù)荷管理策略。在這種負(fù)荷均衡的方法中，冷水機(jī)組連續(xù)運(yùn)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(yùn)行時(shí)數(shù)從14小時(shí)擴(kuò)展到24小時(shí)，可以得到最低的平均負(fù)荷（750冷噸·小時(shí)/24=31.25冷噸），如圖1-4所示。需電量費(fèi)用大大地減少，而是冷水機(jī)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(nèi)制冰容積與蓄冰槽容積之比值。IPF=蓄冰槽內(nèi)制冰容積M/蓄冰槽容積M*100%（日本冷凍協(xié)會(huì)） 一般用它來決定蓄冰槽的大小。目前各種蓄冰設(shè)備，其IPF約在20-70%范圍內(nèi)。

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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(diào)研究會(huì)）通過它可了解結(jié)冰多少，有的蓄冰設(shè)備，此值可達(dá)90%以上。

　　應(yīng)注意，國外兩個(gè)定義都用IPF表示。各種冰蓄冷設(shè)備的兩種蓄冰率數(shù)據(jù)見表1-1。

　　表1-1 冰蓄冷設(shè)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(shí)際可溶解而用于空調(diào)的蓄冷量。 七、融冰效率 DISCHARGE EFFICIENCY

　　實(shí)際可用于應(yīng)付空調(diào)負(fù)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(shí)際可用于應(yīng)付空負(fù)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(shí)蓄冷效率也定義為融冰效率。 九、過冷現(xiàn)象 SUPER COOLING

　　指超過流體的凍結(jié)點(diǎn)而仍不凍結(jié)的現(xiàn)象。例如：純水的凍結(jié)點(diǎn)為0C，但水溫需先降至-7C左右，才會(huì)形成[冰核]再凍結(jié)成冰，（一般水之過冷現(xiàn)象約為-5C，此現(xiàn)象將增加制冰初期的耗能量。）如圖1-5所示。如要設(shè)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(yàn)。

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　　十、蓄冷介質(zhì)比較

　　表1-2

　　注：1RTH=12670KJ=3.516KWH=3024Kcal。

　　對(duì)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(shí)第1000RTH需360M）。

　　對(duì)于冰蓄冷來說，占有空間的大小，與蓄冰設(shè)備的構(gòu)造和蓄冰率（IPF）的大小有密切關(guān)系，考慮桶和熱交換設(shè)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(shè)備

　　一、分類

　　美國制冷工業(yè)協(xié)會(huì)（ARI）1994年出版的《蓄冷設(shè)備熱性能指南》將蓄冷設(shè)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(zhì)是水、冰和其他相變材料，不同蓄冷介質(zhì)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(tǒng)（EXTERNAL MELT ICE-ON COIL STORAGE SYSTEMS）

　　該系統(tǒng)也稱直接蒸發(fā)式蓄冷系統(tǒng)，其制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器直接放入蓄冷槽內(nèi)，冰結(jié)在蒸發(fā)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(xù)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(nèi)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(shí)間內(nèi)制出大量的低溫冷凍水，出水溫度與要求的融冰時(shí)間長短有關(guān)（參見圖2-1、2-2、2-3）。這種系統(tǒng)特別適合于短時(shí)間內(nèi)要求冷量大、溫度低的場所，如一些工業(yè)加工過程及低溫送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)使用。 （1）10小時(shí)放熱特性（圖2-1）