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儲(chǔ)冰蓄冷系統(tǒng)是制冷機(jī)組節(jié)能發(fā)展方向
冰蓄冷空調(diào)是利用夜間低谷負(fù)荷電力制冰儲(chǔ)存在蓄冰裝置中,，白天融冰將所儲(chǔ)存冷量釋放出來(lái)，減少電網(wǎng)高峰時(shí)段空調(diào)用電負(fù)荷及空調(diào)系統(tǒng)裝機(jī)容量,，它代表著當(dāng)今世界空調(diào)的發(fā)展方向。
1.削峰填谷,、平衡電力負(fù)荷,。
2.改善發(fā)電機(jī)組效率、減少環(huán)境污染,。
3.減小機(jī)組裝機(jī)容量,、節(jié)省空調(diào)用戶(hù)的電力花費(fèi)。
4.改善制冷機(jī)組運(yùn)行效率,。
5.蓄冷空調(diào)系統(tǒng)特別適合用于負(fù)荷比較集中,、變化較大的場(chǎng)合如體育館、影劇院,、音樂(lè)廳等,。
6.應(yīng)用蓄冷空調(diào)技術(shù)，可擴(kuò)大空調(diào)區(qū)域使用面積,。
7.適合于應(yīng)急設(shè)備所處的環(huán)境，計(jì)算機(jī)房,、軍事設(shè)施,、機(jī)房和易燃易爆物品倉(cāng)庫(kù)等。
優(yōu)勢(shì)
（1）節(jié)省電費(fèi),。
（2）節(jié)省電力設(shè)備費(fèi)用與用電困擾,。
（3）蓄冷空調(diào)效率高。
（4）節(jié)省冷水設(shè)備費(fèi)用,。
（5）節(jié)省空調(diào)箱倒設(shè)備費(fèi)用,。
（6）除濕效果良好。
（7）斷電時(shí)利用一般功率發(fā)電機(jī)仍可保持室內(nèi)空調(diào)運(yùn)行,。
（8）可快速達(dá)到冷卻效果 ,。
（9）節(jié)省空調(diào)及電力設(shè)備的保養(yǎng)成本。
（10）降低噪亂冷水流量與循環(huán)風(fēng)上減少,，即水泵與空調(diào)機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)振動(dòng)及噪音降低,。
（11）使用壽命長(zhǎng)。
缺點(diǎn)
（1）對(duì)于冰蓄冷系統(tǒng),，其運(yùn)行效率將降低,。
（2）增加了蓄冷設(shè)備費(fèi)用及其占用的空間,。
（3）增加水管和風(fēng)管的保溫費(fèi)用。
（4）冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的制冷主機(jī)性能系數(shù)（COP）要下降,。
運(yùn)行策略
所謂運(yùn)行策略是指蓄冷系統(tǒng)以設(shè)計(jì)循環(huán)周期（如設(shè)計(jì)日或周等）的負(fù)荷及其特點(diǎn)為基礎(chǔ),，按電費(fèi)結(jié)構(gòu)等條件對(duì)系統(tǒng)以蓄冷容量、釋冷供冷或以釋冷連同制冷機(jī)組共同供冷作出*的運(yùn)行安排考慮,。一般可歸納為全部蓄冷策略和部分蓄冷策略,。
工作模式
蓄冷系統(tǒng)工作模式是指系統(tǒng)在充冷還是供冷，供冷時(shí)蓄冷裝置及制冷機(jī)組是各自單獨(dú)工作還是共同工作,。蓄冷系統(tǒng)需在規(guī)定的幾種方式下運(yùn)行,，以滿(mǎn)足供冷負(fù)荷的要求常用的工作模式有如下幾種：
（1）機(jī)組制冰模式
（2）制冰同時(shí)供冷模式
（3）單制冷機(jī)供冷模式
（4）單融冰供冷模式
（5）制冷機(jī)與融冰同時(shí)供冷
供冷
在此工作模式下制冷機(jī)和蓄冰裝置同時(shí)運(yùn)行滿(mǎn)足供冷需求。按部分蓄冷運(yùn)行策略,，在較熱季節(jié)都需要采用這種工作模式,，才能滿(mǎn)足供冷要求。該工作模式又分成了兩種情況,，即機(jī)組優(yōu)先和融冰優(yōu)先,。
機(jī)組優(yōu)先
回流的熱乙二醇溶液，先經(jīng)制冷機(jī)預(yù)冷,，而后流經(jīng)蓄冰裝置而被融冰冷卻至設(shè)定溫度,。
融冰優(yōu)先
從空調(diào)負(fù)荷端流回的熱乙二醇溶液先經(jīng)蓄冰裝置冷卻到某一中間溫度，而后經(jīng)制冷機(jī)冷卻至設(shè)定溫度
產(chǎn)品分類(lèi)
冰蓄冷空調(diào)制冰機(jī)組分出很多種類(lèi)像冰球制冷,、鋼盤(pán)管內(nèi)（外）融冰,、冰漿、冰蕊等制冰方式
流程選擇編輯
蓄冰空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中制冷機(jī)可有兩種運(yùn)行工況,，即蓄冰工況和放冷工況,。在蓄冰工況時(shí)，經(jīng)制冷機(jī)冷卻的低溫乙二醇溶液進(jìn)入蓄冰槽的蓄冰換熱器內(nèi),，將蓄冰槽內(nèi)靜止的水冷卻并凍結(jié)成冰,，當(dāng)蓄冰過(guò)程完成時(shí)，整個(gè)蓄冰設(shè)備的水將基本*凍結(jié),。融冰時(shí),，經(jīng)板式換熱器換熱后的系統(tǒng)回流溫?zé)嵋叶既芤哼M(jìn)入蓄冰換熱器，將乙二醇溶液溫度降低,，再送回負(fù)荷端滿(mǎn)足空調(diào)冷負(fù)荷的需要,。
乙二醇溶液系統(tǒng)的流程有兩種：并聯(lián)流程和串聯(lián)流程。
并聯(lián)流程
這種流程中制冷機(jī)與蓄冰罐在系統(tǒng)中處于并聯(lián)位置,，當(dāng)zui大負(fù)荷時(shí),，可以聯(lián)合供冷。同時(shí)該流程可以蓄冷、蓄冷并供冷,、單溶冰供冷,、冷機(jī)直接供冷等。
串聯(lián)流程
即制冷機(jī)與蓄冰罐在流程中處于串聯(lián)位置,，以一套循環(huán)泵維持系統(tǒng)內(nèi)的流量與壓力,，供應(yīng)空調(diào)所需的基本負(fù)荷。串聯(lián)流程配置適當(dāng)自控,，也可實(shí)現(xiàn)各種工況的切換,。
并聯(lián)流程在發(fā)揮制冷機(jī)與蓄冰罐的放冷能力方面均衡性較好，夜間蓄冷時(shí)只需開(kāi)啟功率較小的初級(jí)泵運(yùn)行,，蓄冷時(shí)更節(jié)能,，運(yùn)行靈活。串聯(lián)流程系統(tǒng)較簡(jiǎn)單,，放冷恒定,，適合于較小的工程和大溫差供冷系統(tǒng)。
選型編輯
除了空調(diào)供冷外,，全天的其余時(shí)間全部用于蓄冷,，這樣可使主機(jī)的容量減少至zui小值。
蓄冷比例的確定是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié),，在方案設(shè)計(jì)中一般先初步選擇較典型的幾個(gè)值（如30%等）,，經(jīng)設(shè)備初選型，根據(jù)當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)的電力政策并計(jì)算初投資,、運(yùn)行費(fèi),、并考慮其它因素zui后選定較佳的比例值。
蓄冰罐
蓄冰槽容量
Q′=n2*q*T2
板式換熱器選型
F=Q/(K×Δtm)
公式中Q為總換熱量,；K為換熱系數(shù),；Δtm 為對(duì)數(shù)平均溫差；
水泵
冰蓄冷系統(tǒng)中,，由于乙二醇價(jià)格較高，對(duì)水泵的密封性能要求較高,。一般建議采用帶機(jī)械密封的水泵,，可以減少漏液或幾乎不漏液。
水泵選型：根據(jù)流程,，確定滿(mǎn)足各種工況下的zui大阻力和流量,；為達(dá)到節(jié)能的目的，盡量選用多臺(tái)泵,。
該工程采用并聯(lián)流程,，初級(jí)泵流量=Q/C×Δt
揚(yáng)程P(估算)=P主機(jī)+P蓄冷罐+P管道+P閥門(mén)
揚(yáng)程P=P換熱器+P蓄冷罐+P管道+P閥門(mén)
水泵選型后，還需與自控專(zhuān)業(yè)配合，校核各工況下的流量和阻力分配,，以及三通閥的調(diào)節(jié)能力能否滿(mǎn)足工況要求等,。
考慮因素
a〕采用主機(jī)上游的串統(tǒng)，主機(jī)上游回水先流經(jīng)主機(jī),，使主機(jī)在較高的溫度下運(yùn)行,，提高了壓縮機(jī)的效率，使能耗降低,。
b〕蓄冰裝置發(fā)科（FAFCO）標(biāo)準(zhǔn)蓄冰槽,。發(fā)科（FAFCO）標(biāo)準(zhǔn)蓄冰槽有以下優(yōu)點(diǎn)∶在保證導(dǎo)熱性能的同時(shí)，*杜絕腐蝕隱患,，重量輕,；采用不*凍結(jié)式，可提供穩(wěn)定的低溫載冷劑,，減小循環(huán)水泵的流量及相應(yīng)管道的管徑,，降低初投資；外結(jié)冰,，無(wú)內(nèi)應(yīng)力,，使用壽命長(zhǎng)；傳熱面積大,，結(jié)冰融冰速率穩(wěn)定,；結(jié)冰厚度薄，制冷主機(jī)運(yùn)行效率高,。
c〕設(shè)計(jì)日聯(lián)合供冷時(shí),，采用主機(jī)優(yōu)先模式，主機(jī)一直滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行,，機(jī)組利用率高,，主機(jī)和蓄冷盤(pán)管容量zui小，投資zui節(jié)省,。
d〕所有水泵采用*產(chǎn)品,，變頻運(yùn)行。整個(gè)供冷期,，大部分時(shí)間都為部分負(fù)荷,，水泵通過(guò)無(wú)級(jí)調(diào)速.變頻，節(jié)能效果明顯,。
系統(tǒng)指標(biāo)編輯
蒸發(fā)溫度
蓄冷空調(diào)系統(tǒng)特別是冰蓄冷式空調(diào)系統(tǒng)在蓄冷過(guò)程中,，一般會(huì)造成制冷機(jī)組的蒸發(fā)溫度的降低。理論上說(shuō)蒸發(fā)溫度每降低 l℃,，制冷機(jī)組的平均耗電率增加 3%,。因此在配置系統(tǒng),，選擇蓄冷設(shè)備時(shí)應(yīng)盡可能地提高制冷機(jī)組的蒸發(fā)溫度。對(duì)于冰蓄冷系統(tǒng),，影響制冷機(jī)組的蒸發(fā)溫度的主要因素是結(jié)冰厚度,，制冰厚度越薄，蓄冷時(shí)所需制冷機(jī)組的蒸發(fā)溫度較高,，耗電量較少,；但是制冰厚度太薄，則蓄冰設(shè)備盤(pán)管換熱面積增加,，槽體體積加大,，因此一般應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)厚度來(lái)控制制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度。
蓄冷量
名義蓄冷量
名義蓄冷量是指由蓄冷設(shè)備生產(chǎn)廠商所定義的蓄冷設(shè)備的理論蓄冷量（一般比凈可用蓄冷量大）,。 凈可利用蓄冷量是指在一給定的蓄冷和釋冷循環(huán)過(guò)程中,，蓄冷設(shè)備在等于或小于可用供冷溫度時(shí)所能提供的zui大實(shí)際蓄冷量。
可利用蓄冷量
凈可利用蓄冷量占名義蓄冷量的百分比例值是衡量蓄冷設(shè)備的一個(gè)重要指標(biāo),，此比例值越大,，則蓄冷設(shè)備的使用率越高，當(dāng)然此數(shù)值受蓄冷系統(tǒng)很多因素的影響,，如蓄冷系統(tǒng)的配置,，設(shè)備的進(jìn)出口溫度等。對(duì)于冰蓄冷系統(tǒng)此數(shù)值可近似為融冰率．
制/融冰率
制冰率（IPF）有兩種定義,，一是指對(duì)于冰蓄冷式系統(tǒng)中,，當(dāng)完成一個(gè)蓄冷循環(huán)時(shí)，蓄冰容器內(nèi)水量中冰所占的比例．另一個(gè)是指蓄冰槽內(nèi)制冰容積與蓄冰槽容積之比,。而融冰率是指在完成一個(gè)融冰釋冷循環(huán)后,，蓄冰容器內(nèi)融化的冰占總結(jié)冰量的百分比。制冰率與融冰率這兩個(gè)概念是冰蓄冷式系統(tǒng)中評(píng)價(jià)蓄冰設(shè)備的兩個(gè)非常重要數(shù)值 融冰率與系統(tǒng)的配置有關(guān),，對(duì)于串聯(lián)式制冷機(jī)組下游的系統(tǒng),，蓄冷設(shè)備的融冰率較高；反之,，則較低,。而并統(tǒng)的融冰率界于兩者之間。
特性
通常蓄冷系統(tǒng)的蓄冷溫度取決于蓄冷速率和這一時(shí)間蓄冷槽體的狀態(tài)特性,，對(duì)于外融冰式系統(tǒng)是指內(nèi)管壁的結(jié)冰量,。對(duì)于蓄冷時(shí)間短的蓄冰系統(tǒng)，一般需要較高的蓄冷速率,，即指較低的（平均）蓄冷溫度蓄冷,；反之,，蓄冷速率慢,，蓄冷溫度較高。一般情況下蓄冷設(shè)備生產(chǎn)廠商都可以提供各種蓄冷速率下zui低蓄冷溫度值。 對(duì)于蓄冷設(shè)備如容器式,、優(yōu)態(tài)鹽式,，在蓄冷過(guò)程的初期會(huì)產(chǎn)生過(guò)冷現(xiàn)象，過(guò)冷現(xiàn)象僅發(fā)生在蓄冷設(shè)備已完成釋冷,，內(nèi)無(wú)一點(diǎn)余冰時(shí),，其結(jié)果是降低了蓄冷開(kāi)始階段的換熱速率。過(guò)冷現(xiàn)象可以通過(guò)添加起成核作用的試劑來(lái)削減其過(guò)冷度值,。據(jù)國(guó)外資料介紹,，某種成核劑可限制過(guò)冷度在-3℃～-2℃之間。
對(duì)于蓄冰式系統(tǒng),，在釋冷循環(huán)過(guò)程中,，若釋冷溫度保持不變，則釋冷量會(huì)逐漸減少,；或當(dāng)釋冷速率保持恒定時(shí),，釋冷溫度會(huì)逐漸上升。這對(duì)于*凍結(jié)式,，容器式蓄冷設(shè)備表現(xiàn)特別明顯,，這是由于盤(pán)管外和冰球內(nèi)的冰在大部分是隔著一層水進(jìn)行熱交換融冰，同時(shí)換熱面積是在動(dòng)態(tài)變化,；而對(duì)于制冰滑落式,，冷媒盤(pán)管式蓄冷設(shè)備，溫水與冰直接接觸融冰,，釋冷溫度相對(duì)保持穩(wěn)定,。
實(shí)際上，蓄冷設(shè)備很少保持釋冷速率恒定不變,，實(shí)際釋冷速率取決于空調(diào)負(fù)荷曲線(xiàn)圖,，特別是zui后幾個(gè)小時(shí)的空調(diào)負(fù)荷值z(mì)ui為重要，這決定了釋冷循zui高釋冷溫度值,。 因此,，對(duì)于同種類(lèi)型的蓄冷設(shè)備，哪一種在實(shí)際釋冷速率條件下,，保持恒定釋冷溫度的時(shí)間越長(zhǎng),，哪一種設(shè)備的性能越好。
占用空間
蓄冷設(shè)備的占用空間是業(yè)主與設(shè)計(jì)者應(yīng)重點(diǎn)考慮的項(xiàng)目,，特別是高樓林立的都市地區(qū),，寸士即寸金，有時(shí)為增加停車(chē)位,，而放棄采用蓄冷空調(diào)系統(tǒng),，因此蓄冷設(shè)備的單位可利用蓄冷量所占用體積或面積是衡量蓄冷設(shè)備的一項(xiàng)重要指標(biāo),，應(yīng)優(yōu)先考慮占用空間少，布置位置靈活的蓄冷設(shè)備,。
熱損失
在設(shè)計(jì)蓄冷槽體時(shí)應(yīng)注意：槽體必須有足夠的強(qiáng)度克服水,，冰水混合物或其它冷媒體的靜壓，槽體應(yīng)作防腐防水處理,，同時(shí)應(yīng)防止水的蒸發(fā),。對(duì)于埋地式蓄冷槽，槽體還須承受泥土和地表水對(duì)槽體四周的壓力,。 蓄冷槽體一般每天有l(wèi)—5%的能量損失,，其數(shù)值大小取決于槽體的面積、傳熱系數(shù)和槽體內(nèi)外溫差,。對(duì)于埋地式蓄冷槽設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮其冷損失,，通常換熱系數(shù)取0．58～1．9W/ M2．K。槽體材料可選用鋼結(jié)構(gòu),、混凝土,、玻璃鋼或塑料。
安全性
蓄冷空調(diào)系統(tǒng),，主要應(yīng)用于商用大樓,，特別是都市人口稠密的地區(qū)，其系統(tǒng)首先應(yīng)考慮安全性,。 通常蓄冷設(shè)備的維修量很小,，如內(nèi)融冰式、容器式,、優(yōu)態(tài)鹽式等．但對(duì)于冷媒盤(pán)管式系統(tǒng),，由于制冷劑在蓄冷設(shè)備內(nèi)直接蒸發(fā)，蒸發(fā)面積很大,，制冷劑需求量也很多,，蓄冷設(shè)備的安全性與可靠性是十分重要的。而對(duì)于制冰滑落式,，冰晶式蓄冷設(shè)備的機(jī)構(gòu)維修問(wèn)題應(yīng)予以重視,。
使用壽命
通常常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的使用壽命 15—25年，同樣對(duì)于蓄冷設(shè)備的使用壽命也應(yīng)加以限制,，一般zui少應(yīng)有15年以上的使用壽命,，以保證設(shè)備的可靠性。 例如,，對(duì)于優(yōu)態(tài)鹽式系統(tǒng),，其使用壽命周期應(yīng)在相變次數(shù)3000次以上仍保持系統(tǒng)原有的名義蓄冷量和凈可利用蓄冷量。
經(jīng)濟(jì)性
蓄冷空調(diào)系統(tǒng)無(wú)論是采用部分蓄冷還是全部蓄冷,，其初期投資通常均比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)高,，這就要求設(shè)計(jì)者應(yīng)正確掌握建筑物空調(diào)負(fù)荷的時(shí)間變化特性,，確定合理的蓄冷設(shè)備及其系統(tǒng)配置，制定系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)策略,，準(zhǔn)確地作出經(jīng)濟(jì)分析，以便投資者可以在短時(shí)間里以節(jié)省電費(fèi)的形式收回多出的投資．一般情況下,，在一個(gè)已設(shè)計(jì)好的蓄冷系統(tǒng)中可以以單位可利用蓄冷量所需的費(fèi)用來(lái)衡量蓄冷設(shè)備,。另外，蓄冷系統(tǒng)的配置也影響蓄冷設(shè)備的大小,。
10,、關(guān)于冰蓄冷中載冷劑的選擇；1）要求載冷劑在工作溫度下處于液體狀態(tài),，不發(fā)生相變,。2）要求載冷劑的凝固溫度至少比制冷劑的蒸發(fā)溫度低4～8℃，標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度比制冷系統(tǒng)所能達(dá)到的zui高溫度高,。比熱要大,，在傳遞一定熱量時(shí)，可使載冷劑的循環(huán)量小,，使輸送載冷劑的泵耗功減少,，管道的耗材量減少，從而提高循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性,。另外當(dāng)一定量的流體運(yùn)載一定量的熱量時(shí),，比熱大能使傳熱溫差減小。3）熱導(dǎo)率要大,，可增加傳熱效果,，減少換熱設(shè)備的傳熱面積。4）粘度要小,，以減少流動(dòng)阻力和輸送泵功率,。5）化學(xué)性能要求穩(wěn)定。載冷劑在工作溫度內(nèi)不分解,；不與空氣中的氧化合,，要求不腐蝕設(shè)備和管道。感謝東華大學(xué)環(huán)境與工程學(xué)院的各位老師提供資料,。
發(fā)展?fàn)顟B(tài)
在發(fā)達(dá)國(guó)家,，60%以上的建筑物都已使用冰蓄冷技術(shù)。美國(guó)芝加哥一個(gè)城市區(qū)域供冷系統(tǒng),，600多萬(wàn)平方米的建筑共有4個(gè)冷站,，城市集中供冷。其中芝加哥城市供冷三號(hào)冷站蓄冰量是12.5萬(wàn)冷噸時(shí),，電力負(fù)荷438兆瓦,，每日制冰4700噸,。從美、日,、韓等國(guó)家應(yīng)用的情況看,，冰蓄冷技術(shù)在空調(diào)負(fù)荷集中、峰谷差大,、建筑物相對(duì)聚集的地區(qū)或區(qū)域都可推廣使用,。目前我國(guó)每年新建建筑面積約20億平方米，其中,，城市新增住宅建筑和公共建筑約8億～9億平方米,，為冰蓄冷技術(shù)的推廣應(yīng)用提供了巨大市場(chǎng)。我國(guó)每年公共建筑新增面積約3億平方米,，如30%的新建公共建筑采用冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng),，全國(guó)每年可節(jié)約15億千瓦時(shí)所對(duì)應(yīng)的電價(jià)差值，所節(jié)約金額高達(dá)約10億元,。