冰蓄冷

优    势：节省电费

特    点：削峰填谷、平衡电力负荷

原    理：夜间低谷负荷电力制冰储存

缺    点：冰蓄冷系统，其运行效率将降低

 

发展状态

目前在发达国家，60%以上的建筑物都已使用冰蓄冷技术。美国芝加哥一个城市区域供冷系统，600多万平方米的建筑共有4个冷站，城市集中供冷。其中芝加哥城市供冷三号冷站蓄冰量是12.5万冷吨时，电力负荷438兆瓦，每日制冰4700吨。从美、日、韩等国家应用的情况看，冰蓄冷技术在空调负荷集中、峰谷差大、建筑物相对聚集的地区或区域都可推广使用。目前我国每年新建建筑面积约20亿平方米，其中，城市新增住宅建筑和公共建筑约8亿～9亿平方米，为冰蓄冷技术的推广应用提供了巨大市场。我国每年公共建筑新增面积约3亿平方米，如30%的新建公共建筑采用冰蓄冷空调系统，全国每年可节电15亿千瓦时。

技术简述

冰蓄冷空调是利用夜间低谷负荷电力制冰储存在蓄冰装置中，白天融冰将所储存冷量释放出来，减少电网高峰时段空调用电负荷及空调系统装机容量，它代表着当今世界中央空调的发展方向。

 

1.削峰填谷、平衡电力负荷。

 

2.改善发电机组效率、减少环境污染。

 

3.减小机组装机容量、节省空调用户的电力花费。

 

4.改善制冷机组运行效率。

 

5.蓄冷空调系统特别适合用于负荷比较集中、变化较大的场合加体育馆、影剧院、音乐厅等。

 

6.应用蓄冷空调技术，可扩大空调区域使用面积。

 

7.适合于应急设备所处的环境，计算机房、军事设施、电话机房和易燃易爆物品仓库等。

 

优势

（1）节省电费。

 

（2）节省电力设备费用与用电困扰。

 

（3）蓄冷空调效率高。

 

（4）节省冷水设备费用。

 

（5）节省空调箱倒设备费用。

 

（6）除湿效果良好。

 

（7）断电时利用一般功率发电机仍可保持室内空调运行。

 

（8）可快速达到冷却效果 。

 

（9）节省空调及电力设备的保养成本。

 

（10）降低噪乱冷水流量与循环风上减少，即水泵与空调机组运转振动及噪音降低。

 

（11）使用寿命长。

 

缺点

（1）对于冰蓄冷系统，其运行效率将降低。

 

（2）增加了蓄冷设备费用及其占用的空间。

 

（3）增加水管和风管的保温费用。

 

（4）冰蓄冷空调系统的制冷主机性能系数（COP）要下降。

 

运行策略

所谓运行策略是指蓄冷系统以设计循环周期（如设计日或周等）的负荷及其特点为基础，按电费结构等条件对系统以蓄冷容量、释冷供冷或以释冷连同制冷机组共同供冷作出最优的运行安排考虑。一般可归纳为全部蓄冷策略和部分蓄冷策略。

 

工作模式

蓄冷系统工作模式是指系统在充冷还是供冷，供冷时蓄冷装置及制冷机组是各自单独工作还是共同工作。蓄冷系统需在规定的几种方式下运行，以满足供冷负荷的要求常用的工作模式有如下几种：

 

（1）机组制冰模式

 

（2）制冰同时供冷模式

 

（3）单制冷机供冷模式

 

（4）单融冰供冷模式

 

（5）制冷机与融冰同时供冷

 

供冷

在此工作模式下制冷机和蓄冰装置同时运行满足供冷需求。按部分蓄冷运行策略，在较热季节都需要采用这种工作模式，才能满足供冷要求。该工作模式又分成了两种情况，即机组优先和融冰优先。

 

机组优先

回流的热乙二醇溶液，先经制冷机预冷，而后流经蓄冰装置而被融冰冷却至设定温度。

 

融冰优先

从空调负荷端流回的热乙二醇溶液先经蓄冰装置冷却到某一中间温度，而后经制冷机冷却至设定温度。

 

产品分类

冰蓄冷空调制冰机组从诞生到现在分出很多种类像冰球制冷、钢盘管内（外）融冰、冰浆、冰蕊等制冰方式

 

流程选择

蓄冰空调系统在运行过程中制冷机可有两种运行工况，即蓄冰工况和放冷工况。在蓄冰工况时，经制冷机冷却的低温乙二醇溶液进入蓄冰槽的蓄冰换热器内，将蓄冰槽内静止的水冷却并冻结成冰，当蓄冰过程完成时，整个蓄冰设备的水将基本完全冻结。融冰时，经板式换热器换热后的系统回流温热乙二醇溶液进入蓄冰换热器，将乙二醇溶液温度降低，再送回负荷端满足空调冷负荷的需要。

 

乙二醇溶液系统的流程有两种：并联流程和串联流程。

 

并联流程

这种流程中制冷机与蓄冰罐在系统中处于并联位置，当最大负荷时，可以联合供冷。同时该流程可以蓄冷、蓄冷并供冷、单溶冰供冷、冷机直接供冷等。

 

串联流程

即制冷机与蓄冰罐在流程中处于串联位置，以一套循环泵维持系统内的流量与压力，供应空调所需的基本负荷。串联流程配置适当自控，也可实现各种工况的切换。

 

并联流程在发挥制冷机与蓄冰罐的放冷能力方面均衡性较好，夜间蓄冷时只需开启功率较小的初级泵运行，蓄冷时更节能，运行灵活。串联流程系统较简单，放冷恒定，适合于较小的工程和大温差供冷系统。

 

选型

除了空调供冷外，全天的其余时间全部用于蓄冷，这样可使主机的容量减少至最小值。

 

蓄冷比例的确定是非常重要的一个环节，在方案设计中一般先初步选择较典型的几个值（如30%等），经设备初选型，根据当地有关的电力政策并计算初投资、运行费、并考虑其它因素最后选定较佳的比例值。

 

蓄冰罐

蓄冰槽容量

 

Q′=n2*q*T2

 

板式换热器选型

 

F=Q/(K×Δtm)

 

公式中Q为总换热量；K为换热系数；Δtm 为对数平均温差；

 

水泵

冰蓄冷系统中，由于乙二醇价格较高，对水泵的密封性能要求较高。一般建议采用带机械密封的水泵，可以减少漏液或几乎不漏液。

 

水泵选型：根据流程，确定满足各种工况下的最大阻力和流量；为达到节能的目的，尽量选用多台泵。

 

该工程采用并联流程，初级泵流量=Q/C×Δt

 

扬程P(估算)=P主机 P蓄冷罐 P管道 P阀门

 

扬程P=P换热器 P蓄冷罐 P管道 P阀门

 

水泵选型后，还需与自控专业配合，校核各工况下的流量和阻力分配，以及三通阀的调节能力能否满足工况要求等。

 

考虑因素

a〕采用主机上游的串联系统，主机上游回水先流经主机，使主机在较高的温度下运行，提高了压缩机的效率，使能耗降低。

 

b〕蓄冰装置发科（FAFCO）标准蓄冰槽。发科（FAFCO）标准蓄冰槽有以下优点∶在保证导热性能的同时，彻底杜绝腐蚀隐患，重量轻；采用不完全冻结式，可提供稳定的低温载冷剂，减小循环水泵的流量及相应管道的管径，降低初投资；外结冰，无内应力，使用寿命长；传热面积大，结冰融冰速率稳定；结冰厚度薄，制冷主机运行效率高。

 

c〕设计日联合供冷时，采用主机优先模式，主机一直满负荷运行，机组利用率高，主机和蓄冷盘管容量最小，投资最节省。

 

d〕所有水泵采用原装进口优质产品，变频运行。整个供冷期，大部分时间都为部分负荷，水泵通过无级调速.变频，节能效果明显。

 

经济性

蓄冷空调系统无论是采用部分蓄冷还是全部蓄冷，其初期投资通常均比常规空调系统高，这就要求设计者应正确掌握建筑物空调负荷的时间变化特性，确定合理的蓄冷设备及其系统配置，制定系统的运转策略，准确地作出经济分析，以便投资者可以在短时间里以节省电费的形式收回多出的投资．一般情况下，在一个已设计好的蓄冷系统中可以以单位可利用蓄冷量所需的费用来衡量蓄冷设备。另外，蓄冷系统的配置也影响蓄冷设备的大小。

 

10、关于冰蓄冷中载冷剂的选择；1）要求载冷剂在工作温度下处于液体状态，不发生相变。2）要求载冷剂的凝固温度至少比制冷剂的蒸发温度低4～8℃，标准蒸发温度比制冷系统所能达到的最高温度高。比热要大，在传递一定热量时，可使载冷剂的循环量小，使输送载冷剂的泵耗功减少，管道的耗材量减少，从而提高循环的经济性。另外当一定量的流体运载一定量的热量时，比热大能使传热温差减小。3）热导率要大，可增加传热效果，减少换热设备的传热面积。4）粘度要小，以减少流动阻力和输送泵功率。5）化学性能要求稳定。载冷剂在工作温度内不分解；不与空气中的氧化合，要求不腐蚀设备和管道。感谢东华大学环境与工程学院的各位老师提供资料。