冰蓄冷空调技术-冰蓄冷空调技术的基本原理

说起来空调，大家都非常的熟悉，现在几乎每家每户都会安装空调，的确，空调的出现，大大增加了我们生活的舒适感，而且，在这几年，正处于知识技术爆炸的年代，很多高新的科技都进入了我们的视野，尤其是在最近一点时间提出来的蓄冰空调，关于蓄冰空调，很多朋友都不是太了解，蓄冰空调是一种新型的空调，也是未来的空调发展方向，今天，就给大家讲下蓄冰空调的工作流程原理以及优缺点。

　　蓄冰空调的工作流程原理

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。

　　蓄冰空调的优缺点

优点;(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。

现在来说，蓄冰空调都处于研发与刚应用阶段，许多的技术还不是非常的成熟，而且，蓄冰空调的占地面积较大，一般都是在一些大型的中央空调才会使用这种技术，一般来说，蓄冰空调的使用寿命都在15年以上，所以，在一些成熟的高级cbd办公中心会使用这种空调，另外，我也相信，在未来的几年，这种蓄冰空调肯定会做小，效率更高，到那时候，这种空调就能走进千家万户了。

怎样看待中央空调冰蓄冷系统？

1.实现电力“削峰填谷”，转移电力高峰负荷，平衡电力供应;

2.减少电厂侧空气污染物的排放，减少建筑物侧CFC和燃烧物的排放；

3.提高电厂侧发电效率从而提高能源的利用效率；

4.降低总电力负荷，减少电力需求，缓解建设新电厂（机组）的压力；

5.提高城市基础设施的档次，有利于招商引资

6.节省用户对空调系统的投资、改造、运行维护等费用，降低用户空调系统的运行费用。冰蓄冷技术原理及应用

冰蓄冷空调机组的制冰模式包括哪些

冰蓄冷系统，是在电力负荷较低的用电低谷期，利用优惠电价，采用电制冷空调主机制冰，并贮存在蓄冰设备中；在电力负荷较高的白天，避开高峰电价，停止或间歇运行电制冷空调主机，把蓄冰设备储存的冷量释放出来，以满足建筑物空调负荷的需要。为了均衡用电，削峰填谷，世界各国都全面实行了峰谷电价政策，我国政府和电力部门在建设节约型社会思想的指导下，大力推广需求侧管理（DSM），以缓解电力建设和新增用电矛盾。

各地区也出台了促进蓄冰空调发展的相关政策，推动了蓄冷空调技术的发展和应用。特别是逐步拉大峰谷电价差，多数地区峰谷电价差已达三倍以上。随着各地峰谷电价实施范围的进一步扩大和峰谷电价比的加大，为电力蓄能技术的推广应用提供了更为有利的条件。短丝土工布具体来说就有两个标准，一个是国标另一个是企标，国标就是国家的标准，在一定克重情况下能达到国家要求的强力指标，撕破，顶破等国家要求的指标，企标有些朋友不清楚了，企标就是能达到企业的标准，说白了就是非标，其指标达不到国家要求，有些工程可以选择企标，比方说是养护，过滤，防护等，周期时间短可以选择。其次国标和企标的颜色也不统一，国标一般都是白色，企标颜色不统一，有的发黄，有的发灰，主要是纤维的批次不同。

中央空调冰蓄冷系统有什么作用？

冰蓄冷制冰一般可利用冷媒溶液的循环吸收冷水机组蒸发器的冷量，并在蓄冰槽内的换热盘管内循环，吸收冰槽内水的热量使其温度下降，并使盘管表面形成冰层。

还可采用冷水机组的制冷剂直接进入蓄冰槽的换热盘管内蒸发吸热，使槽内水温下降并在其盘管表面形成冰层。

目前常用的是在蓄冰槽内浸入换热盘管，使其在盘管外表面制冰内融的方式，这种方式水在冰槽内是处于静止状态，不受水流动的干扰，又称静态制冰，制冰效果较好。

当采用乙烯乙二醇溶液(卤水)作为冷媒时，为了使其与空调冷冻水系统分开，需增加一个热交换系统。

蓄冰和融冰的节能方法

冰蓄冷系统编辑，系统原理冰蓄冷系统，是在电力负荷较低的用电低谷期，利用优惠电价，采用电制冷空调主机制冰，并冰蓄冷空调系统，贮存在蓄冰设备中；在电力负荷较高的白天，避开高峰电价，停止或间歇运行电制冷空调主机，把蓄冰设备储存的冷量释放出来，以满足建筑物空调负荷的需要。系统背景，为了均衡用电，削峰填谷，世界各国都全面实行了峰谷电价政策，我国政府和电力部门在建设节约型社会思想的指导下，大力推广需求侧管理（DSM），以缓解电力建设和新增用电矛盾。各地区也出台了促进蓄冰空调发展的相关政策，推动了蓄冷空调技术的发展和应用。

特别是逐步拉大峰谷电价差，多数地区峰谷电价差已达三倍以上。随着各地峰谷电价实施范围的进一步扩大和峰谷电价比的加大，为电力蓄能技术的推广应用提供了更为有利的条件。工作原理编辑制冷原理，液体汽化制冷是利用液体汽化时的吸热、冷凝时的放热效应来实现制冷的。液体汽化形成蒸汽。当液体（制冷工质）处在密闭的容器中时，此容器中除了液体及液体本身所产生的蒸汽外，不存在其他任何气体，液体和蒸汽将在某一压力下达到平衡，此时的汽体称为饱和蒸汽，压力称为饱和压力，温度称为饱和温度。平衡时液体不再汽化，这时如果将一部分蒸汽从容器中抽走，液体必然要继续汽化产生一部分蒸汽来维持这一平衡。液体汽化时要吸收热量，此热量称为汽化潜热。汽化潜热来自被冷却对象，使被冷却对象变冷。

冰蓄冷是一种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的空调。

技术简述

编辑

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

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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

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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。

系统指标

编辑

蒸发温度

蓄冷空调系统特别是冰蓄冷式空调系统在蓄冷过程中，一般会造成制冷机组的蒸发温度的降低。理论上说蒸发温度每降低 l℃，制冷机组的平均耗电率增加 3%。因此在配置系统，选择蓄冷设备时应尽可能地提高制冷机组的蒸发温度。对于冰蓄冷系统，影响制冷机组的蒸发温度的主要因素是结冰厚度，制冰厚度越薄，蓄冷时所需制冷机组的蒸发温度较高，耗电量较少；但是制冰厚度太薄，则蓄冰设备盘管换热面积增加，槽体体积加大，因此一般应考虑经济厚度来控制制冷系统的蒸发温度。

蓄冷量

名义蓄冷量

名义蓄冷量是指由蓄冷设备生产厂商所定义的蓄冷设备的理论蓄冷量（一般比净可用蓄冷量大）。 净可利用蓄冷量是指在一给定的蓄冷和释冷循环过程中，蓄冷设备在等于或小于可用供冷温度时所能提供的最大实际蓄冷量。

可利用蓄冷量

净可利用蓄冷量占名义蓄冷量的百分比例值是衡量蓄冷设备的一个重要指标，此比例值越大，则蓄冷设备的使用率越高，当然此数值受蓄冷系统很多因素的影响，如蓄冷系统的配置，设备的进出口温度等。对于冰蓄冷系统此数值可近似为融冰率．

制/融冰率

制冰率（IPF）有两种定义，一是指对于冰蓄冷式系统中，当完成一个蓄冷循环时，蓄冰容器内水量中冰所占的比例．另一个是指蓄冰槽内制冰容积与蓄冰槽容积之比。而融冰率是指在完成一个融冰释冷循环后，蓄冰容器内融化的冰占总结冰量的百分比。制冰率与融冰率这两个概念是冰蓄冷式系统中评价蓄冰设备的两个非常重要数值 融冰率与系统的配置有关，对于串联式制冷机组下游的系统，蓄冷设备的融冰率较高；反之，则较低。而并联系统的融冰率界于两者之间。

特性

通常蓄冷系统的蓄冷温度取决于蓄冷速率和这一时间蓄冷槽体的状态特性，对于外融冰式系统是指内管壁的结冰量。对于蓄冷时间短的蓄冰系统，一般需要较高的蓄冷速率，即指较低的（平均）蓄冷温度蓄冷；反之，蓄冷速率慢，蓄冷温度较高。一般情况下蓄冷设备生产厂商都可以提供各种蓄冷速率下最低蓄冷温度值。 对于蓄冷设备如容器式、优态盐式，在蓄冷过程的初期会产生过冷现象，过冷现象仅发生在蓄冷设备已完成释冷，内无一点余冰时，其结果是降低了蓄冷开始阶段的换热速率。过冷现象可以通过添加起成核作用的试剂来削减其过冷度值。据国外资料介绍，某种专利成核剂可限制过冷度在-3℃～-2℃之间。

对于蓄冰式系统，在释冷循环过程中，若释冷温度保持不变，则释冷量会逐渐减少；或当释冷速率保持恒定时，释冷温度会逐渐上升。这对于完全冻结式，容器式蓄冷设备表现特别明显，这是由于盘管外和冰球内的冰在大部分是隔着一层水进行热交换融冰，同时换热面积是在动态变化；而对于制冰滑落式，冷媒盘管式蓄冷设备，温水与冰直接接触融冰，释冷温度相对保持稳定。

实际上，蓄冷设备很少保持释冷速率恒定不变，实际释冷速率取决于空调负荷曲线图，特别是最后几个小时的空调负荷值最为重要，这决定了释冷循最高释冷温度值。 因此，对于同种类型的蓄冷设备，哪一种在实际释冷速率条件下，保持恒定释冷温度的时间越长，哪一种设备的性能越好。

占用空间

蓄冷设备的占用空间是业主与设计者应重点考虑的项目，特别是高楼林立的都市地区，寸士即寸金，有时为增加停车位，而放弃采用蓄冷空调系统，因此蓄冷设备的单位可利用蓄冷量所占用体积或面积是衡量蓄冷设备的一项重要指标，应优先考虑占用空间少，布置位置灵活的蓄冷设备。

热损失

在设计蓄冷槽体时应注意：槽体必须有足够的强度克服水，冰水混合物或其它冷媒体的静压，槽体应作防腐防水处理，同时应防止水的蒸发。对于埋地式蓄冷槽，槽体还须承受泥土和地表水对槽体四周的压力。 蓄冷槽体一般每天有l—5%的能量损失，其数值大小取决于槽体的面积、传热系数和槽体内外温差。对于埋地式蓄冷槽设计时必须考虑其冷损失，通常换热系数取0．58～1．9W/ M2．K。槽体材料可选用钢结构、混凝土、玻璃钢或塑料。

安全性

蓄冷空调系统，主要应用于商用大楼，特别是都市人口稠密的地区，其系统首先应考虑安全性。 通常蓄冷设备的维修量很小，如内融冰式、容器式、优态盐式等．但对于冷媒盘管式系统，由于制冷剂在蓄冷设备内直接蒸发，蒸发面积很大，制冷剂需求量也很多，蓄冷设备的安全性与可靠性是十分重要的。而对于制冰滑落式，冰晶式蓄冷设备的机构维修问题应予以重视。

使用寿命

通常常规空调系统的使用寿命 15—25年，同样对于蓄冷设备的使用寿命也应加以限制，一般最少应有15年以上的使用寿命，以保证设备的可靠性。 例如，对于优态盐式系统，其使用寿命周期应在相变次数3000次以上仍保持系统原有的名义蓄冷量和净可利用蓄冷量。

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。

发展状态

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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。