冰蓄冷

什么是冰蓄冷空调系统?

       冰蓄冷空调系统是在电力负荷很低的夜间用电低谷期,采用电制冷机制冷,将冷量以冰的形式贮存起来,在电力负荷较高的白天,把储存的冷量释放出来以满足建筑物空调负荷需要的空调系统。

节省运行费用

•减少在电价高峰期主机、冷却塔及冷却水泵的电力消耗;
•设备满负荷运行比例增大,充分提高设备利用率和效率;
•可增大冷冻水温差,减小冷冻水泵的能耗。


减少设备的容量

•可减少30%~50%的主机装机容量和功率·可减少冷却塔装机容量和功率
•减少相应的电力设备投资,如: 变压器,配电柜等·减少管路系统及水泵的尺寸(大温差工况)。


低温送风末端

因蓄冰系统很容易提供1-4℃的冷介质温度,以实现4~9℃的送风温度,故冰蓄冷系统常常采用低温送风末端系统。低温送风的优点包括:
•降低了机械系统的造价与运行费用;
•降低了楼层高度的要求;
•用较低的房间相对湿度来提高舒适性;
•减少风机的电耗与电力需求;
•提高了现有空气分布系统的供冷能力。


减少初投资

•众多设备容量的减少及对蓄冰系统的奖励政策可以帮助降低初投资
•减少机房有效占地面积。


增加系统的安全性

可作为应急冷源,停电时可利用自备电力启动水泵融冰供冷。


移峰填谷

蓄冷技术应用的宏观收益如下:
•减少电厂发电设备装机容量15~ 34%;
• 增加电厂使用率25%;
•减少烟尘和C02的排放量及CFC用量,环保效益显著;
•转移电力高峰用电量,均衡电网负荷,提高发电机组利用率;
•充分利用夜间电力资源,优化电力资源配置,减少电厂和输变电设施的建设。
•电网侧减少了高峰时段的用电负荷,增加低谷时段的用电需求,使发电设备在低谷时段也能保持一定的负荷运行,负荷曲线更加平稳,提高电网运行效率和稳定性以及发电设备的利用率,能有效减少能源浪费以及电网建设和改造的投资。


内融冰

       内融冰式蓄冰槽中的冰盘管通常为塑料或金属制成的空心盘管,管内流动载冷剂(一般为乙二醇水溶液)。制冰时,载冷剂在盘管内流动,将冷量传递给盘管外的水,使水在盘管外表面结冰。融冰时,高温的载冷剂在盘管内流动,通过管壁将热量传递给冰层,使冰层从盘管表面开始向内融化,释放出冷量。
       内融冰系统相对简单,不需要专门的外融冰设备,减少了系统的复杂性和占地面积,运行相对平稳,可靠性高。对水质的要求相对不高,可减少水处理设备的投资和运行成本。但传热热阻较大,导致融冰速度相对较慢。
       适用场景:适用于对冷量供应稳定性要求较高、空间有限、水质较差的场所,如一些小型商业建筑、办公楼等。


外融冰

       外融冰式蓄冰槽通常采用裸管式或封装式冰蓄冷盘管。制冰时,低温的载冷剂在盘管内流动,使盘管周围的水结冰,形成冰柱或冰块。融冰时,高温的水流过冰冷盘管,直接与冰层表面接触,使冰层从外向内融化。外融冰过程中,水流的冲刷作用可以加速融冰速度,提高冷量释放效率。
       外融冰系统高温水直接与冰层接触,传热效果好,融冰速度快,能够在短时间内提供大量的冷量,适用于冷负荷变化较大,需要快速供冷的场所。外融冰式蓄冰槽内的冰可以紧密堆积,蓄冰密度较高,一般可达50%-60%,相同蓄冷量下,蓄冰槽体积相对较小。
       适用场景:适用于大型商业中心、体育馆、影剧院等冷负荷大且变化频繁、对供冷速度要求高的场所。


蓄冰设备特点

       一般来说,用在乙二醇蓄冰系统中的蓄冰设备也叫静态冰槽。静态冰槽因为没有运行部件而得名,是一个封闭式的容器,里面贮存的冰是用来蓄能的介质。蓄冰设备除了有贮存冰的功能之外,实际上也是一种高效的换热器,冰的贮存及与乙二醇的换热都是在同一个容器内进行的,蓄冰设备在蓄冰及融冰的时候也充当乙二醇与冰之间的换热器。
       各个厂家生产的静态冰槽的材料、结构、尺寸都不一样,典型的蓄冰设备是由复合材料、镀锌钢和不锈钢等材料制作,结构上看有盘管式和封装式二大类。不同的蓄冰设备的热工性能表现也不一样,各有各的融冰曲线与制冰曲线。


蓄冰设备特点

1.逆流回路结构,保证换热管内的紊流流动,保证三维空间的结冰均匀;
2.同程设计,保证各换热管支路的结冰一致性;
3.非完全冻结,适用于内融冰及外融冰系统;
4.楔形布管结构,最大化设备利用空间;
5.PE隔条材料,避免对换热管的环向切割,保证热胀冷缩的活动空间;
6.全钢框架结构,保证盘管运输、安装环节牢固不变形。


双工况主机

       采用同一台主机白天制冷(5℃~10℃),夜间制冰(-5.6℃~0.6℃),这样可以显著降低系统的初投资,这样的主机也叫双工况主机。


空调工况与制冰工况有以下几点不同之处:

01 主机的控制模式不同
A:空调工况:
主机的容量根据负载的大小调节,主机的出口温度控制在设定值。
B:制冰工况:
主机强制满载运行,如进入主机的温度降到设定值以下,主机会停止工作。

02 主机的蒸发温度与冷凝温度不同
夜间制冰工况下运行的时候主机的出口温度要比空调工况下运行低很多,这会使主机的制冷量与效率下降很多。
制冰工况下的冷凝温度也与空调工况不同,虽然风冷机组的冷凝温度是由干球温度决定的,水冷机组的冷凝温度是由湿球温度决定的。在夜间,干球温度与湿球温度都要比自天低几度,这可以降低主机的冷凝器的温度,从而帮助主机减轻在制冰工况下制冷量与效率的下降。


载冷剂

       蓄冰系统需要通过载冷剂来传送冷量,载冷剂的冰点需要低于水的冰点,以便在制冰时仍能传送冷量。最常用的载冷剂是在水中添加防冻剂来降低其冰点,在乙二醇蓄冰系统中防冻剂一般采用浓度为25%的乙烯乙二醇。


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