冰蓄冷系统运行控制方式讲解
冰蓄冷空调系统设计及运行优化控制
74|CHINA HOUSING FACILITIES752014.06|电力需求量，使得运行成本最低，但蓄冷设备的容量较大，初投资较高，一般适用于白天供冷时间较短的场合，因而应用较少。
（2）部分负荷蓄冷：制冷机在夜间电力低谷时段储存一部分冷量，在白天电力高峰时段，由制冷机和蓄冰装置联合供应冷负荷的需要。
这种策略与全负荷蓄冷相比，减少了蓄冰装置以及制冷机的容量，可以实现最少的初投资和最短的投资回收期，因而被广泛应用。
3.2.2冰蓄冷系统流程冰蓄冷系统按照双工况制冷机组和蓄冰装置之间的连接关系进行分类，可分为并联系统和串联系统，串联系统中按照制冷机组与蓄冰装置相对位置前后不同，又分为主机上游串联系统和主机下游串联系统，如图1～3所示。
图1中，蓄冰装置与制冷机并联连接，二者均处在高温（进口温度8～11℃）端，入口溶液温度相同，能均衡发挥制冷机组和蓄冰装置的效率。
在并联方式下，制冷机组与蓄冰装置分别处于相对独立的环路中，操作控制简单灵活，但不适用于温差大于6℃的系统。
图2中，双工况主机位于蓄冰装置的上游，在溶液循环回路中，回液先经双工况主机冷却后，再经蓄冰装置释冷冷却至空调负荷要求的供冷温度。
制冷机处于高温端，其运行效率较高，能耗较低，而蓄冰装置处于低温端，融冰效率低。
图3中，双工况主机位于蓄冰装置的下游，即回液先经过蓄冰装置释冷冷却后，再经制冷机组冷却至空调负荷要求的供冷温度。
制冷机处于低Facilities Technology温端，制冷效率低，但蓄冰装置处于高温端，融冰效率高。
并联系统与串联系统相比较，串联系统有以下优点。
（1）串联系统流程简单，布置紧凑。
（2）串联系统输出温度较为稳定，易实现系统的稳定运行。
（3）串联系统可提供较大温差（≥7℃）供冷，蓄冰系统出水温度低，更适合用于低温送风系统。
（4）自控系统比较容易实现，维护管理简单。
综合以上比较，我们通常采用的冰蓄冷模式为部分负荷蓄冰、制冷机位于上游的串联系统，但在实际工程中，需要根据具体条件具体分析，结合建筑物的特性、电费结构、系统的初投资、运行费用及运行的安全性等进行综合考虑，合理设计选择。
冰蓄冷工作原理
冰蓄冷工作原理
冰蓄冷（Ice Storage）是一种利用制冷机组制备冰块的技术，
通过储存冰块来平衡供需差异，提高能源利用效率的方式。
具体工作原理如下：
1. 制冷机组工作：冰蓄冷系统一般采用蒸发冷凝循环制冷机组。
在制冷机组中，通过压缩机将制冷剂压缩成高压气体，然后通过冷凝器冷却成高压冷液。
制冷剂经过膨胀阀放大流量并且从高压冷液变成低温低压气体。
2. 冰块制备：制冷剂低温低压气体通过蒸发器与水进行换热，从而将水冷却至结冰温度以下。
水在与制冷剂进行换热过程中，逐渐形成冰块。
3. 冰块储存：制备好的冰块会存放在冰蓄冷装置中，通常是在大容器里的储冰槽或冰藏器中。
冰块在冷藏过程中会吸收周围的热量，使得周围环境温度下降。
4. 冰块利用：当需要降低室温时，制冷机组的蒸发器会传送制冷剂与冰块进行热量交换，使冰块开始融化。
在这个过程中，冰块释放吸收的热量，将热量传递给制冷剂，从而使制冷剂变成高温高压气体。
5. 冰蓄冷储能：在冰块融化的过程中，系统中的制冷剂会吸收大量的热量。
融化的冰块本身储存了冰蓄冷系统之前的制冷量，这样的储存方式称为“冰蓄冷储能”。
冰蓄冷储能可以在需要冷却时释放储存的制冷量来提供制冷效果。
通过冰蓄冷技术，能够在低负荷时段制备冰块存储储冷能量，在高负荷时段释放储存的制冷量，从而平衡供需差异，提高制冷系统的能源利用效率。
冰蓄冷系统基本原理及常见系统形式.doc
冰蓄冷系统基本原理及常见系统形式常见的冰蓄冷系统形式：（1）冰球式（IceBall）：将溶液注入塑胶球内但不充满，预留一膨胀空间。
将塑料球放入蓄冰罐内，再注入冷水机组制出的低温乙二醇水溶液，使冰球内的溶液冻结起来。
融冰时，让从空调负荷端流回的温度较高的乙二醇水溶液通过冰罐内塑胶球将冰球内的冰融化而释冷。
（2）完全冻结式（Total-Freeze-Up）：是将塑料或金属管伸入蓄冰筒（槽）内，管内通以冷水机组制出的低温乙二醇水溶液（也称二次冷剂），使蓄冰筒内90%以上的水冻结起来。
融冰时，让从空调负荷端流回的温度较高的乙二醇水溶液通过塑料或金属管内部，将管外的冰融化而释冷。
冰蓄冷空调系统的基本原理是什么？常规电制冷中央空调系统分为两大部分：冷源和末端装置。
冷源由制冷机组提供6～8度的冷水给末端装置，通过末端中的风机盘管，空调箱等空调设备降低房间温度，满足建筑物数舒适空调要求。
采用冰蓄冷空调系统后，可以将原常规系统中设计运行8小时或10小时的制冷机组容量压缩35～45％，在后夜电网低谷时段（低电价）开启制冷主机制冷，将冷量储存在蓄冰设备中；而后在电网用电高峰（高电价）时段，制冷机组满足部分空调设备，其余部分用蓄冰筒融冰输出冷量来满足，从而达到削峰填谷，均衡用电及降低电力设备容量的目的。
冰蓄冷空调系统的使用条件应用冰蓄冷的先决条件及背景：常规的蓄冰空调是利用昼夜峰谷负荷的差值进行夜间蓄冰白天放冷调节平衡电网负荷的一种空调系统。
要采用蓄冰空调的先决条件是电力部门是否制订优惠的峰谷电价政策（应急冷源除外）。
峰谷电价差值越大时，蓄冰空调的发展越有利，而受益最大的是国家电力能源部门。
因此全国各地陆续出台了峰谷电价政策。
冰蓄冷空调系统原理及其技术
冰蓄冷空调系统原理及其技术
一、冰蓄冷空调系统原理
冰蓄冷空调系统属于利用化学反应，在冰蓄冷机组中形成的蓄冷湿冷
却塔，经冰蓄冷循环贮存介质，利用冰蓄冷机组将热能转换为冷能，冷能
之间转换到室外，以及室内“冷热机组”中，将冷能转换为热能，达到空
调系统调节温度和湿度的作用。
1、冰蓄冷机组：冰蓄冷机组由蒸发器、冷凝器、压缩机、再蒸发器、再凝结器和冰水泵组成，形成冷凝蒸发循环。
蒸发器、冷凝器和再蒸发器
由压差驱动器控制，冰水泵能够把自己的热量储存在冰水中，而且能够把
蓄冷介质的温度低于环境的温度。
2、冰水泵：冰水泵负责将蒸发器冷凝到冰池中的热量用压缩机和热
交换器蒸发，将冷凝器的热量用压缩机和热交换器冷凝，然后将冰池中的
冷凝器的冷凝热量带回室内，以实现调温和调湿的作用。
3、蒸发器、冷凝器、压缩机、再蒸发器和再凝结器：这些都是冰蓄
冷机的重要组成部分，用于将空气加热或冷却。
蒸发器的作用是将冷冻液
冷凝，将热量从空气中蒸发；冷凝器的作用是将冷冻液蒸发，将热量从空
气中冷凝；压缩机的作用是将冷冻液压缩，然后释放出热量。
冰蓄冷的运行模式和控制策略
冰蓄冷的运行模式和控制策略■运行模式光华创世蓄冰系统通常有四种运行模式：制冷机蓄冰，蓄冰设备供冷，制冷机供冷，制冷机、蓄冰设备联合供冷。
四种模式灵活切换，可以满足建筑供冷需求。
① 制冷机蓄冰在空调系统不运行的时段（夜间谷电期间），制冷机自动转换为蓄冰工况：关闭V2、V4阀门，开启V1、V3阀门，使得-3～-7℃乙二醇溶液在制冷机和蓄冰罐之间循环。
随着制冰时间的延长，使盘管外的水结冰，达到设计厚度。
② 蓄冰设备供冷当需要蓄冰设备通过融冰提供冷量，制冷机停止运行，但是仍作为系统的通路。
通过乙二醇泵将乙二醇溶液送入蓄冰设备，经过降温后的乙二醇溶液进入板换换热。
关闭阀门V3，为了控制进入板换的乙二醇温度，将阀门V1、V2设为调节状态。
③ 制冷机供冷为维持较高的制冰效率，当制冷机需要直接加入制冷时，按空调工况运行。
乙二醇溶液在制冷机和板换之间循环，系统关闭阀门V1、V3和V4，开启阀门V2。
通过板换降温后的冷冻水向用户供冷。
④ 制冷机、蓄冰设备联合供冷为了满足空调高峰期的用冷量，乙二醇溶液经过两次降温，即乙二醇溶液先经过制冷机进行一次降温，然后经过蓄冰设备进行二次降温。
所以乙二醇溶液在板换前后的温差达到7℃。
为了控制进入板换的乙二醇溶液温度，调节V1、V2阀门来达到目的。
■控制策略蓄冷系统的控制，除了保证蓄冷和供冷模式的转换以及空调供水或回水温度控制以外，主要应解决制冷机组与蓄冷设备之间供冷负荷分配问题。
能够自动实现在满足建筑物全天空调要求的条件下将每天所蓄的能量全部用完，最大限度地节省运行费用。
控制系统由下位机（现场控制工作站）与上位机（中央管理工作站）组成，下位机采用可编程序控制器（PLC）与触摸屏，在现场可以进行系统控制、参数设置和数据显示。
上位机采用工业级计算机与打印机，进行远程管理和打印，它包含下位机和触摸屏的所有功能。
系统配置必要的附件如通信设备接口、网卡、调制解调器等，实现蓄冷系统的参数化与全自动智能化运行。
深圳某冰蓄冷中央空调系统运行模式及控制方式分析
鹰 慕载主机冷冻水
Ｔ４
ｒ
一
ห้องสมุดไป่ตู้
② 当双 工 况 制 冷 主 机 乙 二 醇 出 口 温 度 低 于
一
６８℃ （ 调 ） ， 蓄 冰 装 置 的 出 口温 度 降 至 ． 可 时 或
深圳 某 公共 项 目总建 筑 面积 为 ８ ７万 ｍ 采 ． ，
用 冰蓄 冷 中央空调 系 统 。夏 季设 计 日尖 峰冷 负 荷 为 ３６８冷 吨 ， ４ 设计 日总冷 负荷 为 ５ ５ 吨 时 。 ５０５冷
冷 冻水 供／ 回水 温度 为 ７℃／ ２℃ ， １ 制冷 机 房 位 于 地 下一层 ， 冻 水 系 统 由末 端 膨 胀 水 箱 定 压 。主 冷
第１卷 第 ５ Ｏ 期 ２０１ ０年 １ ０月
制 冷 与 空 调
ＲＥＦ ＧＥ ＲＩ ＲＡＴＩ ＯＮ ＡＮＤ Ｒ —Ｃ ＡＩ ＯＮＤＩ ０ＮＩ Ｔ１ ＮＧ ７—５ ２７
深 圳 某 冰 蓄 冷 中央 空 调 系 统 运 行 模 式 及 控 制 方 式 分 析
代 焱
（ 深圳 奥意 建筑 工程设计 有 限公 司）
ｇＹ— ａｖｌ ｓ ｎｇ
冰 蓄冷 中央空 调 系统 与 普通 中央 空调 系 统相
的几种运行模式及相应 的控制方式 。
１ 项 目概况
比： 以移峰填 谷 、 可 平衡 电网负荷 ； 结合 峰 谷 电价政
策， 节省空调运 行 费用［ 。冰 蓄冷 中央空 调 系统运 ＿ １ 行工况 比较 复杂 ， 运行 模式 及控 制运行 方式 是否合
Ａｎａ ｙ ｉ ｆｏ ｅ ａ ｉ ｎ ｍ ｏ ｓ ａ ｏ ｔ ｏ ｅ ｈ ｄ ｆｏ ｅ ｉ ｅ ｓ ｏ ａ ｅ ｌ ｓｓ ｏ ｐ ｒ ｔｏ ｄｅ ｎｄ ｃ ｎ ｒ ｌｍ ｔ ｏ ｓ ｏ ｎ ｃ ｔ ｒ ｇ ｃ ｎ ｒ ｌａ ｒ ｃ ｎ ｔｏ ｌ ｙ ｔ ｍ ｎ Ｓ ｅ ｚ ｎ ｅ ｔ ａ ｉ － ｏ ｄｉｉ ｎｇ ｓ ｓ ｅ ｉ ｈ ｎ ｈｅ ｎ
冰蓄冷空调系统的组成及运行控制
冰蓄冷空调系统的组成及运行控制标签:冰蓄冷冰蓄冷空调系统蓄冷系统蓄冷设备一、系统的组成及制冰方式分类1.系统组成冰蓄冷空调系同一般由制冷机组、蓄冷设备(或蓄水池)、辅助设备及设备之间的连接、调节控制装置等组成。
冰蓄冷空调系统设计种类多种多样，无论采用哪种形式，其终极的目的是为建筑物提供一个舒适的环境。
另外，系统还应达到能源最佳使用效率，节省运转电费，为用户提供一个安全可靠的冰蓄冷空调系统。
2.制冰方式分类根据制冰方式的不同，冰蓄冷可以分为静态制冰、动态制冰两大类。
此外还有一些特殊的制冰结冰，冰本身始终处于相对静止状态，这一类制冰方式包括冰盘管式、封装式等多种具体形式。
动态制冰方式在制冰过程中有冰晶、冰浆天生，且处于运动状态。
每一种制冰具体形式都有其自身的特点和适用的场合。
二、运行策略与自动控制1. 运行策略与常规空调系统不同，蓄冷系统可以通过制冷机组或蓄冷设备或两者同时为建筑物供冷，用以确定在某一给定时刻，多少负荷是由制冷机组提供，多少负荷是由蓄冷设备供给的方法，即为系统的运行策略。
蓄冷系统在设计过程中必须制定一个合适的运行策略，确定具体的控制策略，并具体给出系统中的设备是应作调节还是周期性开停。
对于部分蓄冷系统的运转策略主要是解决每时段制冷设备之间的供冷负荷分配题目，以下为蓄冷系统通常选择的几种运行策略。
1.1 制冷机组优先式蓄冷系统采用制冷机组优先式运行策略是指制冷机组首先直接供冷，超过制冷机组供冷能力的负荷由蓄冷设备释冷提供。
这种策略通常用于单位蓄冷量所需用度高于单位制冷机组产冷量所需用度，通过降低空调尖峰负荷值，可以大幅度节省系统的投资用度。
1.2 蓄冷设备优先式蓄冷设备优先式运行策略是指蓄冷设备优先释冷，超过释冷能力的负荷由制冷机组负责供冷。
这种方式通常用于单位蓄冷量所需的用度低于单位制冷机组产冷量所需的用度。
蓄冷设备优先式在控制上要比制冷机组优先式相对复杂些。
在下一个蓄冷过程开始前，蓄冷设备应尽可能将蓄存的冷量全部开释完，即充分利用蓄冷设备的可利用蓄冷量，降低蓄冷系统的运行用度;另外应避免蓄冷设备在释冷过程的前段时间将蓄存的大部分冷量开释，而在以后尖峰负荷时，制冷机组和蓄冷设备无法满足空调负荷需要的现象，因此应公道地控制蓄冷设备的剩余冷量，特别是对于设计日空调尖峰负荷出现在下午时段时非常重要。
冰蓄冷空调系统原理
冰蓄冷空调系统原理
冰蓄冷空调系统是一种利用冰水蓄热与释热过程实现空调供暖与制冷的新型系统。
该系统利用低峰电时段使用电力将水冷却成冰，然后在高峰电时段将蓄存的冰释放，以供空调制冷。
冰蓄冷空调系统的工作原理如下：
1. 冰蓄冷系统主要由冰蓄冷装置、水系统、蒸发器和冷凝器组成。
2. 在低峰电时段，冰蓄冷装置会使用电力将水冷却至冰点以下，形成冰块。
这些冰块被储存起来，以备高峰电时段使用。
3. 在高峰电时段，冰块会通过水系统被输送到蒸发器。
蒸发器中的空气会接触到冰块，使冰块逐渐融化，并从冷凝器中吸收热量。
4. 冷凝器中的气体经过压缩，将热量传给外界，并变成高温高压气体。
然后，该气体会经过膨胀阀减压，变为低温低压气体，以供蒸发器使用。
5. 循环往复，不断地使冰块融化和冰化，从而实现空调制冷的过程。
同时，冰蓄冷系统可以吸收剩余热量，达到节能和环保的效果。
冰蓄冷空调系统的优点是可以充分利用低峰电时段的电力，将电能转化为冰能进行储存。
在高峰电时段，可以通过释放冰块来实现空调制冷，减少电力消耗。
此外，冰蓄冷系统还可以吸收室内外剩余的热量，提高系统的热效率。
综上所述，冰蓄冷空调系统通过冰蓄冷装置储存低峰电时段的
冰能，然后在高峰电时段实现空调制冷，从而实现节能和环保的目的。
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启的最少台数 根据融冰量、流量和蓄冰装置出口温度，计算蓄冰装置
进口温度 根据蓄冰装置进口温度，计算主机出口设定温度
二、控制策略
① 当主机和水泵开启台数对应时，蓄冰装置进口 温度即为主机出口设定温度T1=T2
二、控制策略
② 当水泵开启台数大于主机开启台数时，须根据 系统回水温度T4、蓄冰装置进口温度T2和各支 路流量计算主机出口设定温度T1
三、系统流程(单级泵回路 )
4、融冰单供冷（电动阀调节）
三、系统流程(单级泵回路 )
5、联合供冷（主机优先、融冰优先）
四、系统流程(双级泵回路 )
1、主机制冰
四、系统流程(双级泵回路 )
2、主机制冰兼供冷
四、系统流程(双级泵回路 )
3、主机单供冷
四、系统流程(双级泵回路 )
4、融冰单供冷（电动阀门调节）
持续时间短的场合 初投资大、运行费用省 控制简单
一、蓄冰模式
2、分量蓄冰 供冷时蓄冰槽融冰和冷水主机供冷共同分担空
调负荷 蓄冰槽和冷水主机容量都比较小 初投资和运行费用能达到综合最优 控制较复杂，要解决冷负荷在主机和冰槽之间
的分配问题
一、蓄冰模式
① 主机优先
1000
º¸ ɺ £¨Rt©£
940 960 9801000935
830 736 826 826
100
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
ʱ¼ä
一、蓄冰模式
供冷时不使用冷水主机，冷负荷完全由蓄冰系统供给 蓄冰槽和冷水主机的容量都比较大，仅适用于负荷大，
422 422 422
100
00
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
主机满负荷运行，冷量不足融冰补充
ʱ¼ä
一、蓄冰模式
② 融冰优先
º¸ ɺ £¨Rt©£
1000
900
800 700
422 422 422 422 422
´¢ ± ù ¸º ºÉ
900
800
700
462 482 502 522 457
´¢ ± ù ¸º ºÉ
352
302
ÈÚ ± ù ¹© Àä
600
257
»ú × é ¹© Àä
82 500
62
400
300 200 422 422 422 422 422 422 422
478 478 478 478 478 478 478 478 478 478
冰蓄冷系统运行控制方式
一、蓄冰模式 二、控制策略 三、系统流程 (单级泵回路 ) 四、系统流程 (双级泵回路 ) 五、优化控制
一、蓄冰模式
1、全量蓄冰
1000
Rt
900
800
全量储冰模式空调负荷分配图
´¢ ± ù ¸º ºÉ ÈÚ ± ù ¸º ºÉ
700
600
500 400 826 826 826 826 826 826 826 300 200
11.1C
80%
储冰补充冷量
冷水机组
（压缩机）6.8C
5.6C
T1
冷冻水 出水温度
41.1% B 30%
0C 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%
系统负荷
二、控制策略
① 控制方式： 设定主机出口温度为冰蓄冷系统供液温度 当系统负荷小于主机供冷量时，主机及相应的水泵，冷却
四、系统流程(双级泵回路 )
5、联合供冷（主机优先、融冰优先）
五、优化控制
负荷预测是优化控制的前提和基础 预测得到全天空调总负荷是确定总蓄冰量的基础 预测得到的逐时负荷、电价政策和各种约束条件是分配
各个时段融冰量的依据 优化控制以保证负荷要求为前提，以节省运行费用为目
标
8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
蓄冰装置优先提供冷量，不足部分由主机补充
ʱ¼ä
二、控制策略
1、主机优先
T2 冷水机组
冷冻水 回水温度
T0 中间温度
设计回水温度T2=13.3C 冷冻水温度（C）
设计出水温度 T1=2.2C
14C
冰
12C 10C 8C 6C 4C 2C A
塔应进行台数调节 台数调节的依据是回水温度T2 ② 特点： 主机满负荷运行，冷量不足由融冰补充 在部分负荷时，主机出水温度下降，效率降低 在冷负荷较小时，融冰速率极低 控制简单
二、控制策略
2、融冰优先
T2
T0
冷水机组
冰
冷冻水
中间温度
回水温度
设计回水温度T2=13.3C 冷冻水温度（c）
二、控制策略
台数调节 特点： 蓄冰装置优先提供冷量，不足部分主机补充 能最大限度利用冰槽供冷，运行费用低 控制比较复杂，需对负荷进行预测，以决定各
时刻的融冰量
三、系统流程(单级泵回路 )
1、主机制冰
三、系统流程(单级泵回路 )
2、主机单供冷
三、系统流程(单级泵回路 )
3、融冰单供冷（乙二醇泵变频）
600
422
ÈÚ ± ù ¹© Àä
422
422 500
»ú × é ¹© Àä
400 300 200 348 348 348 348 348 348 348 100
00 1 2 3 4 5 6 7
422
422
518 538 558 578 513
408 313
358
348 348 348
138
118
设计出水温度 T1=2.2C
14C 12C 10C 8C A
冷水机组 补充冷量
11.1C 80%
B
T1 冷冻水 出水温度
6C 4C 2C 0C
100% 90%
80%
冰
70%
5.6C
60%
50%
40%
30%
30%
20%
10%
0%
系统负荷
二、控制策略
特点： 根据蓄冰装置融冰性能和负荷情况分配各个时段的融冰