冰蓄冷设备蛇形钢盘管与U形塑料盘管结构图
约克冰蓄冷设计应用手册
13.0°C
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6.0°C
B u ilding Load
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6.0°C
12.0°C
4.5°C
ৼᐕߥѫᵪ+VSD
7.0°C
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图1-- 典型冰蓄冷系统图
900 TR A/C Performance Curve ( ARI Unloading )
蓄冰装置的性能 由于静态冰槽不能象冷水机组那样可以由控制中心来控制恒定的出 水温度，所以蓄冰装置的热工性能更象是换热器，只是这个换热器 的其中一侧为冰水混合物，其温度一直维持在0℃。所以蓄冰装置 的热工性能主要是由以下因素决定的。
蓄冰装置的材料及结构 蓄冰装置的换热面积 进入冰槽的乙二醇的温度 乙二醇的流速 对于给定的蓄冰槽要控制融冰及结冰速率，只能通过调节进入冰槽 的乙二醇的温度及流速来进行控制。一般来说进入冰槽的乙二醇流 量越大，温度越高，则融冰的速率越快，而对于结冰来说， 乙二醇 流量越大，温度越低，则结冰的速率越快。
1.2.1 蓄冰装置 蓄冰设备特点 一般来说，用在乙二醇蓄冰系统中的蓄冰装置也叫静态冰槽。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 冰是蓄能的介质。蓄冰装置实际上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，蓄冰装置在蓄冰及 融冰的时候也是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 冰装置是由钢、聚乙烯或丙乙烯等材料制作，结构上看有盘管式和 封装式两大类。不同的蓄冰装置的热工性能表现也不一样，各有各 的融冰曲线与制冰曲线。
700
冰蓄冷技术
压缩机辅助系统 系统全部冷媒均进入蓄冰器 ,这种系统不仅夜间制冰 ,在空调高峰期间 也是一边融冰 ,一边继续制冰 ,这种系统初投资最省 ,但因昼夜制冰 ,始 终维持较低的蒸发温度 ,故耗电量较大 ,与以上两种方法相比 ,因其系 统简单 ,初投资省而得到最普遍的青睐与应用。
案将获得更大经济效益。 6.乙方案由于夜间制冰有可能提供 18：00～24：00部分房
间需要之冷量。
9.3冰蓄冷在唐山百货大楼空调系统改造中的应用
设计资料
唐山百货大楼建筑面积 40 000m2 ，分为超级商场和条式楼两部 分。 超级商场面积 8000m2，地下 1层 ，地上 4层 ，集中空调系统于 1 992年建成 ； 条式楼面积 32000m2，地下 1层 ，地上 5层 ，集中空调系统于 1 996年建成。 大楼空调用电占大楼总用电近 70 %，原有变压器严重超负荷运 行，不得不限电运行或限制其他项目发展。
方案乙：
1： 2台双工况离心式冷水机组。 2： 50只高灵蓄冰桶 3： 2台日间空调工况时运行的冷冻水泵 4： 2台 1～ 2 0层冷冻水供水泵 5： 2台夜间制冰、日间融冰供冷水泵 6： 2台 2 1～ 3 3层冷冻水供水泵 7：日间空调运行板式换热器 8：中间板式换热器 9：高区中间板式换热器 1 0：末端设备。
直接蒸发冰蓄冷系统
氟里昂直接蒸发式蓄冷是由冷媒管道直接制造冰 ,盘管外表形成 50～75ｍｍ厚的冰层 ,日间供冷时 ,冰的熔解是由外至内 ,在夜间制 冷时这种溶解法内部的冰水很快结冰 , 或因上次未全部溶解而使冰 附在管外壁 ,这种蓄冰通过管道外表上的冰使冻水结成冰。这一制冷 方式需要控制冰的厚度不超过 50ｍｍ左右 ,否则因冰层热阻大 ,冷媒 的传热受到影响 ,导致机组自动停止或爆裂。另外对直接蒸发系统 , 当蒸发器结冰时 ,压缩机吸气温度较低 ,单位制冷量的耗电量增加。
BAC蓄冰介绍
10,140
美国卡夫(KRAFT)食品公司 实际运行成本比较
System Comparison - Kraft
General Foods, Inc
Kraft Glenview
525,000 ft2 Office Bldg. Peak Cooling Load 尖 峰冷负荷 : 1,350 Ton System Water Temp 系 统恒定水温 : 44 F(6.7 C) Airhandler Temp : 55 F(12.8 C)
Heat Exchanger
7C
热交换器
Base Chiller
10.4 2007 gpm
12 C
Cooling Load 负荷
Connection Charge Savings 购电权比较
Conventional 常规
Ice Storage 蓄冰
Savings 节省
1000 RT $686,000
区域供冷的优点
较低的初期成本-- 9% - 可采用较小的送水送风系统 - 安装简便 较低的运行成本--25% - 电力费用降低 - 效率提高 - 维护减少 - 消除CFC - 有助于缓解全球变暖
Design Example
设计实例
1000 Ton Building 1000冷吨建筑物
Design Data Form 设计数据
500 0
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 Hour
负荷
Cooling Load
RT
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000
500 0 1
-
35
冰蓄冷系统ppt课件
盘管为钢制连续卷焊而成，盘管组装在钢架上，装配后进行整体外表面热电镀。盘管外径为1.05"( 26.67m)，结冰厚度控制在0.9"(23mm)左右。如采用内融冰方式，冰与冰之间仍有极小的间隙，以便在融冰过程中，结在盘管周置的冰存在少量的活动空间，使得钢管与冰始终存在有直接接触的部位，因此导热较好，在整个融冰过程中蓄冰槽的出口二次冷媒温度始终可保持在3°C左右，并使冰几乎全部被融化来供冷。因盘管采用焊接工艺，一组盘管有多个焊点。降低了系统的可靠性和稳定性。宜采用串联系统。
应用蓄冷空调技术的前景
商业建筑、宾馆、饭店、银行、办公大楼、学校的中央集中式空调系统。 家用空调。家用空调用电特点是用电集中，数量大，持续时间长常常是持续至深夜。 体育馆、影剧院。这些场所冷负荷量大，持续时间短且无规律性，适宜于采用蓄冷空调系统。
冰蓄冷空调与常规空调的异同
一、常规空调系统 的组成 常现空调系统 的组成
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。所示为该种工作模式示意图。 2.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。所示为该工作模式示意图。
制冷机与融冰同时供冷工作模式示意图
蓄冷系统常见工作流程及特点 并联流程
法国CIAT公司的Cristopia冰球
Cristopia冰球外壳由高密度聚合烯烃材料制成，内注CIAT公司专利的具高凝固---融化潜热的PCM相变蓄能溶液。冰球有多种类型，从-33℃～+27℃的温度覆盖范围能够满足各种不同的需求，形成全系列的产品组合空调用蓄冰球型号为AC-00型，冰球直径98mm,相变温度为0℃，蓄冷量为6RTh/m3,冰球重量560g,每立方米冰球的个数为1222个。冰球为光滑的球形，每个冰球作为一个独立的蓄冰单元，可承受20bar的压力。一个蓄冰系统有几十万甚至上百万个这样的独立单元，任一独立单元的损坏都不会对整个系统的性能产生影响，从而系统运行可靠，维护量最低；冰球为高密度聚烯烃外壳，不存在任何腐蚀。截至到目前为止冰球已经过至少数万次无损试验且试验仍在继续，其测试寿命已超过50年。
蓄冰设备塑料盘管与钢盘管比较表
四周需要维护安装空间
需常做水处理
困难
蓄冰设备塑料盘管与钢盘管比较 比较项目 聚乙烯
设备产地
全进口
蓄冰槽形状
圆形
蓄冰槽材料
聚苯乙烯
蓄冰槽制作方法 盘管材料
滚塑一次成型 高密度聚乙烯
材料导热系
一般
可供单位冷量的换热面积
（平方米/KW.h）
0.511
可供单位冷量的蓄冰设备体积（立方米/KW.h）
0.019
单位冷量的设备重量
（KG/KW.h）
》一书）
连续卷焊
单程管路设计
※聚乙烯材料激光焊接，焊接点光滑均匀，焊接点 无金属件，无腐蚀无泄漏；※刚盘管连续卷焊，焊 接点多，泄漏几率大 ※双向逆流设计：相邻两条管道内乙二醇流向是相 反的，这样可以保证盘管表面蓄冰厚度均匀；※单 程管路设计：所有管道内的乙二醇流向是相同的， 这样会导致盘管前段蓄冰厚度大，尾段蓄冰厚度 薄，蓄冰不均匀； ※盘管与冰槽一体化设计，运输、安装及维护简 便，设备出厂前经过严格测试，现场安装只需要与 主管连接；※盘管与冰槽分开安装，增加安装费 用，而且蓄冰设备现场安装导致蓄冰性能、保温性 能、防腐性能出现严重误差
（以上数据出自 中国机械工业出版社 出版《蓄能空调技术 》一书）
国产
矩形
钢片或水泥
多片钢片铆钉及焊接连接 钢
大
可供单位冷量的蓄冰设备体积越小越好 0.021 （以上数据出自 中国机械工业出版社 出版《蓄能空调技术
》一书）
单位冷量的设备重量越轻越好 2.65 （以上数据出自 中国机械工业出版社 出版《蓄能空调技术
1.24
盘管制作方法
激光焊接
盘管管路设计
双向逆流设计
蓄冰设备整体设计
各类蓄冰设备比较-碳钢塑料
碳钢、不锈钢盘管和塑料盘管比较－览表碳钢盘管和不锈钢盘管塑料盘管• 优良的传热性能和传热表面，以及较长的溶液流程、紊流流动，独有的非完全冻结式保证优良的制冰和融冰性能，尤其是更低的融冰出水温。
外融冰产品出水温度可达1℃，内融冰产品可达2-3℃。
更适用于大型的空调项目，可以减小板换及管道的规格。
• 不锈钢的传热性能稍差于碳钢，但是工程中几乎可以忽略。
• 优良的传热性能可以实现主机上游冰槽下游这种最节能的系统形式。
通过下游的蓄冰槽弥补了不断升高的主机出水温度，从而保证系统更加稳定恒定的出水温度。
• 更耐受的碳钢材质，不受系统限制，可以设置于任意位置。
最低试验压力2.0MPa。
• 可以埋在基础和筏栓下。
• 更耐久的使用寿命，对于管外的水环境即蓄冰槽内的水，在冰点附近的腐蚀性极小，在美国有部分项目已经成功运行三十年以上，在中国最早的项目已成功运行近二十年。
• 不锈钢材质不受任何影响，可保证与建筑物同寿命。
• 碳钢具有优良的防火性能，尤其是带壳的装置。
• 成本较高，价格贵。
• 塑料盘管导热性能较差，制冰、融冰性能不稳定。
制冰时塑料盘管整个结成一个大冰坨，融冰时更回困难，出水温度较高。
更适用于小型项目。
• 采用并联形式或主机下游形式。
主机下游工作导致其耗能较高。
• 塑料盘管只能保证0.6Mpa。
整个乙二醇系统中压力最薄弱的环节。
• 不可以全部埋地。
• 塑料材质虽然具有较强的耐腐蚀性，但是其受耐热、耐低温及耐压性能较差，综合使用寿命将受到影响。
• 塑料材质防火性能较差，曾有项目发生过火灾。
• 成本低廉，价格便宜。
• 塑料冰槽防火性能不好。
蛇管式换热器
回顾：间壁式（表面式）换热器
间壁式换热器是温度不同的两 种流体在壁面两侧流动，通过流体 与壁面、壁面内部的热传导和流体 的对流，来实现壁面两侧流体之间 热量交换的换热器。
间壁式换热器按结构不同可分 为管式和板面式。管式又分为列管 式、套管式、蛇管式等等。
一、蛇管式换热器
1、沉浸蛇管式换热器 换热管多以金属管子绕制成盘蛇形状故称蛇管，蛇管
沉浸于容器内的液体中，蛇管内的流体与容器内的流体通 过管子壁进行换热。
沉浸蛇管式换热器
沉浸蛇管式换热器的结构形式
沉浸蛇管式换热器的特点及应用
③便于检修和清洗。 Nhomakorabea④管外流体的传热系数大，传热效果好。
⑤传热面积的增减都比较容易。
缺点：①冷却水用量较大，且喷淋不均影响传热
②体积庞大，易产生大量蒸汽
喷淋蛇管式换热器的应用：
主要用于石油炼制、石油化工、造气、酿造和
制冰等工艺中的高温高压流体的冷却或冷凝。由
于传热管可用铸铁制成，它适用于浓硫酸的冷却
二、套管式换热器
1、套管式换 热器的结构
2、套管式换 热器的串联
套管式换热器的特点及应用
优点：①结构简单，加工方便。
②传热面积增减方便，工作适应范围大。
③传热面的两侧都可有较高的传热系数、
传热效率高。
④能适应高压场合。
缺点：①结构不紧凑，占地较大。
②单位传热面积金属耗量多。
，所需传热面积
的
RTSC钢制蓄冰盘管
非完全冻结式钢制蓄冰盘管
制冰效率曲线
红色线条为RTSC金属盘管的10小时完成制冰时的出口温度-冰量关系
附图一
融冰效率曲线
红色线条为RTSC金属盘管融冰曲线，黑色为其它蓄冰设备融冰曲线
附图二
RTSC非完全冻结式钢盘管融冰过程
过程一过程二过程三过程四
从过程一到过程二（完全接触期）冰和盘管始终是完全接触的，保持一个非常好的放冷接触面，而金属接触面最有利于放冷和提供低的稳定的出口温度，这就是非完全冻结式的特点，冰柱没有成坨，可以在浮力的作用下上浮，以使得冰柱和钢盘管保持良好的接触。
过程三（平均分布期），部分发生了破冰现象而部分仍保持着和冰的完全接触，这是RTSC 蓄冰盘管特有的设计，我们称之为第一次破冰。
第一次破冰后形成了均匀的冰水混合层。
过程四（结束期）是发生第二次破冰的情形，第二次破冰后所有的冰全都上浮，形成稳定的冰水混合物，使得后期的融冰也较为稳定。
对RTSC蓄冰盘管而言，第二次破冰后冰量约剩10%，融冰基本已经到结束期。
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冰蓄冷设备蛇形钢盘管与U形塑料盘管结构图对比
1、上方左侧为U形塑料盘管设备保温防水层做法及承载结构示意图；上方右侧为蛇形钢盘管等设备保温防水层做法及承载结构示意图
2、上方左侧为U型塑料盘管示意图上方右侧为蛇形钢盘管等设备示意图
3、上方左侧为U形塑料盘管设备模块化示意图；上方右侧为蛇形钢盘管设备整体内胆示意图
4、U形蓄冰设备外结构全部由热浸镀锌螺栓连接，没有焊接，两层HDPE高密度防水层，从材料根本上保证设备外壳的使用寿命。
换热盘管的专利材质、可灵活组装的模块化结构从技术上保证设备内胆的使用寿命。
5、上方左侧图中左边蛇形钢盘管和右边U形塑料盘管的结冰厚度示意，冰层越厚代表主机的出水温度需要越低，主机能耗越大。
上方右侧显示左边蛇形钢盘管和右边塑料盘管的换热面积差别，图中可见右边是左边的3.5倍换热面积，管壁厚度是左边的一半。
6、冰层厚度与管材的关系；冰层厚度、结冰率与时间曲线。