BAC蓄冰钢盘管与华源导热塑料盘管比较
常用蓄冰设备性能比较
0.48m2/RTH
0.53m2/RTH
1.90m2/RTH
1.58m2/RTH
2.81m2/RTH
2.00m2/RTH
分析
材料的差别及其导热特性和盘管类与冰球类蓄冷取冷的特点决定了这个数据的大小。
5．蓄冰槽形状
方形
方形
圆筒形
方形
圆罐形
圆罐形
分析
方形的设备可充分利用现场空间，圆筒形差点，圆罐形较差（见后面的数据比较）。R可根据现场情况做非标设计，B和F有多种型号供选择，B、R、F均可做大的混凝土槽；CA也有多种型号；C和Y也可根据现场情况做非标设计，但只能在现场装冰球。
5．用流量计累计量和加减法测量，误差较大。
分析
在融冰工况时，CA、F与B、R的特性就有了明显的差别。B、R的融冰曲线基本上是一条直线，R的后期（碎冰期）温度还会下降；CA、F是塑料，其导热系数约为12.4W/m.K（低碳钢的导热系数为49.8W/m.K）,其融冰曲线是一条逐渐上升的曲线（见其特性曲线）；而C和Y的融冰曲线也是一条逐渐上升的曲线（见清华大学的试验曲线，未见厂家自己的特性曲线），但它的出口温升比CA和F还要高，因为它是塑料材料且其换热面积是逐渐减小的。
玻璃钢夹心保温（50mm）
内保温，双层
外保温
外保温
13．冰槽
开式无压
开式无压
开式无压
开式无压
闭式压力容器
闭式压力容器
14．形状
方形
方形
圆筒形
方形
圆罐形
圆罐形
说明：表中的数据均来自于各厂家的样本或技术手册。
表二：常用蓄冰设备性能综合比较
种类
参数
B．A．C盘管
（简称B）
冰球与盘管制冰过程的热阻变化对比
Ａ。 删
．
盘 管壁 的导 热系数 ， （ ℃ ） Ｗ／ｍ・ ； 单 位 长度热 阻 ，Ｉ℃／ Ｉ・ Ｗ。 Ｔ
槽吸收冷量的能力大大下降 ， 制冰温度迅速下降， 迫使 制冷 主机卸载 运行 ；而 盘管 系统 在整个 制 冰过程 中温 度变化平稳， 直到制冰结束都不需要主机卸载运行 。 叶水泉等 人 曾就结 冰厚度 对 盘管 、普通 冰球 及蕊 心冰球 热阻 的影响做 了定性分 析 ， 果表 明 ， 结 盘管受 冰
搭 接 。当 冰的直径 为 Ｄ 时 ， 冰量 占设 计结 冰量 的比 。 结
例 即结 冰率 尸可 由下式计 算 ：
ＣＬＡ Ａ Ｍ Ｃ公 司生产 的螺 旋形 盘 管等 ，后 者 有法 国
ＣＡ ＩＴ公司 的 圆形 冰球 、 杭州 华 电华源 生产 的蕊 心 冰球
和圆 冰球等 。
Ｐ糍＿ ２ ＝ Ｄ
当结 冰 率为 尸时 ， 冰环 直径 Ｄ 为 ：
Ｄ ＝、 Ｄ ． ／ 一 Ｄ ，） ２ ２＋Ｄ ， ｎ ｏ 在单 位 长度上 的总热 阻 Ｒ ． 为 ： 。
Ｒｐ
，
（ １ ）
，
（） ２
盘管 制 冰 的原理 是 ： 冰 盘管 浸 泡在 装 满水 的蓄 蓄 冰槽 中 ， 冷机 制 出 的低 温 载 冷 剂 （ 常 为 乙二 醇 溶 制 通
厚 度 的影 响最 小 ， 次是 金属蕊 心 冰球 ， 其 普通 冰球受 冰 厚度 的影 响非 常大 ， 致使 在储 冷末期 ， 结冰非 常 困难 。 以下 通 过 理 论 分 析 在 结 冰 过 程 中冰球 与 盘 管 热 阻的变化 趋势 。
Ａ 一 冰 的导热 系数 ， （ ℃） Ｗ／ｍ・ ；
液 ） 蓄 冰 盘管 内部 流 动 （ 常处 于 旺盛 湍 流 状 态 ） 在 通 ，
换热器分类
换热器分类换热器作为传热设备随处可见，在工业中应用非常普遍，特别是耗能用量十分大的领域，随着节能技术的飞速发展，换热器种类开发越来越多。
适用于不同介质，不同工况，不同温度，不同压力的换热器，结构和形式亦不同，换热器种类随新型，高效换热器的开发不断更新，具体分类如下。
（一）按传热原理分类1.直接接触式换热器这类换热器主要工作原理是两种介质经接触面而相互传递热量，实现传热，接触面积直接影响到传热量。
这类换热器的介质通常是一种气体，另一种为液体，主要以塔设备为主体的传热设备，但通常又涉及传质。
故很难区分与塔器的关系，通常归口为塔式设备，电厂用凉水塔为最典型的直接接触式换热器。
2．蓄能式换热器（简称蓄能器）这类换热器用量极少，原理是通过一种固体物质，热介质先通过加热固体物质达到一定温度后，冷介质再通过固体物质被加热，使之达到传递热量的目的。
3．板，管式换热器这类换热器用量非常大，占总量的99%以上，原理是热介质通过金属或非金属将热量传递给冷介质的传热设备，这类换热器是我们通常称为管壳式，板式，板翘式，板壳式换热器。
（二）按传热种类分类1.无相变传热一般分为加热器和冷却器。
2.有相变传热一般分为冷凝器和重沸器。
重沸器又分为釜式重沸器，虹吸式重沸器，再沸器，蒸发器，蒸汽发生器，废热锅炉。
（三）按结构分类分为釜式换热器，固定管板式换热器，填料函式换热器，u形管式换热器，蛇管式换热器，双壳程换热器，单套管换热器，多套管换热器，外导流筒换热器，折流杆式换热器热管式换热器，插管式换热器，滑动管板式换热器。
（四）按折流板分类分为单弓形换热器，双弓形换热器，三弓形换热器，螺旋弓形换热器。
（五）按板状分类分为螺旋板式换热器，板式换热器，板翘式换热器，板壳式换热器，板式蒸发器，板式冷凝器，印刷电路板换热器，穿孔板换热器。
(六) 按密封形式分类此类换热器多用于高温，高压装置中，具体分为：螺旋锁紧环换热器，薄膜密封换热器，钢垫圈换热器，密封盖板式换热器。
冰蓄冷空调系统常识
冰蓄冷空调系统常识封装式蓄冷槽和盘管式蓄冷槽。
封装式蓄冷槽细分为冰球式蓄冷槽和蕊芯褶囊冰球式蓄冷槽。
盘管式蓄冷槽在国内应用的一般都是内融冰形式，细分为U型塑料盘管、圆形塑料盘管、金属蛇形盘管等几种。
蓄冷装置形式不同，则其取冷特点各不相同，以下分别论述。
冰球式蓄冷槽的蓄冷速度较慢，但取冷速度较快,取冷后期效果差。
蕊芯褶囊冰球式蓄冷槽的换热性能普通圆形冰球有所改善，蓄冷速度更快，取冷后期的传热性能也有一定改善。
金属蛇形盘管式蓄冷槽的蓄冷速度较快，取冷速度较恒定，且性能良好的蓄冷槽出口温度在整个取冷过程中可基本保持在4—5摄氏度圆形塑料盘管式蓄冷槽和U形塑料盘管式蓄冷槽的性能特征与金属蛇形盘管相近，但在融冰过程中取冷温会较缓慢地升高。
不同的蓄冷设备具有不同的蓄放冷特性，用户可根据自己的具体要求和建筑物负荷特性选择适宜的蓄冷设备。
总的说来，冰球式蓄冷槽的放冷速度快，适用于短期快速取冷，如在某时段禁用冷机的场合。
但普通冰球式蓄冷槽约有20 ％的冷量蓄存比较困难，需增加蓄冷时间或降低蓄冷工况水温；塑料盘管在取冷过程中温度也会逐渐上升。
而钢制蛇型盘管式蓄冷槽蓄冷速度快，取冷过程中温度基本保持恒定，即取冷融冰能力基本恒定。
在同样的设备容量和系统配置条件下，如果蓄冷设备的形式不同，则系统的整体性能可能差异较大，因此设计者在选择蓄冷设备时，应经过较全面的考虑。
冰蓄冷空调系统常用名称解释蓄冰率（Ice Packing Factor）：在冰蓄冷空调系统中，蓄冰槽内的水不一定全部结成冰，常采用蓄冰率来衡量蓄冰槽内冰所占有的体积份额，IPF＝V1/V2×100％式中：V1——蓄冰槽内冰占有的容积（m3）V2——蓄冰槽的有效容积（m3）融冰能力（Discharge Capacity）：指蓄冰槽中的冰实际可融解用于空调的蓄冷量。
通常蓄冰槽中不冻液流速分布比较均匀的，其融冰能力就大，反之则小。
什么是蓄冷式空调？蓄冷式空调系统也称“热能储存”系统或TES系统（Thermal Energy Storage Syetem）。
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
BAC蓄冰钢盘管与华源导热塑料盘管比较
BAC蓄冰钢盘管与华源导热塑料盘管比较BAC 蓄冰钢盘管与华源导热塑料盘管比较一、BAC 蓄冰钢盘管 1.公司背景 BAC 公司成立于 1938 年，在全球 18 个国家和地区拥有自己全资公司或合资公司，并有员工 2000 多人。
?2．公司主要业务 BAC 公司是换热设备专业厂家，主要从事蓄冰设备，冷却塔，蒸发式冷凝器，工业流体换热设备的研发、生产和销售。
?3．公司研发实力公司的研发中心位于马里兰州的 Jessup 市 BAC 的测试中心内，占地面积为 25,000 平方米，是工业领域中最为先进的研发中心之一。
公司目前已有 100 多项专利，其中有关于蓄冰的专利已经超过 10 项，BAC 公司并成功开发出下一代蓄冰设备。
材料的传热试验材料的腐蚀试验?材料的屈服试验?风洞试验?蒸发式冷凝器测试?整塔试验?100 多项的专利墙?4．BAC 钢盘管蓄冰设备‐‐‐唯一能实现非完全冻结式的蓄冰设备，并获得专利1）独特的非完全冻结式蓄冰设备，100%的融冰率，更节省费用BAC 蓄冰设备因其独特的蛇形钢盘管和优异的传热性能，在制冰时，低温载冷剂在盘管内循环，将盘管外表面的水逐渐被冻结成 25mm 厚度的冰层，冰层之间留有空隙，仍为0℃ 的水，补形成冰桥；融冰时，随着融冰比例的增加，冰层与盘管之间形成水环，但冰层受到外界水的浮力作用，始终与盘管之间保持良好接触。
融冰达到20-30%时，冰层破裂均匀散落在水中，形成温度均衡的0℃冰水混合物。
因此，可保证换热均匀，乙二醇出口温度恒定，并可控制取冷过程，取冰率可达 100%。
融冰初期水环形成，并上浮，与盘管保持良好接触水环进一步扩大，并上浮，与盘管一直保持良好接触冰层破裂，形成均衡的0℃冰水混合物试验状况实际结冰图片蓄冰设备融冰曲线该融冰方式是BAC 公司钢盘管专利，专利号为US6178770，Ice-on-coil thermal storage apparatus and method (非完全冻结式冰蓄冷设备和技术）2）稳定的融冰出口温度，是末端舒适性稳定的关键保证BAC 独特的非完全冻结式蓄冰方式和专利的蓄冰结构，可保证其融冰出口温度恒定，取冰率可达 100% 。
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。
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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BAC 蓄冰钢盘管与华源导热塑料盘管比较 一、BAC 蓄冰钢盘管 1.公司背景 BAC 公司成立于 1938 年， 在全球 18 个国家和地区拥有自己全资公司或合资 公司，并有员工 2000 多人。
2．公司主要业务 BAC 公司是换热设备专业厂家， 主要从事蓄冰设备， 冷却塔， 蒸发式冷凝器， 工业流体换热设备的研发、生产和销售。
3．公司研发实力 公司的研发中心位于马里兰州的 Jessup 市 BAC 的测试中心内，占地面积为 25,000 平方米，是工业领域中最为先进的研发中心之一。
公司目前已有 100 多项专利，其中有关于蓄冰的专利已经超过 10 项，BAC 公司并成功开发出下一代蓄冰设备。
材料的传热试验 材料的腐蚀试验 材料的屈服试验 风洞试验 蒸发式冷凝器测试 整塔试验 100 多项的专利墙 4．BAC 钢盘管蓄冰设备‐‐‐唯一能实现非完全冻结式的蓄冰设备，并获得专利 1）独特的非完全冻结式蓄冰设备，100%的融冰率，更节省费用 BAC 蓄冰设备因其独特的蛇形钢盘管和优异的传热性能，在制冰时，低温载冷剂在盘管 内循环，将盘管外表面的水逐渐被冻结成 25mm 厚度的冰层，冰层之间留有空隙，仍为 0℃ 的水，补形成冰桥；融冰时，随着融冰比例的增 加，冰层与盘管之间形成水环，但冰层受到外界 水的浮力作用，始终与盘管之间保持良好接触。
融冰达到 20-30%时，冰层破裂均匀散落在水中， 形成温度均衡的 0℃冰水混合物。
因此，可保证换 热均匀，乙二醇出口温度恒定，并可控制取冷过 程，取冰率可达 100%。
融冰初期水环形成，并上浮， 与盘管保持良好接触水环进一步扩大，并 上浮，与盘管一直保 持良好接触冰层破裂， 形成均衡的 0℃冰水混合物试验状况实际结冰图片蓄冰设备融冰曲线该融冰方式是 BAC 公司钢盘管专利，专利号为 US6178770，Ice-on-coil thermal storage apparatus and method (非完全冻结式冰蓄冷设备和技术）2）稳定的融冰出口温度，是末端舒适性稳定的关键保证 BAC 独特的非完全冻结式蓄冰方式和专利的蓄冰结构，可保证其融冰出口温度恒定，取 冰 率 可 达 100% 。
其 融 冰 性 能 于 1991 年 就 得 到 了 美 国 能 源 协 会 的 认 证 ，认证报告为 Baltimore Aircoil Company (BAC) ice （ /search/） storage test report 。
认证网址截图如下：BAC 融冰曲线与其它产品比较图3）良好的全面防腐措施，是其20年以上使用寿命的实际保证 盘管的镀锌工艺要求: 蓄冰盘管组装完成后，采用整体热浸镀锌，保证镀锌层密度均匀，表面光滑，无暇点， 锌的附着量大于 572g/m2,镀锌层的厚度大于 80µm,捶击试验后不脱落。
水的质量要求: 水的质量对于蓄冰设备的运行寿命和运行效率是非常重要的。
以下数据可做参照： pH 7.0‐9.0* 硬度（CaCO3） 30 to 500 ppm 碱度（CaCO3） 500 ppm maximum 氯化物 125 ppm maximum 硫酸盐 125 ppm maximum 总共溶解固体 625 ppm maximum 除了满足以上要求外，在使用化学方法进行水处理时一定不能降低水的冰点。
*如果槽中水的 PH 值大于或等于 8.3，应定期对钢管进行钝化处理以防止白锈、白色沉 淀物以及锌腐蚀物质的产生。
乙二醇溶液的质量要求: 所使用的乙二醇必须是工业生产专为暖通空调用途设计的， 具有防冻、 防火和防腐性能； 并且在密闭管路中也能和水有较好的热传导性能。
在避免腐蚀的同时， 防腐成分不能在管路 中结垢。
（乙二醇浓度参考选型文件）BAC 推荐使用美国陶氏公司专为蓄冰设计生产的抑制 性乙二醇溶液。
25 年以上还在使用的部分项目 4）良好的维修性能‐‐‐100 米长连续卷焊的钢盘管，维修可能性最低 BAC 蓄冰盘管在用户非正确操作下，出现盘管泄露或损坏的情况下，有良好的维修性能；根 据泄露点发生的位置不同，其维修情况有以下两种可能： A. 对发生在盘管顶部的泄露，可把蓄冰设备顶部的盖板掀开（BAC 顶部的盖板，设计时， 不仅有检修孔，也允许把整个盖板打开） ，把盘管进出口处的截止阀关闭，使该组盘管 脱离其他盘管，然后打压空气，发现泄露点，直接用电焊机进行点焊处理，涂上富锌漆； B. 对发生在盘管中部或底部的泄露，由于盘管的品字形布置，为了寻找泄露点，必须把整 个盘管从冰槽中吊出来，才能查到泄露点，查到泄露点可同样采用 A 中处理方式，保证 整个蓄冰设备的可靠运行。
注：一般而言，对 BAC 蓄冰设备，正确使用，其发生泄露的可能性几乎为零。
5）BAC 蓄冰设备生产工艺 BAC 蓄冰设备采用 16 号美国标准钢板通过高频焊接，卷制成管径为 26.67mm 的管道，每根 管子的长度为 100m 左右。
盘管装配后进行整体热浸镀锌，防止腐蚀。
在制造过程中，单根 盘管和装配后的盘管都要进行电磁探伤和多次水下压力测试，试压高达 2.0MPa，以杜绝裂 漏故障发生率，保证质量。
16 号钢带钢带卷焊电磁探伤弯管水下打压试验5．实际工程中使用的 BAC 蓄冰设备图片 二、华源的导热塑料盘管 1．公司背景 华源公司的前身是中国国电机械研究院下面的设计院， 主要从事设计工作， 后成立能源环境 工程公司，主要从事工程的施工和安装，并不把重心放置在具体设备的研究和开发上，早期 是 BAC 公司的设备代理商，通过推广 BAC 蓄冰设备的过程中，看到了该行业的前景，通过购 买一大学老师的导热塑料的专利， 对 BAC 蓄冰设备进行模仿， 生产出了所谓的导热塑料盘管 蓄冰设备，该蓄冰设备正式推入市场不足 5 年，没有得到足够的时间检验。
2.公司主要业务 主要从事蓄能空调的施工和安装 3．研发能力 技术部门是一设计院形式， 从事项目工程图纸的设计深化， 并没有长期正规的设备研发人员。
从早期蓄冰设备主要形式为冰球开始，就进行冰球的模仿，开发出蕊芯冰球，直至在实际使 用中发现，其蕊芯冰球存在巨大缺陷，而放弃推广，而后，通过代理 BAC 公司的钢盘管在市 场上进行推广，发现钢盘管所存在的巨大优势和良好性能，立即产生再模仿的想法，通过购 买陕西一大学教授的导热塑料的专利， 对 BAC 的蓄冰设备进行模仿， 生产出所谓的不完全冻 结式导热塑料蓄冰盘管，而第一批此类产品，一经投入市场，就出现大量问题，比如，河南 东芝开关，松江供电局等等，无一幸免。
随后，华源公司，通过调整石墨和塑料之间简单的 配比度，开发出第二代，而所谓的第二代产品，至今也没有正式使用 3 年以上的产品。
比如 上海的同济大学的一所办公楼，06 年安装完毕，但至今还未正式使用。
从华源公司所谓的”研发”出来的产品可知，其并没有真正开发出，用户放心的产品，仅仅 通过模仿其他公司的产品，然后进行包装，并加上市场推广上需要的说辞的一些改进，来达 到掩盖其仅追求利润最大化的本质。
4．华源的导热塑料盘管---并没有经过足够时间检验的蓄冰设备 1） 导热盘管的材质 华源公司所采用的所谓导热塑料， 就是利用具有导热性能的填料对塑料进行填充改性， 制得 具有良好导热性能且主要应用于传热场所的高分子混合物。
简单言之， 就是在聚乙烯或聚丙 烯中添加石墨，改善其导热性能。