蓄冷技术

冰蓄冷系统的适用领域
• • • • • 办公楼、写字楼、宾馆、影院、商场、医院等使用大型 中央空调的场所； 蔬菜冷藏库、水果冷藏库等冷链物流仓储设施； 区域供冷中心； 有节能降耗、冷却降温需求的啤酒生产企业； 有恒温作业环境和节能降耗需求的中大型企业生产车间 ，如电子元器件和设备厂商、药厂、化肥厂、纺织厂等 ； 有节能降耗和改善工作舒适度需求的经常拉闸限电区域 的工矿企业； 有节能降耗和改善旅客舒适度需求的汽车站、火车站、 机场候机楼、地铁站等。
蓄能空调技术分为冰蓄冷和水蓄能技术，水蓄能包括水蓄冷和水蓄热，每 种蓄能方式都有各自的优缺点和适用性。
水蓄能（水蓄冷+水蓄热）
• 水蓄能空调技术原理 • 所谓蓄能空调，就是将电网负荷低谷期（如夜晚 ）的电力用于制冷或者制热，通过利用蓄能介质 将冷（热）量储蓄起来，在电网负荷高峰期（如 白天），再将冷热量释放出来用于建筑物的空调 末端，以承担高峰期空调所需的全部或者部分负 荷。通过采用这种蓄能技术能够实现削峰填谷， 是缓解电力建设和新增用电矛盾的有效途径之一 。
水蓄冷的组成
•
水蓄冷的主要组成部分：制冷机组、蓄冷水池（蓄冷罐）、板式换 热器、供冷水泵、蓄冷水泵、放冷水泵、冷却塔和冷却水泵。
水蓄冷方法
• 水蓄冷是水蓄冷是利用水的显热实现冷量 的储存。因此，一个设计合理的蓄冷系统 应通过维持尽可能大的蓄水温差并防止冷 水与热水的混合来获得最大的蓄冷效率。 在水蓄冷技术中，关键问题是蓄冷罐的结 构形式应能防止所蓄冷水与回流热水的混 合。为实现 这一目的，目前常用的有以下 几种方法：
载冷剂循环式制冰系统
• 盘管式蓄冰装置：载冷剂为体积浓度25％乙烯 乙二醇水溶液，盘管浸在水槽中，制冷剂直接 在盘管内循环吸收水热量，使水温降低，在盘 管外表面形成冰层。盘管形式有导热塑料盘管 、 蛇形盘管、螺旋盘管、U型盘管四种形式。 融冰方式为外融冰和内融冰两种。 ①外融冰：用冷冻水泵抽取蓄冰槽中1—2℃的 冷冻水供空调使用，然后回水到冰槽内与盘管 外的冰直接热交换融冰（融冰效果好），释冷 量的大小取决于回水温度的高低和流量的大小 。
过冷状态在制冰技术中的应用
• 水或水溶液被冷却，其温度低于凝固点时还保持液态，这 种状态称作水或水溶液的过冷。它是一种不稳定的状态。 在静态冰蓄冷制冰过程中，液体过冷是一种较为严重的问 题。在液体过冷情况下，制冷系统的制冷剂蒸发温度必须 明显低于冰形成的温度，这将导致制冷系统COP值下降， 功耗增加。但在动态冰蓄冷系统中，在冰浆形成过程中必 须有一定的过冷度。过冷水凝固的控制是动态冰蓄冷系统 的关键问题。前几年发展起一种新的制冰浆技术——过冷 水动态冰蓄冷技术。在制冰过程中，水在过冷器中被冷却 至过冷状态，然后进入蓄冰槽。在蓄冰槽中，过冷水过冷 状态消除成为冰水混合物，其中的冰留在蓄冰槽中，水被 分离出去再次进入过冷器。在过冷水动态制冰过程中，水 与制冷剂之间始终保持有较高的换热系数和较低的换热温 差，系统制冰效率较高，能量损失少。
冰蓄冷
• 冰蓄冷空调技术的原理 • 冰蓄冷中央空调是指建筑物空调时间所需要冷量的部分 或全部在非空调时间利用蓄冰介质水的显热及潜热迁移等 特性，将能量以冰的形式蓄存起来，然后根据空调负荷要 求释放这些冷量，这样在用电高峰时期就可以少开甚至不 开主机。由于冰蓄冷主要利用了冰的变相潜热335KJ/Kg， 因此与水蓄冷相比，储存同样多的冷量，冰蓄冷比水蓄冷 所需的体积小。 • 冰蓄冷从系统构成上来说只是在常规空调系统的基础上增 加了一套蓄冷装置，其它各部分在结构上与常规空调并无 不同，它在使用范围方面也与常规空调基本一致。
• 符合下列条件之一时宜采用水蓄能式空调系统： • 执行峰谷电价，且差价较大的地区； • 建筑负荷高峰和电网高峰时段重合，且在电网低谷时段建 筑负荷较小的工程； • 逐时负荷的峰谷悬殊，使用常规系统会导致装机容量过大 ，且大部分时间处于部分负荷下运行的工程； • 电力容量或电力供应受到限制的空调工程； • 要求部分时段备用制冷量的空调工程； • 要求提供低温冷水，或要求采用低温送风的空调工程； • 区域性集中供冷、热的采暖供冷工程。
系统组成
• 冰蓄冷空调系统一般由制冷机组、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 最终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。
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目录
1
蓄冷技术
3
冰蓄冷
水蓄冷
2
对比
4
根据水，冰或其他物质的蓄热特性，利用非峰值电力，使制冷 机在满负荷条件下运行，将空调所需的制冷量以显热或潜热的 形式全部或部分地蓄存于水、冰或其他物质中；一旦出现空调 负荷，使用这些蓄冷物质储存的冷量满足空调系统的需要。
冰蓄冷的优点
• • • • • • • • • 空调的出水温度低、制冷效果好，降温速度快，蓄冷密度大，蓄冷温度几 乎恒定。 冷水机组高效率运行，系统运行灵活，冷量一比一的配置对负荷变化的适 应性很强。 总用电量负荷减少，降低了变压器配电量与配电设施费，电力增容费大幅 减少。 相对湿度较低，提高空调品质，防止中央空调综合症。 冷冻水温度可降到1～4℃，可实现低温送风，节省水风输送系统的投资和 能耗。 体积只有水蓄冷的几十分之一，便于储存，对蓄冷槽的要求低，占用的空 间小，容易做成标准化、系列化的标准设备。 在主机出现故障或系统断电的情况下，冰蓄冷备用应急恒定冷源，空调可 靠性提高。 自动化程度高，管理简单，空调自控系统与大楼的楼宇自控系统通过BA接 口连接，可实现大楼空调系统的远程维护，网上监控，为业主解决后顾之 忧。 空调系统智能化程度高，可根据外界温度的变化自动调整冷量输出，冷量 的利用率高，节能效果明显。
过冷状态在制冰技术中的应用
• 要保证过冷水动态制冰系统稳定运行，必 须保证过冷器中流动的水不发生冻结，应 该满足以下几个条件： （1）过冷器中与水接触的表面温度应高于水 在该表面形成冰的温度 （2）在过冷器之前须完全清除水从冰槽中携 带出来的冰晶，一般应在过冷器前设置专门 的冰晶过滤器 （3）在冰槽中完全消除水的过冷状态
圆形冰球制冷
• 冷介质封装在球形（蕊芯冰球、冰板）小 容器内，将许许多多小球密集放置在密封 钢制罐或开式冰槽内。运行时，低温载冷 剂在球外空隙流动，带走热量，使球内冷 介质结冰。融冰时，来自空调系统的高温 载冷剂流过蓄冰罐中的蓄冰单元间隙进行 融冰取冷。 • 目前应用普遍的是圆形冰球（PE外壳）和 蕊芯冰球（金属外壳）式系统。
静态冰蓄冷和动态冰蓄冷
静态冰蓄冷和动态冰蓄冷
• 静态制冰：冰的制备和融化在同一位置进 行，蓄冰设备和制冰部件为一体机构。具 体形式有冰盘管式（盘管外融冰）、完全 冻结式（盘管内融冰）和密封体蓄冰。
• 动态制冰：冰的制备和储存不在同一个位 置，制冰机和蓄冰槽相对独立。如制冰滑 落式、冰浆式系统。
静态冰蓄冷和动态冰蓄冷
水蓄冷方法
• 多储水罐方法：将冷水和热水分别储存在 不同的罐中，以保证送至负荷侧的冷水温 度维持不变。
水蓄冷方法
• 迷宫法：采用隔板把蓄水槽分成很多个单 元格，水流按照设计的路线依次流过每个 单元格。迷宫法能较好地防止冷热水混合 。但在蓄冷和放冷过程中有一个是热水从 底部进口进入或冷水从顶部进口进入。这 样易因浮力造成混合；另外，水的流速过 高会导致扰动及冷热水的混合；流速过低 会在单元格中形成死区，降低蓄冷系统的 容量。
水蓄冷优点
• • • • • 投资小，运行可靠，制冷效果好，技术要求低，维护费用少，还可实现大 温差送水和应急冷源，相对于冰蓄冷系统投资大，调试复杂，推广难度较 大的情况来说，水蓄冷具有经济简单的特点。 可以使用常规的冷水机组，也可以使用吸收式制冷机组。常规的主机、泵 、空调箱、配管等均能使用，设备的选择性和可用性范围广。 适用于常规供冷系统的扩容和改造，可以通过不增加制冷机组容量而达到 增加供冷容量的目的。用于旧系统改造也十分方便，只需要曾设蓄冷槽， 原有的设备仍然可用，所增加费用不多。 蓄冷、放冷运行时冷媒水温度相近，冷水机组在这两种运行工况下均能维 持额定容量和效率。 可以利用消防水池、原有蓄水设施或建筑物地下室等作为蓄冷槽，来降低 初投资。 可以实现蓄热和蓄冷双重功能。水蓄冷系统更适宜于采用热泵系统的地区 ，可用于冬季蓄热、夏季蓄冷。这对提高蓄冷槽的利用率，具有一定的经 济性。 其设备及控制方式与常规空调系统相似，技术要求低，维修方便，无需特 殊的技术培训。
水蓄冷方法Leabharlann • 隔板法：在蓄水罐内部安装一个活动的柔 性膈膜或一个可移动的刚性隔板，来实现 冷热水的分离，通常隔膜或隔板为水平布 置。这样的蓄水罐可以不用散流器，但隔 膜或隔板的初投资和运行维护费用与散流 器相比并不占优势。
水蓄冷方法
• 自然分层法：利用水在不同温度下密度不 同而实现自然分层。系统组成是在常规的 制冷系统中加入蓄水罐。在蓄冷循环时， 制冷设备送来的冷水由底部散流器进入蓄 水罐，热水则从顶部排出，罐中水量保持 不变。在放冷循环中，水流动方向相反， 冷水由底部送至负荷侧，回流热水从顶部 散流器进入蓄水罐。
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缺点
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水蓄冷密度低，需要较大的储存空间，使 用受到空间条件的限制。 蓄冷槽体积较大，表面散热损失也相应增 加，需要增加保温层。 蓄冷槽内不同温度的冷水容易混合，会影 响蓄冷效率，使储存的冷水可用能量减少 。 开放式蓄冷槽内的水与空气接触易滋生菌 藻，管路易锈蚀，需增加水处理费用。
水蓄能的适用场合
缺点
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制冷机组的蒸发温度降低，使压缩机性能系数 COP减小； 空调系统设备与管路比水蓄冷空调系统复杂； 用冰蓄冷低温送风会导致空气中的水分凝结， 出现送到空调区的空气量不足和空气倒灌现象 。 对于现有常规空调系统改造为蓄冷空调的系统 ，若用冰蓄冷困难较大，因为制冷主机的工况 变化太大，空调末端设备（风机盘管）也不适 应，保温层厚度符合要求等。