冰蓄冷技術-課件

6.3冰蓄冷技術1ppt課件冰蓄冷空調技術是指建筑物空調所需冷量的部分或全部在非空調時間(深夜)制備好,并以冰的形式儲存起來供用電高峰時的空調使用,從而將電網(wǎng)高峰高電價時的空調用電轉移至電網(wǎng)低谷低電價時使用,達到節(jié)約電費的目的。冰蓄冷的定義

削峰填谷2ppt課件冰蓄冷空調技術的意義和前景

一、用冰蓄冷空調技術的意義削峰填谷、平衡電力負荷。改善發(fā)電機組效率、減少環(huán)境污染。減小機組裝機容量、節(jié)省空調用戶的電力花費。改善制冷機組運行效率。蓄冷空調系統(tǒng)特別適合用于負荷比較集中、變化較大的場合加體育館、影劇院、音樂廳等。應用蓄冷空調技術，可擴大空調區(qū)域使用面積。適合于應急設備所處的環(huán)境，計算機房、軍事設施、電話機房和易燃易爆物品倉庫等。3ppt課件應用蓄冷空調技術的前景商業(yè)建筑、賓館、飯店、銀行、辦公大樓、學校的中央集中式空調系統(tǒng)。家用空調。家用空調用電特點是用電集中，數(shù)量大，持續(xù)時間長常常是持續(xù)至深夜。體育館、影劇院。這些場所冷負荷量大，持續(xù)時間短且無規(guī)律性，適宜于采用蓄冷空調系統(tǒng)。4ppt課件

冰蓄冷空調與常規(guī)空調的異同

一、常規(guī)空調系統(tǒng)的組成?，F(xiàn)空調系統(tǒng)的組成

5ppt課件6ppt課件2.蓄冷空調系統(tǒng)的組成7ppt課件8ppt課件9ppt課件與常規(guī)空調系統(tǒng)相比蓄冷空調系統(tǒng)優(yōu)點

（1）節(jié)省電費。（2）節(jié)省電力設備費用與用電困擾。（3）蓄冷空調效率高，具有節(jié)能效果。（4）節(jié)省冷水設備費用。（5）節(jié)省空調箱等設備費用。（6）除濕效果良好。（7）斷電時利用一般功率發(fā)電機仍可保持室內空調運行。（8）可快速達到冷卻效果。（9）節(jié)省空調及電力設備的保養(yǎng)成本。（10）降低噪音及冷水流量與循環(huán)風量減少，即水泵與空調機組運轉振動及噪音降低。（11）使用壽命長。10ppt課件

蓄冷空調系統(tǒng)缺點（1）對于冰蓄冷系統(tǒng)，其運行效率將降低。（2）增加了蓄冷設備費用及其占用的空間。（3）增加水管和風管的保溫費用。（4）冰蓄冷空調系統(tǒng)的制冷主機性能系數(shù)（COP）要下降。11ppt課件冰蓄冷空調系統(tǒng)工作原理與冰蓄冷設備

按蓄冷裝置結構形式可分為盤管式、板式、球式、冰晶式和冰片滑落式等幾種形式。

12ppt課件1.盤管外蓄冰系統(tǒng)

①盤管外融冰13ppt課件②盤管內融冰14ppt課件（2）封裝冰蓄冷系統(tǒng)15ppt課件（3）冰片滑落式動態(tài)蓄冷系統(tǒng)

（4）冰晶式蓄冷系統(tǒng)

圖3-4冰片滑落式動態(tài)蓄冷系統(tǒng)圖3-5冰晶式蓄冷系統(tǒng)示意圖16ppt課件STL冰蓄冷中央空調系統(tǒng)的示意流程圖

冷凍機冷媒泵乙二醇泵板式換熱器蓄冷罐樓房17ppt課件冰蓄冷系統(tǒng)工作原理（舉例）18ppt課件

建筑物空調的負荷分布是很不均勻的。以辦公樓、寫字樓為例，其24小時冷負荷荷需求曲線如圖所示，圖中縱坐標軸為該大樓的冷負荷需求，很明顯在白天8:00～18:00為空調開機時間，其它時間為空調關機時間。采用常規(guī)空調時，制冷機的選擇必須滿足峰值負荷的要求即Qx=1000kw，而采用蓄冷系統(tǒng)則可充分利用夜間時間，由原來10h工作時間延長到24h，制冷機組裝機容量也相應降到QX=300kw。19ppt課件圖A夜間制冷蓄冷過程

圖B白天融冰放冷過程20ppt課件幾種典型的蓄冰裝置的比較1、盤管式蓄冰裝置

盤管式蓄冰裝置是由沉浸在水槽中的盤管構成換熱表面的一種蓄冷設備。因為盤管的管道阻力較大，宜采用串聯(lián)系統(tǒng)，特別適合低溫送風系統(tǒng)。21ppt課件美國BAC公司的蛇形盤管

盤管為鋼制連續(xù)卷焊而成，盤管組裝在鋼架上，裝配后進行整體外表面熱電鍍。盤管外徑為1.05"(26.67m)，結冰厚度控制在0.9"(23mm)左右。如采用內融冰方式，冰與冰之間仍有極小的間隙，以便在融冰過程中，結在盤管周置的冰存在少量的活動空間，使得鋼管與冰始終存在有直接接觸的部位，因此導熱較好，在整個融冰過程中蓄冰槽的出口二次冷媒溫度始終可保持在3°C左右，并使冰幾乎全部被融化來供冷。因盤管采用焊接工藝，一組盤管有多個焊點。降低了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。宜采用串聯(lián)系統(tǒng)。22ppt課件23ppt課件美國Calmac公司的圓形盤管盤管為聚乙烯材料，盤管組裝在架構上，整體放置在蓄冰槽內。蓄冰桶采用外徑為16mm（也有13mm）的聚乙烯管繞成螺旋形盤管熱交換器。盤管冰層厚度為12mm，盤管換熱表面積12ft2/RTH(0.317m2/KWH)。24ppt課件25ppt課件26ppt課件美國Fafco公司的U行盤管FAFCO蓄冰槽由外徑為6.35mm的耐高低溫石臘脂塑料管制成平行流換熱盤管垂直放入保溫槽內構成，平均冰層厚度為10mm，盤管換熱表面積為13ft2/RTH(0.345m2/KWH)。盤管管徑小，易堵塞。載冷劑必須經(jīng)過過濾，或者過濾器沒有很好的清洗，管道就會堵塞。27ppt課件28ppt課件29ppt課件法國CIAT公司的Cristopia冰球Cristopia冰球外殼由高密度聚合烯烴材料制成，內注CIAT公司專利的具高凝固---融化潛熱的PCM相變蓄能溶液。冰球有多種類型，從-33℃～+27℃的溫度覆蓋范圍能夠滿足各種不同的需求，形成全系列的產(chǎn)品組合空調用蓄冰球型號為AC-00型，冰球直徑98mm,相變溫度為0℃，蓄冷量為6RTh/m3,冰球重量560g,每立方米冰球的個數(shù)為1222個。冰球為光滑的球形，每個冰球作為一個獨立的蓄冰單元，可承受20bar的壓力。一個蓄冰系統(tǒng)有幾十萬甚至上百萬個這樣的獨立單元，任一獨立單元的損壞都不會對整個系統(tǒng)的性能產(chǎn)生影響，從而系統(tǒng)運行可靠，維護量最低；冰球為高密度聚烯烴外殼，不存在任何腐蝕。截至到目前為止冰球已經(jīng)過至少數(shù)萬次無損試驗且試驗仍在繼續(xù)，其測試壽命已超過50年。30ppt課件美國Cryogel公司的冰球美國Cryogel的冰球表面存在多處凹渦，當結冰體積膨脹時凹處外凸成平滑園球型，使用時自然堆壘方式安裝于一園桶型密閉式壓力鋼桶槽內，以避免結冰后體積膨脹，比重降低而漂浮，以防止二次冷媒形成短路。因為Cryogel冰球表面有凹渦，在蓄冰膨脹時，應力在凹渦處比較集中，可靠性和穩(wěn)定性不高。31ppt課件32ppt課件33ppt課件34ppt課件蕊心冰球

蕊心冰球為臺灣產(chǎn)品(國內杭佳公司也生產(chǎn))，蕊心褶囊由高彈性高強度聚乙烯制成，褶皺利于凍結和融冰時內部水體積變化而產(chǎn)生的膨脹和收縮，同時兩側設有中空金屬蕊心。一方面增強熱交換，另一方面起配重作用，在槽體內結冰后不會浮起。但金屬和塑料的導熱系數(shù)，膨脹系數(shù)不同，金屬蕊心易脫落，可靠性和穩(wěn)定性較差。有不少工程因此失敗。35ppt課件36ppt課件37ppt課件冰片滑落式蓄冰裝置以美國Mueller公司為代表的該系統(tǒng)的基本組成是以制冰機作為制冷設備，以保溫的槽體作為蓄冷設備，制冰機安裝在蓄冰槽的上方，在若干塊平行板內通入制冷劑作為蒸發(fā)器。循環(huán)水泵不斷將蓄冰槽中的水抽出至蒸發(fā)器的上方噴灑而下，而冰冷的板狀蒸發(fā)器表面，結成一層薄冰，待冰達到一定厚度（一般在3-6.5mm之間）時，制冰設備中的四通閥切換，壓縮機的排氣直接進入蒸發(fā)器而加熱板面，使冰脫落?！敖Y冰”，“取冰”反復進行，蓄冰槽的蓄冰率為40-50%。不適合于大、中型系統(tǒng)。因為“結冰”，“取冰”反復進行，四通換向閥連續(xù)工作，因為加工工藝等原因，導致設備的可靠性、穩(wěn)定性不高，使用壽命不長。

38ppt課件39ppt課件冰晶式蓄冷裝置工作原理40ppt課件

幾種蓄冷裝置的特性比較41ppt課件冷系統(tǒng)的運行策略和工作模式

蓄冷系統(tǒng)運行策略所謂運行策略是指蓄冷系統(tǒng)以設計循環(huán)周期（如設計日或周等）的負荷及其特點為基礎，按電費結構等條件對系統(tǒng)以蓄冷容量、釋冷供冷或以釋冷連同制冷機組共同供冷作出最優(yōu)的運行安排考慮。一般可歸納為全部蓄冷策略和部分蓄冷策略。42ppt課件（1）全部蓄冷策略43ppt課件全部蓄冷系統(tǒng)循環(huán)圖44ppt課件部分蓄冷策略部分蓄冷策略運行安排圖

45ppt課件部分蓄冷系統(tǒng)循環(huán)圖46ppt課件

部分蓄冷策略根據(jù)電費結構情況通?？煞譃橐韵聝煞N典型情況

①按負荷均衡蓄冷

47ppt課件②按電力需求限制蓄冷

48ppt課件（3）其它運行策略①夜間有少量供冷負荷49ppt課件②夜間有一定量的供冷負荷

單獨制冷機供應基本負荷量的運行安排

50ppt課件③空調淡季放冷

51ppt課件

④分時蓄冷

52ppt課件

⑤應急冷源

53ppt課件蓄冷系統(tǒng)工作模式蓄冷系統(tǒng)工作模式是指系統(tǒng)在充冷還是供冷，供冷時蓄冷裝置及制冷機組是各自單獨工作還是共同工作。蓄冷系統(tǒng)需在規(guī)定的幾種方式下運行，以滿足供冷負荷的要求常用的工作模式有如下幾種：（1）機組制冰模式（2）制冰同時供冷模式（3）單制冷機供冷模式（4）單融冰供冷模式（5）制冷機與融冰同時供冷54ppt課件（1）機組制冰模式55ppt課件制冷機組制冰工作模式示意圖制冷機組制冰工作模式示意圖制冰同時制冷工作模式示意圖56ppt課件單制冷機供冷模式、單融冰供冷模式

單制冷機供冷工作模式示意圖單融冰供冷工作模式示意圖57ppt課件制冷機與融冰同時供冷

在此工作模式下制冷機和蓄冰裝置同時運行滿足供冷需求。按部分蓄冷運行策略，在較熱季節(jié)都需要采用這種工作模式，才能滿足供冷要求。該工作模式又分成了兩種情況，即機組優(yōu)先和融冰優(yōu)先。58ppt課件機組優(yōu)先回流的熱乙二醇溶液，先經(jīng)制冷機預冷，而后流經(jīng)蓄冰裝置而被融冰冷卻至設定溫度。所示為該種工作模式示意圖。2.融冰優(yōu)先從空調負荷端流回的熱乙二醇溶液先經(jīng)蓄冰裝置冷卻到某一中間溫度，而后經(jīng)制冷機冷卻至設定溫度。所示為該工作模式示意圖。59ppt課件制冷機與融冰同時供冷工作模式示意圖

60ppt課件蓄冷系統(tǒng)常見工作流程及特點

并聯(lián)流程主機與蓄冰槽并聯(lián)示意圖61ppt課件主機與蓄冷槽并聯(lián)流程圖62ppt課件串聯(lián)流程主機在蓄冷槽上游串聯(lián)連接示意圖63ppt課件主機在蓄冷槽上游串聯(lián)流程圖64ppt課件主機在蓄冷槽下游串聯(lián)連接示意圖

65ppt課件主機在蓄冰槽下游串聯(lián)連接流程圖66ppt課件評價蓄冰系統(tǒng)的幾個指標

1、制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度蓄冷空調系統(tǒng)特別是冰蓄冷式空調系統(tǒng)在蓄冷過程中，一般會造成制冷機組的蒸發(fā)溫度的降低。理論上說蒸發(fā)溫度每降低l℃，制冷機組的平均耗電率增加3％。因此在配置系統(tǒng)，選擇蓄冷設備時應盡可能地提高制冷機組的蒸發(fā)溫度。對于冰蓄冷系統(tǒng)，影響制冷機組的蒸發(fā)溫度的主要因素是結冰厚度，制冰厚度越薄，蓄冷時所需制冷機組的蒸發(fā)溫度較高，耗電量較少；但是制冰厚度太薄，則蓄冰設備盤管換熱面積增加，槽體體積加大，因此一般應考慮經(jīng)濟厚度來控制制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度。67ppt課件2、名義蓄冷量與凈可利用蓄冷量

名義蓄冷量是指由蓄冷設備生產(chǎn)廠商所定義的蓄冷設備的理論蓄冷量（一般比凈可用蓄冷量大）。

凈可利用蓄冷量是指在一給定的蓄冷和釋冷循環(huán)過程中，蓄冷設備在等于或小于可用供冷溫度時所能提供的最大實際蓄冷量。

凈可利用蓄冷量占名義蓄冷量的百分比例值是衡量蓄冷設備的一個重要指標，此比例值越大，則蓄冷設備的使用率越高，當然此數(shù)值受蓄冷系統(tǒng)很多因素的影響，如蓄冷系統(tǒng)的配置，設備的進出口溫度等。對于冰蓄冷系統(tǒng)此數(shù)值可近似為融冰率．68ppt課件3、制冰率與融冰率

目前制冰率（IPF）有兩種定義，一是指對于冰蓄冷式系統(tǒng)中，當完成一個蓄冷循環(huán)時，蓄冰容器內水量中冰所占的比例．另一個是指蓄冰槽內制冰容積與蓄冰槽容積之比。

而融冰率是指在完成一個融冰釋冷循環(huán)后，蓄冰容器內融化的冰占總結冰量的百分比。

制冰率與融冰率這兩個概念是冰蓄冷式系統(tǒng)中評價蓄冰設備的兩個非常重要數(shù)值

融冰率與系統(tǒng)的配置有關，對于串聯(lián)式制冷機組下游的系統(tǒng)，蓄冷設備的融冰率較高；反之，則較低。而并聯(lián)系統(tǒng)的融冰率界于兩者之間。69ppt課件4、冷特性與釋冷特性通常蓄冷系統(tǒng)的蓄冷溫度取決于蓄冷速率和這一時間蓄冷槽體的狀態(tài)特性，對于外融冰式系統(tǒng)是指內管壁的結冰量。對于蓄冷時間短的蓄冰系統(tǒng)，一般需要較高的蓄冷速率，即指較低的（平均）蓄冷溫度蓄冷；反之，蓄冷速率慢，蓄冷溫度較高。一般情況下蓄冷設備生產(chǎn)廠商都可以提供各種蓄冷速率下最低蓄冷溫度值。70ppt課件對于蓄冷設備如容器式、優(yōu)態(tài)鹽式，在蓄冷過程的初期會產(chǎn)生過冷現(xiàn)象，過冷現(xiàn)象僅發(fā)生在蓄冷設備已完成釋冷，內無一點余冰時，其結果是降低了蓄冷開始階段的換熱速率。過冷現(xiàn)象可以通過添加起成核作用的試劑來削減其過冷度值。據(jù)國外資料介紹，某種專利成核劑可限制過冷度在-3℃～-2℃之間。對于蓄冰式系統(tǒng)，在釋冷循環(huán)過程中，若釋冷溫度保持不變，則釋冷量會逐漸減少；或當釋冷速率保持恒定時，釋冷溫度會逐漸上升。這對于完全凍結式，容器式蓄冷設備表現(xiàn)特別明顯，這是由于盤管外和冰球內的冰在大部分是隔著一層水進行熱交換融冰，同時換熱面積是在動態(tài)變化；而對于制冰滑落式，冷媒盤管式蓄冷設備，溫水與冰直接接觸融冰，釋冷溫度相對保持穩(wěn)定。71ppt課件實際上，蓄冷設備很少保持釋冷速率恒定不變，實際釋冷速率取決于空調負荷曲線圖，特別是最后幾個小時的空調負荷值最為重要，這決定了釋冷循最高釋冷溫度值。

因此，對于同種類型的蓄冷設備，哪一種在實際釋冷速率條件下，保持恒定釋冷溫度的時間越長，哪一種設備的性能越好。72ppt課件5、占用空間小，安裝靈活．

蓄冷設備的占用空間是業(yè)主與設計者應重點考慮的項目，特別是高樓林立的都市地區(qū)，寸士即寸金，有時為增加停車位，而放棄采用蓄冷空調系統(tǒng)，因此蓄冷設備的單位可利用蓄冷量所占用體積或面積是衡量蓄冷設備的一項重要指標，應優(yōu)先考慮占用空間少，布置位置靈活的蓄冷設備。73ppt課件6、熱損失在設計蓄冷槽體時應注意：槽體必須有足夠的強度克服水，冰水混合物或其它冷媒體的靜壓，槽體應作防腐防水處理，同時應防止水的蒸發(fā)。對于埋地式蓄冷槽，槽體還須承受泥土和地表水對槽體