某办公建筑冰蓄冷空调系统毕业设计Word格式.docx

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另一方面还要继续坚持开发与节约并重的能源开发的工作方针，加强计划用电和节约用电，通过经济的、技术的、行政的和法律的手段，鼓励用户节约用电，移峰填谷，充分利用电力资源，大力开发低谷用电。

为鼓励用户削峰填谷，电力部门同地方制订了峰谷电价政策，将高峰电价与低谷电价拉开，使低谷电价只相当与高峰电价的1/2——1/5，鼓励用户使用低谷电，这项政策目前已在部分地区实施，并将推广至全国。

在电力供应紧张的情况下，峰谷电价政策的实施，为蓄冷空调技术提供了广阔的发展前景。

1.2冰蓄冷空调的发展历史和现状

自古以来人民就懂得使用天然冰保存食物和改善环境。

采用人工制冷的空调蓄冷大约出现在1930年前后，那时的蓄冷只是着眼于减少制冷机容量和制冷设备的购置费用。

随着设备制造业的不断发展，制冷机的成本大幅度降低，节省购置费用渐渐的失去了吸引力。

相反，蓄冷装置成本高及电耗多的不利因素却突出起来，以致使该项技术的应用陷入了相当一段停滞期。

自七十年代世界能源危机以来，各国政府都十分重视开发新能源与“节省能源”，促使了蓄冷技术的迅速发展。

美国、加拿大、日本和欧洲一些国家率先将冰蓄冷技术引入到建筑空调系统里来，积极开发蓄冷设备与蓄冷系统，实施的工程逐年成倍增多。

在日本近年来积极引进蓄冷技术，大力开展冰蓄冷技术的研究与开发应用，到1989年美国、日本、加拿大等国从事冰蓄冷系统开发和冰蓄冷专用制冷机生产的公司多达49家；

美国提出将在1997年将空调蓄冷技术普及应用到99%的宏伟目标；

根据有关统计1990年北美冰蓄冷空调系统的投资占当年新增暖通空调系统总投资的24.2%；

我国台湾省自1984年建成第一个冰蓄冷空调系统以来，蓄冷空调系统发展很快，由1992年33个蓄冷空调系统，到1993年为142个，到1994年就已建成225个蓄冷空调系统，总冷量高达2009000Kwh；

移稼高峰用电超过52000Kw，用户每年节省台币达3.1×

105万元；

九十年代，我国大陆地区蓄冷技术也得到了发展，首先中电深圳工贸公司在办公楼中应用了法国的冰球式蓄冷系统，使装机容量降低45%以上；

北京西冷工程公司开发研制的有压式齿球蓄冷器已获国家专利并用在北京日报社综合楼和广州市面上某办公楼的空调系统中，取得了良好的社会效益和经济效益；

同时浙江国祥制冷工业公司推出了完全结冻式冰蓄冷系统在浙江诸暨百货大楼实行了国产大型冰储冷首例中央空调系统，仅用一年时间就完成了设计施工任务，并于1995年8月10日调试成功投入运行。

储冰蓄冷国产化的成功，克服了冰储冷中央空调投资大的缺点，对推广冰蓄冷空调事业起到很好的促进作用；

国家计委、国家经贸委和电力工业部联合提出到2000年将转移1000—12000万Kw的尖峰负荷到低谷使用，这将为国家节省150—250万元的资金，这是节能节电中一项利国利民的重大创举；

据统计，就北京市面上目前拥有集中空调的宾馆与写字楼约250座，商场约50家，空调负荷约30—40万kw，这是些负荷具有较大的冰蓄冷空调前景，即具有很大的削峰填谷的潜力，联系到全国冰蓄冷空调的前景更加是宏伟壮观。

由中国制冷学会组织的“第三届海峡两岸制冷空调学术交流会---冰蓄冷空调技术研讨会”。

海峡两岸著名的空调科技工作者、专家教授、欢聚一堂畅所欲言，共同探讨研究：

（1）.冰蓄冷技术在制冷空调工程中的应用前景与发展趋势；

（2）.冰蓄冷技术应用的环境及匹配的设备；

（3）.冰蓄冷技术的新工艺和新设备；

（4）.衡量和推广冰蓄冷技术（设备）先进性指标；

（5.冰蓄冷工程应用实例总结等问题，这将会大大地促进海峡两岸冰蓄冷技术的迅速发展。

1.3冰蓄冷空调系统介绍

1.3.1冰蓄冷空调的基本概念

空调系统不需要能量或用能量小的时间内将能量储存起来，在空调系统需求大量的冷量时，就是利用蓄冰设备在这时间内将这部分能量释放出来。

根据使用对象和储存温度的高低，可以分为蓄冷和蓄热。

结合电力系统的分时电价政策，以冰蓄冷系统为例，在夜间用电低谷期，采用电制冷机制冷，将制得冷量以冰（或其它相变材料）的形式储存起来，在白天空调负荷（电价）高峰期将冰融化释放冷量，用以部分或全部满足供冷需求。

每1千克水发生1℃的温度变化会向外界吸收或释放1千卡的热量，为显热蓄能；

而每1千克0℃冰发生相变融化成0℃水需要吸收80千卡的热量，为潜热蓄能。

很明显，同一物质的潜热蓄能量（相变温度）大大高于显热蓄能量（1℃温差），因此采用潜热蓄能方式将大大减少介质的用量和设备的体积。

冰蓄冷空调系统主要就是利用水结成冰的潜热进行工作，原理工作示意图如图1-1。

图1-1冰蓄冷示意图

“冰蓄冷空调”一词大家都一目了解，英文为‘ICESTORAGE’，日文为[冰蓄热]，狭义的定义为[制冰蓄冷]的冷气系统。

早期称谓[COOLSTORAGE（蓄冷）]，此包含了[制冷水蓄冷]的冷气系统。

但在寒带国家除了[蓄冷]外，还要[蓄热]，因此，广义的用语为[THERMAL（ENERGY）STORAGEAIRCONDITIONINGSYSTEM（缩写为TES）]，可译为[蓄能式空调系统]。

对于南方地区仅有夏季（冷气）电力过载的困扰，仅需[蓄冰空调]。

蓄冰率一般英文简写为IPF（ICEPACKINGFACTOR），即蓄冰槽内制冰容积与蓄冰槽容积之比值。

IPF=蓄冰槽内制冰容积M3/蓄冰槽容积M3*100% 

（日本冷冻协会）

一般用它来决定蓄冰槽的大小。

目前各种蓄冰设备，其IPF约在20-70%范围内。

另一称之为制冰率，其英文简写也为IPF，即蓄冰槽中水的最大制冰量与全水量（槽中充水的容积）之比值：

IPF=槽中水的最大制冰量kg/全水量kg*100% 

（日本电力空调研究会）

通过它可了解结冰多少，有的蓄冰设备，此值可达90%以上。

应注意，国外两个定义都用IPF表示。

各种冰蓄冷设备的两种蓄冰率数据见表1.1。

表1.1冰蓄冷设备的蓄冰率

类型

冷媒盘管式

完全冻结式

制水滑落式

冰晶或冰泥

冰球式

蓄冰率IPF1

20-50%

50-70%

40-50%

45%左右

50-60%

蓄冰率IPF2

30-60%

70-90%

-

90%以上

美国多以Void（Space）Ratio[无效（空间）比]来表示，故蓄冰率

IPF=1-VoidRatio.

融冰能力 

DISCHARGECAPACITY

蓄冰槽中之冰，实际可溶解而用于空调的蓄冷量。

融冰效率 

DISCHARGEEFFICIENCY

实际可用于应付空调负荷之[融冰能量]除以[总蓄冰能量]之值。

蓄冷效率 

STORAGE（THERMAL）EFFICIENCY指实际可用于应付空负荷之[融冰能量]除以[用以制冰蓄冷的能量]之值。

此值与融冰效率不同，但有时蓄冷效率也定义为融冰效率。

过冷现象 

SUPERCOOLING

指超过流体的冻结点而仍不冻结的现象。

例如：

纯水的冻结点为0oC，但水温需先降至-7oC左右，才会形成[冰核]再冻结成冰，（一般水之过冷现象约为-5oC，此现象将增加制冰初期的耗能量。

）如图1-5所示。

如要设法提高成核温度，减少过冷度，就要添加成核剂，但使用不同的成核剂配方，效果也各不相同。

有些单位在研究和试验。

1.3.2冰蓄冷系统的分类

冰蓄冷的种类很多，归纳起来有以下常用的几种：

（1）完全冰结式；

（2）优待盐式；

（3）冰球、蕊心冰球工；

（4）制冰滑落式；

（5）热管式；

（6）冰晶、冰片式；

（7）冰盘管式；

（8）供冷蓄冷双效机等等。

1.3.3冰蓄冷系统的运行方式

制冰方式多种多样，仅日本各厂商生产的蓄冰制冰设备的形式就有30多种之多，但归纳起来无非是两种，即静止制冰与动态制冰；

运行方法有以下两种：

（1）全蓄冷式，蓄冰时间与空调时间完全分开，夜间用电谷值期间，制冷机用于制冰，一般采用静止型制冰，当冰层厚度达到设定值时便停机，设定厚度值由电脑预测第二天负荷用冷量来控制，在白天空调开始运行后的用电高峰值期间，水与冰换热，冰水用于空调，制冰机不运行，这种系统制冰器要承担全部负荷，多数用于间歇性的空调场合，如体育馆、影剧院、写字楼，商业建筑等。

但制冰器要求容量大，初投资费用高；

（2）半蓄冰式：

在用谷值期间，制冰机用于蓄冰制冰到家行，在白天里，一部分负荷由蓄冰器承担，另一部分则由制冰机看接负担，这种方式可由下面三种方法运行：

冰水并联系统，这种系统中空调器只需一个盘管，空调期间，冷媒不直接送入空调器而是在另一组蒸发器中蒸发，制成冰水再泵入制冰器中与冰换热，进一步冷却成低温冷水，再送入空调器盘管使用，蓄冰器与制冰水蒸发器回路是并联的；

冰媒并联系统，这种系统的空调器中有两个盘管，用电“谷值”期间，制冷机冷媒送入蓄冰器制冰。

空调期间，制冰机冷媒送入空调器一个盘管直接蒸发，而蓄冰器中的冰水则送入另一个盘管，蓄冰器与空调器中的冷媒回路是并联的；

压缩机辅助系统，这种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。

1.3.4冰蓄冷系统的工作模式

冰蓄冷系统的工作模式是指系统在充冷还是供冷，供冷时蓄冷装置及制冷机组是各自单独工作还是共同工作。

蓄冷系统需要在几种规定的方式下运行，以满足供冷负荷的要求，常用的工作模式有如下几种：

（1）机组制冰模式

在此种工作模式下，通过浓度为25%的乙二醇溶液的循环，在蓄冰装置中制冰。

此间，制冷机的工作状况受到监控，当离开制冷机的乙二醇溶液达到最低出口温度时制冷机关闭。

此种工作模式的示意图如图1-2所示。

图1-2机组制冰工作模式示意图

（2）制冰同时供冷模式

当制冰期间存在冷负荷时，用于制冷的一部分低温乙二醇溶液被分送至冷负荷以满足供冷需要，乙二醇溶液分送量取决于空调水回路的设定温度。

一般情况下，这部分的供冷负荷不宜过大，因为这部分冷负荷的制冷量是制冷机组在制冰工况下运行提供的。

蓄冷时供冷在能耗及制冷机组容量上是不经济合理的，因此，只要此冷负荷有合适的制冷机组可选用，就应设置基载制冷机组专供这部分冷负荷，该工作模式示意图如图1-3所示。

图1-3制冰同时供冷模式示意图

（3）单制冷机供冷模式：

在此种工作模式下，制冷机满足空调全部冷负荷需求。

出口处的乙二醇溶液不再经过蓄冰装置，而直接流至负荷端设定温度有机组维持。

该工作模式示意图如图1-4所示。

图1-4单制冷机供冷模式示意图

（4）单融冰供冷模式：

在此工作模式下，制冷机关闭。

回流的乙二醇溶液通过融化储存在蓄冷装置内的冰，被冷却至所需要的温度。

在全部蓄冷运行策略下，融冰供