各种形式冰蓄冷（水蓄冷）的特点及比较.doc

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各种形式冰蓄冷（水蓄冷）的特点及比较

一、水蓄冷

1、空调水蓄冷的构成和原理流程图

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。

与常规制冷系统相比，水蓄冷系统比常规系统多蓄冷水池（蓄冷罐）、板式换热器、蓄冷水泵和放冷水泵等设备。

2、大温差水蓄冷典型系统的原理

系统的基本组成如图所示（可以部分地下或者全地下结构）。

空调投入运转时，阀K热、K冷开启，K旁关闭。

供冷泵的启停及其出口阀开度由楼宇的需冷量而定，冷水机和充冷泵的开停则由电价的时段划分而定，二者互不干扰。

2.1、充冷工况：

电力低价时段，冷水机满载运转，其输出水量G1大於楼宇所需的冷冻水量G2，余量G3=G1-G2自贮柜“冷端”输入经均流布水环槽注入贮柜底部。

柜内冷冻水与回水的交界面上升，升达上布水环槽上缘，充冷过程终结。

2.2、放冷工况：

楼宇所需冷冻水量G2大於冷水机出水量G1时，G3=G1-G2<0，自贮柜底部输出的冷冻水经供冷泵馈至楼宇，在换热升温后经K热返回贮柜上布水环槽。

贮柜内，冷冻水与回水的界面下降。

3、水蓄冷空调的适用场合

水蓄冷空调由于在夜间需要开动制冷机组进行蓄冷，因此它最适合在夜间没有供冷要求或仅需部分供冷的场所。

适合采用水蓄冷技术的具体场合与冰蓄冷空调相同。

与冰蓄冷技术相比，水蓄冷技术显著节省了投资总额，而且不但适用于新建项目，也适合应用于改造项目。

对原有系统在无需进行任何改动的情况下，只需在原系统中添加水蓄冷设备所需的管路即可，对原有系统没有任何影响。

二、冰蓄冷

1、冰盘冷蓄冷

（1）外融式冰盘管系统  蓄冷装置亢冷时，制冷剂或乙二醇水溶液在盘管内循环，吸收储槽中水的热量，直至盘管外形成冰层。

盘管外蓄冷过程中，开始时管外冰层很薄，其传热过程很快，随着冰层厚度的增加，冰的导热热阻增大，结冰速度将逐渐降低，到蓄冰后期基本上处于饱和状态，这时控制系统将自动停止菩冰过程，以保证制冷机组安全运行。

融冰时，将温度较高的回水或载冷剂直接进入结满冰的盘管外储槽内循环流动，使盘管外表面的冰层逐步融化。

由于空调回水可与冰直接接触，因而融化速度高，为防止盘管外结冰不均匀在储槽内设置了水流扰动装置，用压缩空气鼓泡，加强水流扰动，增强换热。

（2）内融式冰盘管系统  为内触式冰盘管系统，其蓄冰过程与外融式冰盘管蓄冷系统相同。

盘管形状有蛇形、圆筒形等，盘管材料一般为钢或塑料。

储槽为钢制、玻璃钢或钢筋混凝土结构。

融冰时，从空调流回的载冷剂在盘管内循环，由盘管表面的冰层白内向外融化释冷，将载冷剂冷却到需要的温度。

内融冰时，由于冰层与管壁表面之间的水层厚度逐渐增加，对融冰的传热速率影响较大，为此，应选择合适的管径和恰当的结冰厚度。

2.冰球蓄冷

     冰球式（也称封装式）冰蓄冷技术工作原理是：

在夜间电力低谷时段，开启制冷主机，将蓄冰球内的水冻结为冰，在白天电力高峰时间段，将蓄冰球内的冰融化，其冷量供空调或工业冷冻使用。

    在制冰时，通常要求制冷主机蒸发器出口温度为零下5摄氏度，因此冰球外循环的介质通常采用乙二醇溶液，乙二醇溶液在冰球外流动，在制冰循环中，从制冷主机出来的低温乙二醇溶液流过冰球表面，使冰球内的水结冰；在融冰供冷时，乙二醇溶液流过冰球表面，通过换热器与流往空调末端的冷冻水热交换，被冷却后的冷冻水流向各个房间，通过风机盘管供冷，因此，空调末端的形式可以与常规中央空调相同。

     冰球由高密度聚乙烯（HDPE）材料制成，直径约103mm，其主要特点是：

      1）、冰球表面设计有16个已成型的凹坑，凹坑的直径约25.4mm，当水结成冰体积膨胀后，凹坑向外运动而容纳膨胀的量；当冰融化时，每个球又恢复到原来的形状，相对于传统的圆球单位体积蓄冷量有所提高，单位立方米堆放体积的蓄冷量可达到17.8冷吨时。

      2）、在冰球去离子水中添加有AgI胶体成核剂，降低结冰过冷度，加快结冰和融冰速度，提高结冰时的温度。

      3）、冰球中几乎不含空气，有效换热面积大，换热效率高，在蓄冰初始阶段及融冰后期的大部分时间内冰球在槽内处于悬浮状态，可加速球内水的扰动，加快融冰。

      4）、冰球设计可承受5000次的凹凸膨胀。

      5）、具备冰球蓄冰系统的普遍优点：

融冰速度快，平均融冰速率可达到30%，可实现高峰段完全融冰；可采用卧式、立式、长方体、圆柱体等任何形状的蓄冰槽，适应建筑物结构，蓄冰槽可埋地，从而不占用机房空间。

3.蓄冷式冰箱及冰柜（以下统称为“蓄冷式冰箱”）

蓄冷式冰箱采用蓄热囊作为蓄冷器件，它兼有直冷、风冷两种制式冰箱的所有优点，例如箱内温度均匀、对储存物的湿度影响较小、无霜因此制冷效率较高、无电风扇因此耗电低噪音低，等等。

除此之外，它还具备直冷、风冷两种制式冰箱都不具备的许多重要的优越特性，例如：

      1）、在有外部冷源可供利用的时候，它可以不依赖任何能源实现无源运行。

所谓外部冷源，包括寒冷气候资源、集中制冷资源、储备冷源等等。

寒冷气候资源很容易理解：

冰箱在室内，也许室外就有寒冷气候，自然可以把室外天然的寒冷气候作为资源为放进室内的冰箱里，用于制冷。

  2）、它可以实现避峰就谷用电。

具备了上面那条优越性，又使得这一条优越性几乎可以不言自明。

在《关于蓄热囊》一文里曾经提到，用电负荷在一天的24小时中分布是不均匀的，每天都会有用电高峰期和用电低谷期。

在用电高峰期内电网负荷比较重，有时会超出供电能力；在用电低谷期内，电网负荷不足，发电机（特别是火电机组）发电效率下降，能耗会增加。

避峰就谷用电，就是在避开用电高峰期，在用电低谷期内用电，这大大有利于改善电网运行质量，提高能源使用效率，降低电网系统的能耗。

在蓄冷式冰箱中只要通过预设逻辑控制，使其具备在用电低谷期优先启动的功能，就能轻易实现避峰就谷用电，在实行峰谷差异电价的地方，这将会大大降低电费开支。

4.冰片滑落式动态蓄冷系统为冰片滑落式动态蓄冷系统。

（南社百科有详细介绍）

5.冰浆蓄冷又称为动态冰蓄冷，最大的特点在于冰浆制取是乙二醇溶液和水在紊流状态下的液液换热的高效率制冰过程，区别于盘管和冰球制冰时静止的水结冰附着在低温乙二醇盘管的低效率制冰过程。

从而解决了传统冰球和盘管式冰蓄冷技术中的诸多固有难题，把冰蓄冷技术提升到了一个新的技术高度，是目前所有制冰技术中效率最高的一种，是20Rt/h（750吨/时）冷量以上的蓄冷降温、冷藏保鲜、人工雪景等工业和民用领域非常经济的选择。

（南社百科有详细介绍）