冰蓄冷系统技术总结Word格式.docx
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五、蓄冰率
蓄冰率一样英文简写为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）
一样用它来决定蓄冰槽的大小。
目前各类蓄冰设备，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，国外两个概念都用IPF表示。
各类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.
六、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。
七、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。
八、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，但有时蓄冷效率也概念为融冰效率。
九、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，（一样水之过冷现象约为-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，但利用不同的成核剂配方，成效也各不相同。
有些单位在研究和实验。
十、蓄冷介质比较
表1-2
项目
水
冰
低温共融盐
蓄冷方式
显热蓄冷
显热+潜热
潜热
相变温度
0oC
4-12oC
温度变化范围
12oC-7oC
12oC水-0oC冰
8oC液体-8oC固体
单位重量蓄冷容量
（KJ/KG）
384
96
单位体积蓄冷容量
（MJ/M3）
（KWH/M3）
（RTH/M3）
355
153
每1000RTH需蓄冷介质多少体积
606M3
注：
1RTH=12670KJ==3024Kcal。
关于水蓄冷来讲，若是加大蓄冷温度（如12oC-4oC水，Δt=8oC）,就提高了蓄冷密度，那么蓄冷水池的体积就可减少（这时第1000RTH需360M3）。
关于冰蓄冷来讲，占有空间的大小，与蓄冰设备的构造和蓄冰率（IPF）的大小有紧密关系，考虑桶和热互换设备占有的空间，每1000RTH需占有空间体积比全数是冰占有的体积要大得多。
第二讲
冰蓄冷设备
一、分类
美国制冷工业协会（ARI）1994年出版的《蓄冷设备热性能指南》将蓄冷设备广义地分为显热式蓄冷和潜热式蓄冷，见表2-1。
表2-1
分类
类型
蓄冷介质
蓄冷流体
取冷流体
显热式
水蓄冷
潜热式
冰盘管（外融冰）
冰或其他共晶盐
制冷剂
水或载冷剂
载冷剂
冰盘管（内融冰）
封装式
片冰滑落式
冰晶式
*注：
载冷剂一样为乙烯乙二醇水溶液。
最经常使用的蓄冷介质是水、冰和其他相变材料，不同蓄冷介质具有不同的单位体积蓄冷能力和不同的蓄冷温度。
二、冰盘管式（ICE-ON-COIL）
冷媒盘管式（REFRIGERANTICE-ONCOIL）
外融冰系统（EXTERNALMELTICE-ONCOILSTORAGESYSTEMS）
该系统也称直接蒸发式蓄冷系统，其制冷系统的蒸发器直接放入蓄冷槽内，冰结在蒸发器盘管上。
此种形式的冰蓄冷盘管以美国BAC公司为代表。
盘管为钢制，持续卷焊而成，外表面为热镀锌。
管外径为"
（），冰层最大厚度为"
（），因此盘和换热表面积为RTHKWH），冰表面积为RTHKWH），制冰率IPF约为40-60%。
融冰进程中，冰由外向内融化，温度较高的冷冻水回水与冰直接接触，能够在较短的时刻内制出大量的低温冷冻水，出水温度与要求的融冰时刻长短有关（参见图2-一、2-二、2-3）。
这种系统专门适合于短时刻内要求冷量大、温度低的场所，如一些工业加工进程及低温送风空调系统利用。
（1）10小时放热特性（图2-1）
该蓄冷方式是由食物冷冻行业中应用连年的乳品冷却设备改制进展而成。
由此在乳品行业中常常采纳。
最近天津雀巢咖啡生产厂，工艺要求所供给的冷冻水温在全进程中要求保证稳固在+1°
C，采纳BAC外融冰装置，冰盘管表面冰层厚度大约为2-3MM，冷冻机24小时持续运行。
在利用冷媒盘管式蓄冷槽时，有几点需注意：
（1）当结冰厚度在1"
"
之间，假设冷冻系统设计不妥，制冰时冷冻蒸发温度较低，紧缩机所需功率大，耗电率大，而且制冷时刻长，用电量多；
（2）假设贮存的冰设有完全用掉而制冷时刻已到，需要开始制冰，那么必需隔着一层冰来制冰，由于冰是一种优良热阻，这将使制冷设备耗电率与用电量增加；
（3）蓄冰槽内应维持约50%以上的水不冻成冰，不然无法正常抽取冷水利用进行融冰，故最好利用厚度操纵器或增加盘管中心距，以幸免冰桥产出；
（4）在开放式系统中，蓄冰槽的进出口处（即水系统进出口管路上）应加装止回阀和稳压阀等近期制设备，以避免仃泵时系统中的水回流，使蓄冰槽中水外溢。
三、完全冻结式（TOTALFREEZE-UP）
卤水静态储冰（GLYCOLSTATICICE）
内融冰式（INTERNALMELTICE-ON-COILSTORAGE）
该系统是将冷水机组制出的低温乙二醇水溶液（二次冷媒）送入蓄冰槽（桶）中的塑料管或金属管内，使管外的水结成冰。
蓄冰槽能够将90%以上的水冻结成冰，融冰时从空调负荷端流回的温度较高的乙二醇水溶液进入蓄冰槽，流过塑料或金属盘管内，将管外的冰融化，乙二醇水溶液的温度下降，再被抽回到空调负荷端利用。
这种蓄冰槽是内融冰式，盘管外能够均匀冻结和融冰，无冻坏的危险。
这种方式的制冰率最高，可达IPF=90%以上（指槽中水90%以上冻结成冰）。
生产这种蓄冰设备的厂家较多。
一、美国CALMAC蓄冰桶采纳外径为16mm（也有13mm）的聚乙烯管绕成螺旋形盘管热互换器。
盘管冰层厚度为12mm，盘管换热表面积12ft2/RTHKWH）。
蓄冰筒数量的选择
设计步骤如下：
一、确信系统的“冷吨小时数”TH
TH=设计负荷*OH*DF
二、确信冷水机组的“名义制冷量”CP
CP=TH/[（CI*IH）+（CO*OH）]
3、确信冰筒的数量N
N=[TH-（CO*OH）]/冰筒的冷吨小时
式中：
DF--参差系数、设计“日平均负荷”除以“峰值负荷”，一样为；
TH--设计日系统的冷吨小时数；
OH--制冷小时数；
CP--机组“名义制冷量”；
CI--冷水机组在制冰温度时的制冷量与空调额下制冷量之比；
IH--制冷小时数；
CO--冷水机组在“制冷工况下”的制冷量与额定制冷量之比，一样在1左右；
例题：
设计负荷200冷吨、OH=10小时、IH=12小时、DF=、CI=、CO=1。
图2-4
图2-5
采纳1190蓄冰筒（190冷吨小时）。
冰筒入水温度为°
C，出水温度为°
C（日间），融冰放冷10小时，每一个蓄冰筒可放冷166冷吨小时。
可查表2-3。
一、系统的冷吨小时数
TH=200*10*=1500冷吨小时
二、冷水机组“名义制冷量”
CP=1500/[（*12）+10]=冷吨
3、冰筒数量
N=[1500-（*10）]/166=4个
假设全数蓄冰，OH=0。
表2-2
蓄冰筒性能和尺寸
型号
总蓄冷能力冷吨时
潜蓄冷能力冷吨时
显蓄冷能力冷吨时
最高工作温度°
C
工作压力Mpa
试验压力Mpa
尺寸mm
重量KG
楼板负荷KG/m2
水/冰体积L
乙二醇浓度25%容量L
管束管径mm
共通管管径mm
连接管管径mm
D
H
无小时
充水时
1082A
97
82
15
38
1880
2083
387
3773
1360
3731
16
50
1098A
115
98
17
2261
1727
482
4518
1125
4459
410
65
1170A
170
145
25
2366
677
7021
1750
6796
621
2150A
186
159
27
2566
764
7614
1898
7212
774
1190A
190
162
28
705
3771
673
一、1320A型号（两筒组合）和1500型号（三筒组合），由于海运困难，未列入。
二、2150A型号适用于温度低和温差大一些的乙二醇溶液循环系统。
表2-3
每一个冰筒的制冷容量（冷吨小时，1冷吨小时）
型号
制冰小时
出水温度
入水温度
1098型号
1170型号
1190型号
6
7
8
9
10
°
10°
C°
10510298
106103100
106104101
106104102
149147144
149148145
149148146
149149146
167164161
167165162
167165163
167166163
939084
969389
999592
1009794
1009896
137132124
141138130
145141135
147143140
147145141
153148138
158154145
162158151
164160156
164162158
756860
817567
847972
878376
898580
11010288
11810998
124116106
128122113
131124117
12311298
132122110
138130118
143136126
146139131
我国天津福星大厦、天津立达公寓等蓄冰空调工程中采纳。
二、美国DUNHAM-BUSH的ICE-CEL蓄冰罐采纳外径为19mm的聚乙烯管组成的蛇形盘管热互换器。
3、我国南京安纳特科技实业生产ET系列储冰桶亦采纳聚乙烯管组成的蛇形盘管热互换器。
4、美国FAFCO蓄冰槽由外径为的耐高低温石腊脂塑料管制成平行流换热盘管垂直放入保温槽内组成，平均冰层厚度为10mm，盘管换热表面积为13ft2/RTHKWH）。
它置于钢制或玻璃钢制槽体内组成，其构造见图4-6，整体式蓄冰槽也可置于钢筋混凝土槽内或筏基内。
图2-6
FAFCO蓄冰槽构造图
发克（FAFCO）蓄冰设备分为标准槽及非标换热器。
（1）发克标准槽
a）材质：
蓄冰槽外壳为镀锌钢板，内部一层°
C/kcal保温断热层，槽体内表面有一层的聚氯乙烯防水膜，槽体钢架结构皆通过热浸镀锌处置。
b）型式：
依其蓄冰容量分为
590型（600cm*244cm*208cm）
420型（462cm*244cm*208cm）
280型（305cm*244cm*208cm）
140型（168cm*244cm*208cm）
c）标准槽详细标准：
表2-4
规范
590型
420型
280型
140型
全热容量（冷吨时）
600
447
298
149
潜热容量（冷吨时）
500
375
250
125
有效浸泡（换热）面积（平方米）
总水量（估算值）（公升）
总卤水量（估算值）（公升）
795
530
265
最高运行温度（°
C）
最大运行压力（kg/CM2）
保温断热效果（M2h°
C/kcal）
换热器盘管外径（cm）
我国北京中央人民广播电台、深圳万德大厦等蓄冰空调工程中采纳。
（2）发克（FAFCO）非标换热器
配合建筑物计划充分利用机房或建筑结构做为钢筋混凝土蓄冰槽利用。
槽内外均需做防水处置，槽内另做保温断热层，以减少换热损失，并配合槽内净高选用适当尺寸的发科非标蓄冰换热器。
a）材质：
由耐高、低温材料特殊石蜡脂制成。
b）型式：
依其平展总长度分为HXR-24、HXR-2二、HXR-1八、HXR-1六、HXR-14、HXR-1二、HXR-10八种型式。
c）非标换热器详细标准：
表2-5
HXR-24
HXR-22
HXR-20
HXR-18
HXR-16
HXR-14
HXR-12
HXR-10
盘管高度（米）
潜热容量（冷吨时）
45
41
34
30
26
22
18
每片重量（公斤）
最大运行压力（kg/CM2）
槽内净高（含配管空间）（米）
4
2
我国北京国际贸易中心二期蓄冰空调工程中采纳。
表2-6即为采纳各类不同发克蓄冰设备安装4000冷却小时对机房净高与平面面积的需求。
表2-6
发克蓄冰设备
蓄冰槽占地面积（平方米）
机房净高（米）
140型标准槽
120
HXR-14非标换热器
140
280型标准槽
HXR-16非标换热器
420型标准槽
HXR-18非标换热器
110
590型标准槽
HXR-20非标换热器
100
HXR-10非标换热器
200
HXR-22非标换热器
95
HXR-12非标换热器
HXR-24非标换热器
90
五、美国BAC蓄冰槽里装有一个钢制的热互换器，其外径为"
（，结冰厚度操纵在"
（23mm）左右，尽管是属于内融冰方式，但冰与冰之间仍有极小的间隙，以便在融冰进程中，结在盘管周置的冰存在少量的活动空间，使得钢管与冰始终存在有直接接触的部位，因此导热较好，在整个融冰进程中蓄冰槽的出口二次冷媒温度始终可维持在3°
C左右，并使冰几乎全数被融化来供冷。
其盘管构造如图2-7。
图2-7
BAC盘管构造图
制冰是通过重量比为25%的工业抑制性乙烯乙二醇溶液的循环，在蓄冰装置中的盘管上制冰。
其间，制冷机的工作状况受到监控，当离开制冷机的乙二醇达到最低出口温度时，制冷机即关闭。
图2-8描述了制冷机在制冰周期别离为八、10、12小时制冷机口的乙二醇温度。
关于一个典型的10小时制冰周期而言，乙二醇出口温度绝不低于22°
F（°
C）。
如下图，假设制冰周期超过10小时，乙二醇极限温度要高于22°
F；
若是制冰期短于10小时，乙二醇极限温度将在制冰循环终点时低于22°
F。
这一性能是成立在5°
F温差的制冷机流量基础上的，当所选制冷机温差更大时，其乙二醇出口温度将比图2-8所示要低。
图2-8
制冷机出口温度
表2-7
BAC内融冰式蓄冰槽性能表
TSU-237M
TSU-476M
TSU-594M
TSU-761M
蓄冰潜热容量（RTH）
237
476
594
761
净重（KG）
4420
7590
9150
10990
工作重量（KG）
17730
33530
42200
51610
冰槽水容量（L）
11320
22110
28250
34640
盘管内乙二醇容量（L）
985
1875
2320
3600
接管尺寸（mm）
75
尺寸（mm）
W
2400
2980
L
3240
6050
A
220
248
B
540
685
689
350
724
910
1022
我国中央电视台、上海浦东国际儿童医疗中心、杭州市建设银行办公大楼等蓄冰空调工程中采纳。
六、北京清华人工环境工程公司生产RH-ICU系列盘管式冰蓄冷设备。
我国唐山市百货大楼、杭州虹桥饭馆、清华智
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