【文章內(nèi)容簡介】 冷系統(tǒng)為例，在夜間用電低谷期，采用 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書共 78 頁 第 3 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊電制冷機制冷，將制得冷量以冰（或其它相變材料）的形式儲存起來，在白天空調(diào)負荷（電價）高峰期將冰融化釋放冷量，用以部分或全部滿足供冷需求。每 1 千克水發(fā)生 1℃的溫度變化會向外界吸收或釋放 1 千卡的熱量，為顯熱蓄能；而每 1 千克 0℃冰發(fā)生相變?nèi)诨?0℃水需要吸收 80 千卡的熱量，為潛熱蓄能。很明顯，同一物質(zhì)的潛熱蓄能量(相變溫度)大大高于顯熱蓄能量(1℃溫差)，因此采用潛熱蓄能方式將大大減少介質(zhì)的用量和設(shè)備的體積。冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)主要就是利用水結(jié)成冰的潛熱進行工作，原理工作示意圖如圖11。圖 11 冰蓄冷示意圖“冰蓄冷空調(diào)”一詞大家都一目了解，英文為‘ICE STORAGE’，日文為[冰蓄熱]，狹義的定義為[制冰蓄冷]的冷氣系統(tǒng)。早期稱謂[COOL STORAGE（蓄冷）]，此包含了[制冷水蓄冷]的冷氣系統(tǒng)。但在寒帶國家除了[蓄冷]外，還要[蓄熱]，因此，廣義的用語為[THERMAL （ENERGY）STORAGE AIR CONDITIONING SYSTEM （縮寫為 TES）]，可譯為[蓄能式空調(diào)系統(tǒng)]。對于南方地區(qū)僅有夏季（冷氣）電力過載的困擾，僅需[蓄冰空調(diào)]。蓄冰率一般英文簡寫為 IPF（ICE PACKING FACTOR），即蓄冰槽內(nèi)制冰容積與蓄冰槽容積之比值。IPF=蓄冰槽內(nèi)制冰容積 M3/蓄冰槽容積 M3*100% （日本冷凍協(xié)會） 一般用它來決定蓄冰槽的大小。目前各種蓄冰設(shè)備，其 IPF 約在 2070%范圍內(nèi)。另一稱之為制冰率，其英文簡寫也為 IPF，即蓄冰槽中水的最大制冰量與全水量（槽中充水的容積）之比值： 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書共 78 頁 第 4 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ IPF=槽中水的最大制冰量 kg/全水量 kg*100% (日本電力空調(diào)研究會）通過它可了解結(jié)冰多少，有的蓄冰設(shè)備，此值可達 90%以上。應(yīng)注意，國外兩個定義都用 IPF 表示。各種冰蓄冷設(shè)備的兩種蓄冰率數(shù)據(jù)見表 。表 冰蓄冷設(shè)備的蓄冰率類型 冷媒盤管式 完全凍結(jié)式 制水滑落式 冰晶或冰泥 冰球式蓄冰率IPF1 2050% 5070% 4050% 45%左右 5060%蓄冰率IPF2 3060% 7090% 90%以上美國多以 Void(Space)Ratio[無效（空間）比]來表示，故蓄冰率 IPF=1Void Ratio.融冰能力 DISCHARGE CAPACITY 蓄冰槽中之冰，實際可溶解而用于空調(diào)的蓄冷量。融冰效率 DISCHARGE EFFICIENCY 實際可用于應(yīng)付空調(diào)負荷之[融冰能量]除以[總蓄冰能量]之值。蓄冷效率 STORAGE（THERMAL）EFFICIENCY 指實際可用于應(yīng)付空負荷之[融冰能量]除以[用以制冰蓄冷的能量]之值。此值與融冰效率不同，但有時蓄冷效率也定義為融冰效率。過冷現(xiàn)象 SUPER COOLING指超過流體的凍結(jié)點而仍不凍結(jié)的現(xiàn)象。例如：純水的凍結(jié)點為 0oC，但水溫需先降至7 oC 左右，才會形成[冰核]再凍結(jié)成冰，（一般水之過冷現(xiàn)象約為5 oC，此現(xiàn)象將增加制冰初期的耗能量。）如圖 15 所示。如要設(shè)法提高成核溫度，減少過冷度，就要添加成核劑，但使用不同的成核劑配方，效果也各不相同。有些單位在研究和試驗。 冰蓄冷系統(tǒng)的分類冰蓄冷的種類很多，歸納起來有以下常用的幾種：（1）完全冰結(jié)式；（2）優(yōu)待鹽式；（3）冰球、蕊心冰球工；（4）制冰滑落式；（5）熱管式；（6）冰晶、冰片式；（7）冰盤管式；（8）供冷蓄冷雙效機等等。 冰蓄冷系統(tǒng)的運行方式制冰方式多種多樣，僅日本各廠商生產(chǎn)的蓄冰制冰設(shè)備的形式就有 30 多種之多，但歸納起來無非是兩種，即靜止制冰與動態(tài)制冰；運行方法有以下兩種： 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書共 78 頁 第 5 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊（1）全蓄冷式，蓄冰時間與空調(diào)時間完全分開，夜間用電谷值期間，制冷機用于制冰，一般采用靜止型制冰，當(dāng)冰層厚度達到設(shè)定值時便停機，設(shè)定厚度值由電腦預(yù)測第二天負荷用冷量來控制，在白天空調(diào)開始運行后的用電高峰值期間，水與冰換熱，冰水用于空調(diào)，制冰機不運行，這種系統(tǒng)制冰器要承擔(dān)全部負荷，多數(shù)用于間歇性的空調(diào)場合，如體育館、影劇院、寫字樓，商業(yè)建筑等。但制冰器要求容量大，初投資費用高；（2）半蓄冰式：在用谷值期間，制冰機用于蓄冰制冰到家行，在白天里，一部分負荷由蓄冰器承擔(dān)，另一部分則由制冰機看接負擔(dān)，這種方式可由下面三種方法運行： 冰水并聯(lián)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)中空調(diào)器只需一個盤管，空調(diào)期間，冷媒不直○ 1接送入空調(diào)器而是在另一組蒸發(fā)器中蒸發(fā)，制成冰水再泵入制冰器中與冰換熱，進一步冷卻成低溫冷水，再送入空調(diào)器盤管使用，蓄冰器與制冰水蒸發(fā)器回路是并聯(lián)的； 冰媒并聯(lián)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的空調(diào)器中有兩個盤管，用電“谷值”期間，制○ 2冷機冷媒送入蓄冰器制冰?？照{(diào)期間，制冰機冷媒送入空調(diào)器一個盤管直接蒸發(fā)，而蓄冰器中的冰水則送入另一個盤管，蓄冰器與空調(diào)器中的冷媒回路是并聯(lián)的；壓縮機輔助系統(tǒng)，這種系統(tǒng)全部冷媒均進入蓄冰器，這種系統(tǒng)不僅夜間制冰，○ 3在空調(diào)高峰期間也是一邊融冰，一邊繼續(xù)制冰，這種系統(tǒng)初投資省，但因晝夜制冰，始終維持較低的蒸發(fā)溫度，故耗電量較大，與以上兩種方法相比，因其系統(tǒng)簡單，初投資省而得到最普遍的青睞與應(yīng)用。 冰蓄冷系統(tǒng)的工作模式冰蓄冷系統(tǒng)的工作模式是指系統(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)需要在幾種規(guī)定的方式下運行，以滿足供冷負荷的要求，常用的工作模式有如下幾種：（1）機組制冰模式在此種工作模式下，通過濃度為 25%的乙二醇溶液的循環(huán)，在蓄冰裝置中制冰。此間，制冷機的工作狀況受到監(jiān)控，當(dāng)離開制冷機的乙二醇溶液達到最低出口溫度時制冷機關(guān)閉。此種工作模式的示意圖如圖 12 所示。圖 12 機組制冰工作模式示意圖 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書共 78 頁 第 6 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊（2）制冰同時供冷模式當(dāng)制冰期間存在冷負荷時，用于制冷的一部分低溫乙二醇溶液被分送至冷負荷以滿足供冷需要，乙二醇溶液分送量取決于空調(diào)水回路的設(shè)定溫度。一般情況下，這部分的供冷負荷不宜過大，因為這部分冷負荷的制冷量是制冷機組在制冰工況下運行提供的。蓄冷時供冷在能耗及制冷機組容量上是不經(jīng)濟合理的，因此，只要此冷負荷有合適的制冷機組可選用，就應(yīng)設(shè)置基載制冷機組專供這部分冷負荷，該工作模式示意圖如圖 13 所示。圖 13 制冰同時供冷模式示意圖（3）單制冷機供冷模式： 在此種工作模式下，制冷機滿足空調(diào)全部冷負荷需求。出口處的乙二醇溶液不再經(jīng)過蓄冰裝置，而直接流至負荷端設(shè)定溫度有機組維持。該工作模式示意圖如圖14 所示。圖 14 單制冷機供冷模式示意圖 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書共 78 頁 第 7 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊（4）單融冰供冷模式：在此工作模式下，制冷機關(guān)閉?；亓鞯囊叶既芤和ㄟ^融化儲存在蓄冷裝置內(nèi)的冰，被冷卻至所需要的溫度。在全部蓄冷運行策略下，融冰供冷是基本的運行方式它的運行費用是最低的，但是要求有足夠大的蓄冷裝置的容量，初投資費用會較大。該工作模式示意圖如圖 15 所示。圖 15 單融冰供冷模式示意圖（5）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負荷需求。按部分蓄冷運行策略在較熱季節(jié)需要采用該種工作模式，才能滿足供冷要求。該工作模式又分成兩種情況，即機組優(yōu)先和融冰優(yōu)先。 ①機組優(yōu)先：回流的熱乙二醇溶液，先經(jīng)制冷機預(yù)冷，而后流經(jīng)蓄冷裝置而被融冰冷卻至設(shè)定溫度。下該種工作模式示意圖如圖 16 所示圖 16 機組優(yōu)先 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書共 78 頁 第 8 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊②融冰優(yōu)先：從空調(diào)負荷端流回的熱乙二醇溶液先經(jīng)蓄冷裝置冷卻到某一中間溫度而后經(jīng)制冷機冷卻至設(shè)定溫度。該種工作模式示意圖如圖 17 所示。 圖 17 融冰優(yōu)先 低溫送風(fēng)空調(diào)低溫送風(fēng)空調(diào)冰蓄冷系統(tǒng)之核心 當(dāng)代冰蓄冷系統(tǒng)與低溫送風(fēng)空調(diào)緊密結(jié)合在一起，被譽為蓄冷技術(shù)的一顆明珠，更顯示出了冰蓄冷技術(shù)的優(yōu)越性與競爭力，被稱為暖通空調(diào)工程中繼變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)之后最重大的變革。（1）低溫送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中，應(yīng)用冰蓄冷技術(shù)把建筑空調(diào)的用電需要，從白天高峰期轉(zhuǎn)移至夜間低谷期，實現(xiàn)用戶側(cè)的“移峰填谷” ，改變了建筑物電力物負荷曲線形狀，減少用戶高峰電力需求，相應(yīng)地也減少了對整個輸配電設(shè)備的容量要求，并減少了建筑物制冷系統(tǒng)機電設(shè)備的增容費用； （2）冰蓄低溫送風(fēng)系統(tǒng)運行時，主要設(shè)備制冷機是在夜間用電低谷期運轉(zhuǎn)，在白天供泠時，只有系統(tǒng)循環(huán)泵和終端設(shè)備運行，在電力公司制定的分時電價下，空調(diào)運行費用會有較大程度的降低，若峰谷電價差是兩倍的話，運行費用可以節(jié)省50—70%，據(jù)某紀念體育館在對空調(diào)系統(tǒng)改造中，采用了兩臺 1056kw 螺桿壓縮制冷機，54 個蓄冰缸（總?cè)萘繛?124GJ）儲存設(shè)計 73%的空調(diào)負荷，可移荷 1200kw，每年可節(jié)省電費約 60~80 萬元，取得了顯著的經(jīng)濟效益；(3) 低溫送風(fēng)蓄冰空調(diào)系統(tǒng)在建筑空調(diào)系統(tǒng)建設(shè)和工程改造中具有很優(yōu)越的應(yīng)用前景,在未來 21 世紀高科的應(yīng)用中將得到廣泛應(yīng)用前； （4）低溫送風(fēng)蓄冷空調(diào)，通過降低使用區(qū)域內(nèi)的相對濕度而改善高干球溫度環(huán)境的舒適程度，盤管出口的干球溫度減少到 ℃，可使相對濕度達到 36%，而常規(guī)系統(tǒng)是 50%。相對溫度的降低及 25℃的室內(nèi)條件（典型的低溫一次風(fēng)系統(tǒng)）可以在使用區(qū)內(nèi)產(chǎn)生清新而涼爽的感覺，同時較小的空氣處理設(shè)備也減少了空調(diào)區(qū)域內(nèi) 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書共 78 頁 第 9 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊噪音釋放，由此也增加了使用者的舒適度而受到很大的歡迎；（5）在擴建和新建的項目中，冰蓄冷低溫送風(fēng)系統(tǒng)是一項最好的方式，在選定系統(tǒng)之前，重要的是根據(jù)各種條件和數(shù)據(jù)，如電價，用戶負荷特征，設(shè)備費用等，進行技術(shù)經(jīng)濟分析比較，選擇出建設(shè)項目的最佳方案，隨著經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，在大中城市新建和改建的高級商業(yè)中心、賓館飯店、辦公大樓等建筑中，大型集中冰蓄系統(tǒng)將會更加普及，同時，現(xiàn)在許多商業(yè)建筑原有的空調(diào)系統(tǒng)已不能滿足現(xiàn)實要求，也必須進行更新改造； （6）不同末端送風(fēng)方式時送風(fēng)系統(tǒng)的功率消耗見表 5，從表中可以看出，當(dāng)采用相同類型的末端送風(fēng)方式時，送風(fēng)溫度為 ℃ 的低溫送風(fēng)系統(tǒng)比常規(guī)送風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)機功率減少 13~28%，對于低溫送風(fēng)系統(tǒng)，有這樣規(guī)律即送風(fēng)溫度較低，建筑規(guī)模越大時，低溫送風(fēng)系統(tǒng)消耗功率相對減小。 冰蓄冷在制冷空調(diào)中的發(fā)展趨勢 建立與冰蓄冷相結(jié)合的低溫送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)冰蓄冷低溫送風(fēng)系統(tǒng)具有優(yōu)越的經(jīng)濟特性：推行蓄冰空調(diào)系統(tǒng)并配合 4~6℃的超低溫送風(fēng)，大大地降低能耗，有效地提高 COP 值，使一次投資比常規(guī)系統(tǒng)更省，具備了特有的競爭力，如采用半蓄冷式空氣水 VAV 系統(tǒng)的用電量和初投資最小，顯示出了低溫送風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)越的經(jīng)濟性，如果一個空調(diào)系統(tǒng)按使用 20 年計算，所取得社會效益和經(jīng)濟效益是非常巨大的，這就是冰蓄冷低溫送風(fēng)系統(tǒng)能迅速發(fā)展起來的根本原因，由此證明空調(diào)蓄冷技術(shù)特別適用于冷負荷要求變化大的場所：如辦公寫字樓、體育館、音樂廳、影劇院、商業(yè)中心、文化館建身康樂城、國防、科研、教學(xué)