【正文】 冰蓄冷在制冷空調(diào)中的發(fā)展趨勢 建立與冰蓄冷相結合的低溫送風空調(diào)系統(tǒng) 冰蓄冷低溫送風系統(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，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、教學試驗樓和白班制的工業(yè)廠房等等全方位的廣泛應用。 （ 1）低溫送風空調(diào)系統(tǒng)中，應用冰蓄冷技術把建筑空調(diào)的用電需要，從白天高峰期轉移至夜間 低谷期，實現(xiàn)用戶側的“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，相應地也減少了對整個輸配電設備的容量要求，并減少了建筑物制冷系統(tǒng)機電設備的增容費用； （ 2）冰蓄低溫送風系統(tǒng)運行時，主要設備制冷機是在夜間用電低谷期運轉，在白天供泠時，只有系統(tǒng)循環(huán)泵和終端設備運行，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（總容量為 124GJ） 儲存設計 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) 低溫送風蓄冰空調(diào)系統(tǒng)在建筑空調(diào)系統(tǒng)建設和工程改造中具有很優(yōu)越的應用前景 ,在未來 21 世紀高科的應用中將得到廣泛應用前； （ 4）低溫送風蓄冷空調(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%。該種工作模式示意圖如圖 17 所示。 ① 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)蓄冷裝置而被融冰冷卻至設定溫度。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。該工作模式示意圖如圖 15所示?；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。該工作模式示意圖如圖14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。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。此種工作模式的示意圖如圖 12 所示。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。空調(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； ○ 3 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，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用。 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，當冰層厚度達到設定值時便停機，設定厚度值由電腦預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。有些單位在研究和試驗。）如圖 15 所示。 過冷現(xiàn)象 SUPER COOLING 指超過流體的凍結點而仍不凍結的現(xiàn)象。 蓄冷效率 STORAGE（ THERMAL） EFFICIENCY 指實際可用于應付空負荷之 [融冰能量 ]除以 [用以制冰蓄冷的能量 ]之值。 表 冰蓄冷設備的蓄冰率 類型 冷媒盤管式 完全凍結式 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。 應注意，國外兩個定義都用 IPF 表示。目前各種蓄冰設備，其 IPF 約在 2070%范圍內(nèi)。 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。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) ]。 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)。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)的用量和設備的體積。 結合電力系統(tǒng)的分時電價政策，以冰蓄冷系統(tǒng)為例，在夜間用電低谷期，采用 畢業(yè)設計（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。 冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)介紹 冰蓄冷空調(diào)的基本概念 空 調(diào)系統(tǒng)不需要能量或用能量小的時間內(nèi)將 能量儲存起來，在空調(diào)系統(tǒng)需求大量的 冷量時 ，就是利用蓄冰設備在 這 時間 內(nèi) 將這部分能量釋放出來。 由中國制冷學會組 織的“第三屆海峽兩岸制冷空調(diào)學術交流會 冰蓄冷空調(diào)技術研討會”。在日本近年來積極引 進蓄冷技術，大力開展冰蓄冷技術的研究與開發(fā)應用，到 1989 年美國、日本、加拿大等國從事冰蓄冷系統(tǒng)開發(fā)和冰蓄冷專用制冷機生產(chǎn)的公司多達 49 家；美國提出將在 1997 年將空調(diào)蓄冷技術普及應用到 99%的宏偉目標；根據(jù)有關統(tǒng)計 1990年北美冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的投資占當年新增暖通空調(diào)系統(tǒng)總投資的%； 我國臺灣省自 1984年建成第一個冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)以來，蓄冷空調(diào)系統(tǒng)發(fā)展很快，由 1992 年 33 個蓄冷空調(diào)系統(tǒng)，到 1993 年為 142 個，到 1994 年就已建成 225 個蓄冷空調(diào)系統(tǒng)，總冷量高達 20xx000Kwh；移稼高峰用電 超過 520xxKw，用戶每年節(jié)省臺幣達 105 萬元； 九十年代，我國大陸地區(qū)蓄冷技術也得到了發(fā)展，首先中電深圳工貿(mào)公司在辦公樓中應用了法國的冰球式蓄冷系統(tǒng)，使裝機容量降低 45%以上；北京西冷工程公司開發(fā)研制的有壓式齒球蓄冷器已獲國家專利并用在北京日報社綜合樓和廣州市面上某辦公樓的空調(diào)系統(tǒng)中，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益；同時浙江國祥制冷工業(yè)公司推出了完全結凍式冰蓄冷系統(tǒng)在浙江諸暨百貨大樓實行了國產(chǎn)大型冰儲冷首例中央空調(diào)系統(tǒng)，僅用一年時間就完成了設計施工任務，并于 1995 年 8 月 10 日調(diào)試成功投入運行 。 自七十年代世界能源危機以來，各國政府都十分重視開發(fā)新能源與“節(jié)省能源”，促使了蓄冷技術的迅速發(fā)展。隨著設備制造業(yè)的不斷發(fā)展，制冷機的成本大幅度降低，節(jié)省購置費用漸漸的失去了吸引力。 冰蓄冷空調(diào)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀 自古以來人民就懂得使用天然冰保存食物和改善環(huán)境。為鼓勵用戶削峰填谷，電力部門同地方制訂了峰谷電價政策，將高峰電價與低谷電價拉開，使低谷電價只相當與高峰電價的 1/2—— 1/5，鼓勵用戶使用低谷電，這項政策目前已在部分地區(qū)實施，并將推廣至全國。 (2)城市電力消費迅速，而城市電網(wǎng)不能適應，造成有電送不出，配不上的局面。電網(wǎng)的峰谷差占高峰負荷的比例已高達 25%—— 30%。但是，電力的增長仍然滿足不了國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活用電的急劇增長的需要，全國 缺電情況仍未得到根本的改變。在人類共同警視的時期，蓄能空調(diào)應運而生。最后，在討論冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟性時對冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的能耗情況和經(jīng)濟性進行了整體的分析和比較。通過對該建筑的冷負荷計算和冷負荷的分布情況的分析，從而確定了冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)宜采用的運行策略，工作模式和運行控制方案進而確定了其機組容量和蓄冰槽的容量。 畢業(yè)設計（論文）說明書 I ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 畢業(yè)設計 論文說明書 辦公建筑冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng) 的設計 畢業(yè)設計（論文）說明書 II ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 摘 要 長沙市某辦公建筑的冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的設計，本設計主要是圍繞冰蓄冷的冷源部分而進行的。 為平衡電網(wǎng)負荷、削峰填谷結合長沙市實行的電價政策，對冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)與常規(guī)的空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟性進行分析比較從而確定了此建筑適合應用冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)。此冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)采用的是風機盤管加新風系統(tǒng)，其中新風系統(tǒng) 不負責室內(nèi)負荷把室外空氣處理到室內(nèi)的等焓狀態(tài)點而送入室內(nèi)。 關鍵詞 ： 辦公建筑 冰蓄冷 空調(diào)系統(tǒng) 經(jīng)濟性分析 畢業(yè)設計（論文）說明書 III ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊