蓄冰融冰的节能方法
技术简介
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冰蓄冷空调是在夜间低负荷时利用电力将冰储存在蓄冰装置中，白天通过融冰释放储存的冷量，降低了空调的电力负荷和电网高峰时段的空调系统装机容量。它代表了当今世界中央空调的发展方向。
1.甩负荷和平衡电力负荷。
2.提高发电机组效率，减少环境污染。
3.降低机组装机容量，节省空调用户电费。
4.提高制冷机组的运行效率。
5.蓄冷空调系统特别适用于负荷集中且变化较大的场所，如体育馆、剧院、音乐厅等。
6.蓄冷空调技术的应用可以扩大空调面积的使用面积。
7.适用于应急设备所在的环境，如机房、军事设施、电话机房、易燃易爆物品仓库等。
优势
(1)省电。
(2)省去了动力设备的费用和用电的麻烦。
(3)蓄冷空调效率高。
(4)节省冷水设备费用。
(5)节省空调箱倾倒设备费用。
(6)除湿效果好。
(7)断电时，一般发电机仍能保持室内空调运转。
(8)可以快速达到降温效果。
(9)节省空调和电器设备的维护费用。
(10)减少有噪音的冷水流量和循环空气，即减少水泵和空调机组的振动和噪音。
(11)使用寿命长。
劣势
(1)对于冰蓄冷系统，其运行效率会降低。
(2)冷藏设备成本及其占用空间增加。
(3)增加水管和风管的保温费用。
(4)冰蓄冷空调系统制冷机组的性能系数(COP)会降低。
运营策略
所谓运行策略，是指根据设计周期(如设计日或设计周)的负荷和特性，并根据电费结构等条件，对蓄冷系统进行的最优运行安排。一般可以概括为全部冷藏策略和部分冷藏策略。
工作模式
蓄冷系统的工作模式是指系统是充冷还是供冷，供冷时蓄冷装置和制冷机组是独立工作还是共同工作。蓄冷系统需要在指定的模式下运行，以满足冷负荷的要求。常用的工作模式如下:
(1)机组制冰模式
(2)同时制冰和制冷模式
(3)单冰箱制冷模式
(4)单一融冰冷却模式
(5)冰箱和融冰同时提供冷却
冷却供应
在这种工作模式下，冰箱和储冰装置同时运行，以满足制冷需求。根据部分蓄冷运行的策略，在炎热季节需要这种工作模式来满足制冷要求。工作模式分为机组优先和融冰优先两种情况。
单元优先级
返回的热乙二醇溶液经制冷机预冷后，流经冰蓄冷装置融化并冷却至设定温度。
融冰优先
从空调负荷端回流的热乙二醇溶液先被冰蓄冷装置冷却到一定的中间温度，再被制冷机冷却到设定温度。
产品分类
冰蓄冷空调制冰机由冰球制冷、钢卷内(外)融冰、冰浆、冰芯等多种制冰方式组成
过程选择
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冰蓄冷空调系统运行时，冰箱可以有两种运行工况，即蓄冰工况和制冷工况。在蓄冰工况下，经制冷机冷却的低温乙二醇溶液进入蓄冰槽的蓄冰换热器，蓄冰槽中的静水被冷却冻结成冰。当冰蓄冷过程完成后，整个冰蓄冷设备的水将基本完全冻结。融冰时，系统返回的温热乙二醇溶液经板式换热器换热后进入冰蓄冷换热器，降低乙二醇溶液的温度，然后送回负荷端，满足空调冷负荷的需要。
乙二醇溶液系统有两种工艺:并联工艺和串联工艺。
平行工序
在这个过程中，冰箱和蓄冰槽在系统中是并联的，当负荷最大时，它们可以共同提供冷却。同时，该工艺可用于蓄冷、蓄冷供冷、单溶冰冷却、冷却器直接冷却。
串行流
即过程中制冷机和蓄冰槽串联，用一套循环泵维持系统中的流量和压力，供给空调所需的基本负荷。串流配置控制得当，各种工况也可以切换。
并联过程在充分发挥冰箱和蓄冰槽的制冷能力方面有很好的平衡。夜间蓄冷时，只需开启小功率的一级泵，更加节能，操作灵活。串联流系统简单，冷量恒定，适用于较小工程和大温差冷却系统。
选模式
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除了空调制冷，其余时间全部用于冷藏，可以把主机的容量降到最低。
冷库比例的确定是一个非常重要的环节。一般几个典型值(如30%等。)在方案设计中进行初步选择，并根据当地的电力政策、初期投资和运行费用等因素最终选择较好的比例值。
储冰罐
储冰罐的容量
q′= N2 * q * T2
板式换热器的选择
f = Q/(K×δTM)
式中，q为总换热量；k是传热系数；δTM是对数平均温差；
水泵
在冰蓄冷系统中，由于乙二醇价格较高，对水泵的密封性能要求较高。一般建议使用带机械密封的水泵，可以减少或几乎不漏液。
泵的选择:根据工艺，确定各种工况下的最大阻力和流量；为了节约能源，尽量选择多台泵。
本工程采用平行流，主泵流量= q/c×δt。
压头P(估算)=P主机+P蓄冷罐+P管道+P阀门。
压头P=P换热器+P蓄冷罐+P管道+P阀门。
水泵选型后，需要配合自控专业检查各种工况下的流量和阻力分布，三通阀的调节能力是否能满足工况要求。
考虑因素
a)采用主机上游串联系统，主机上游回水先流经主机，使主机在较高温度下运行，提高了压缩机的效率，降低了能耗。
B) FAFCO标准储冰罐。FAFCO标准蓄冰槽具有以下优点:保证导热性，彻底消除腐蚀隐患，重量轻；采用不完全冷冻法可以提供稳定的低温冷媒，降低循环水泵的流量和相应管道的直径，减少初投资；外部结冰，无内应力，使用寿命长；传热面积大，冻融速度稳定；结冰厚度薄，制冷主机运行效率高。
C〕设计日采用主机优先模式，主机始终满负荷运行，机组利用率高，主机和蓄冷盘管容量最小，投资最经济。
d)所有泵均为进口优质产品，变频运行。整个制冷期间，大部分时间是部分负荷，泵通过无级调速和变频，节能效果明显。
系统索引
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蒸发温度
蓄冷空调系统，尤其是冰蓄冷空调系统，在蓄冷过程中一般会降低制冷机组的蒸发温度。从理论上讲，蒸发温度每降低1℃，制冷机组的平均耗电率就增加3%。因此，在配置系统和选择蓄冷设备时，应尽可能提高制冷机组的蒸发温度。对于冰蓄冷系统，影响制冷机组蒸发温度的主要因素是冰的厚度。冰的厚度越薄，制冷机组的蒸发温度越高，耗电量越少。但如果冰厚太薄，蓄冰设备盘管的换热面积会增大，水箱的容积也会增大。因此，应考虑经济厚度来控制制冷系统的蒸发温度。
冷藏能力
标称存储容量
标称库容是指冷藏设备制造商定义的冷藏设备的理论库容(一般大于净可用库容)。净可用蓄冷能力是指在给定的蓄冷释冷循环中，蓄冷设备在等于或小于可用冷源温度时所能提供的最大实际蓄冷能力。
可用存储容量
可用净库容占标称库容的百分比是衡量冷藏设备的一个重要指标。比率越大，蓄冷设备的利用率越高。当然，这个数值受蓄冷系统很多因素的影响，比如蓄冷系统的配置，设备的进出口温度等。对于冰蓄冷系统，这个值可以近似为冰的融化速率。
制冰/融化速度
制冰率(IPF)有两种定义，一种是在冰蓄冷系统中完成一个蓄冷循环时，冰在蓄冰容器中的水中所占的比例，另一种是蓄冰槽中的制冰容积与蓄冰槽容积的比值。融冰率是指在完成一个融冰释冷循环后，储冰容器内融冰的百分比。制冰率和融冰率是评价冰蓄冷系统中蓄冰设备的两个非常重要的数值。冰的融化速度与系统的配置有关。对于串联制冷机组下游的系统，冰蓄冷设备的融冰速率更高。反之，则更低。平行系统的熔化速度介于两者之间。
特点
通常情况下，蓄冷系统的蓄冷温度取决于蓄冷速率和蓄冷罐此时的状态特征。对于外融冰系统，是指内管壁上的冰量。对于蓄冷时间较短的冰蓄冷系统，一般需要较高的蓄冷速率，即采用较低的(平均)蓄冷温度蓄冷；反之，蓄冷速度慢，蓄冷温度高。一般来说，冷藏设备制造商可以提供各种冷藏率下的最低冷藏温度。对于蓄冷设备，如集装箱式、优盐式等，在蓄冷过程的前期会发生过冷现象，这种现象只有在蓄冷设备已经放冷且内部没有残留冰的情况下才会发生，其结果是降低蓄冷初期的传热速率。添加成核剂可以减少过冷现象。根据国外资料，一种专利的成核剂可以将过冷度限制在-3℃ ~-2℃。
对于冰蓄冷系统，在放冷周期内，如果放冷温度保持不变，放冷会逐渐减少；或者当放冷速率保持不变时，放冷温度会逐渐升高。这对于完全冷冻和集装箱式的冷藏设备尤为明显，因为盘管外和冰球内的冰大部分是通过一层水进行热交换而融化的，热交换面积是动态变化的；对于制冰滑下式和制冷剂盘管式蓄冷设备，温水与冰直接接触融冰，放冷温度保持相对稳定。
实际上，蓄冷设备很少保持放冷速率恒定，实际放冷速率取决于空调负荷曲线，尤其是最后几个小时的空调负荷值最为重要，它决定了放冷周期的最大放冷温度值。因此，对于同类型的蓄冷设备，在实际冷却速度下保持恒定冷却温度的时间越长，设备的性能越好。
占用空间
蓄冷设备的占用空间是业主和设计者的重要考虑因素，尤其是在高层建筑较多的城市地区。有时为了增加车位，会放弃蓄冷空调系统。因此，蓄冷设备单位可用库容所占的体积或面积是衡量蓄冷设备的重要指标，应优先考虑占用空间少、布局灵活的蓄冷设备。
热损失
设计蓄冷罐时，应注意:罐必须有足够的强度，以克服水、冰水混合物或其他冷介质的静压力，并对罐进行防腐防水处理，防止水的蒸发。对于埋地式蓄冷罐，罐体还必须承受罐体周围土壤和地表水的压力。一般蓄冷罐每天的能量损失为L-5%，其数值取决于罐的面积、传热系数和罐内外温差。地埋式蓄冷罐的设计必须考虑冷却损失，传热系数通常为0.58 ~ 1.9W/m2.k..罐体的材料可以是钢结构、混凝土、玻璃钢或塑料。
安全
蓄冷空调系统主要用于商业建筑，尤其是人口密集地区。首先要考虑系统的安全性。通常冷藏设备的维护量很小，如内融冰式、集装箱式、优盐式等。但是，对于制冷剂盘管系统，由于制冷剂直接在蓄冷设备中蒸发，蒸发面积大，对制冷剂的需求量大，所以蓄冷设备的安全性和可靠性非常重要。要重视制冰滑和冰晶冷藏设备的机械维护。
生活
一般常规空调系统的使用寿命是15-25年，冷库设备的使用寿命也要有限制，至少要15年才能保证设备的可靠性。例如，对于高级盐系统，其使用寿命周期应该大于3000次，并且仍然保持系统的原始标称制冷量和净可用制冷量。
经济
蓄冷空调系统的初投资通常高于常规空调系统，这就要求设计人员正确把握建筑空调负荷的时间变化特性，确定合理的蓄冷设备及其系统配置，制定系统的运行策略，并进行准确的经济分析，使投资者能够以节约用电的形式在短时间内收回多余的投资。一般来说，在一个设计好的冷藏系统中，它可以通过每单位可用存储容量的成本来衡量。此外，冷藏系统的配置也影响冷藏设备的大小。
10，关于冰蓄冷中冷媒的选择；1)要求冷却液在工作温度下处于液态，没有相变。2)要求制冷剂的凝固温度至少比制冷剂的蒸发温度低4 ~ 8℃，标准蒸发温度高于制冷系统所能达到的最高温度。比热较大，在传递一定的热量时，可以减少冷却液的循环量，减少输送冷却液的泵的功耗，减少管道的消耗，从而提高循环的经济性。另外，当一定量的流体携带一定量的热量时，较大的比热可以减小传热的温差。3)较高的导热系数可以增加传热效果，减少换热设备的传热面积。4)粘度要小，以降低流阻和泵功率。5)要求化学性质稳定。冷却剂在工作温度下不会分解；不与空气中的氧化物混合，不腐蚀设备和管道。感谢东华大学环境与工程学院的老师们提供信息。
发展状态
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在发达国家，60%以上的建筑已经采用了冰蓄冷技术。美国芝加哥一个城区供冷系统，600多万平米的建筑* * *有四个供冷站，城市提供集中供冷。其中，芝加哥城市供冷的3号冷站蓄冰量为654.38+0.25万吨时，电力负荷为438 MW，日制冰量为4700吨。从美国、日本、韩国等国家的应用来看，冰蓄冷技术可以广泛应用于空调负荷集中、峰谷差大、建筑相对集中的地区。目前，我国每年新建建筑面积约20亿平方米，其中8-9亿平方米为城市新建住宅和公共建筑，这为冰蓄冷技术的推广应用提供了巨大的市场。中国每年新建的公共建筑面积约为3亿平方米。例如，30%的新建公共建筑采用冰蓄冷空调系统，每年可节电6543.8+0.5亿千瓦时。