冰蓄冷设计

冰蓄冷设计说明

1.1设计概述

冰蓄冷空调是利用夜间低谷负荷电力制冰储存在蓄冰装置中，白天融冰将所储存冷量释放出来，减少电网高峰时段空调用电负荷及空调系统装机容量，它代表着当今世界中央空调的发展方向。

成都市电网分时电价表

2.2冰蓄冷系统方案设计

本工程是医药厂房，冷负荷集中在电力高峰时段和电力平峰时段，电力低谷时段，电力低谷时段空调系统根本没有冷负荷，且全年供冷期内负荷极不平衡，选择常规制冷主机设备容量大，且直接制冷的结果是制冷主机高价来制冷，低价电时段闲置，造成不必要的浪费。因此为了减少中央空调白天的用电峰值，充分利用峰谷电差价，大幅度地降低空调的运行费用，同时为了提高空调品质，本工程中央空调设计采用冰蓄冷中央空调系统。

·以上方式中使用最多的为：冰球（或蕊心冰球）和外融冰的盘管式蓄冰装置

·本工程采用外融冰钢制盘管冰蓄冷方式的冷源。

2)、部分（分量）蓄冰模式：如图2，部分（分量）蓄冰模式是指在夜间非用电高峰时制冷设备运行，蓄存部分冷量。白天空调高

蓄冰方式

动态制冰

静态制冷

冰浆（或冰晶）

片冰滑落式

盘管式蓄冰

封装冰

外融冰

冰球（或蕊心冰球） 外板

内融冰

峰期间一部分空调负荷（尖峰负荷）由蓄冷设备承担，另一部分则由制冷设备负担。在设计计算日（空调负荷高峰期）制冷机昼夜运行。部分蓄冷制冷机利用率高，蓄冷设备容量小，制冷机比常规空调制冷机容量小30-40%，是一种更经济有效的运行模式。根据以上分析考虑初期投资费用及机房占地，本工程冰蓄冷设计采用分量蓄冰模式。，本设计方案采用部分蓄冰模式

3.4蓄冰流程选择

3.4.1 蓄冰流程的选择

蓄冰空调系统在运行过程中制冷机可有两种运行工况，即蓄冰工况和放冷工况。在蓄冰工况时，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内，将蓄冰槽内静止的水冷却并冻结成冰，当蓄冰过程完成时，整个蓄冰设备的水将基本完全冻结。

融冰时，经板式换热器换热后的系统回流温热乙二醇溶液进入蓄冰换热器，将乙二醇溶液温度降低，再送回负荷端满足空调冷负荷的需要。

乙二醇溶液系统的流程有两种：并联流程和串联流程。a、并联流程：这种流程中制冷机与蓄冰罐在系统中处于并联位置，当最大负荷时，可以联合供冷。同时该流程可以蓄冷、蓄冷并供冷、单溶冰供冷、冷机直接供冷等。并联流程原理如图３。

b、串联流程：即制冷机与蓄冰罐在流程中处于串联位置，以一套

循环泵维持系统内的流量与压力，供应空调所需的基本负荷。串联流程配置适当自控，也可实现各种工况的切换。串联系统原理如图４：

并联流程在发挥制冷机与蓄冰罐的放冷能力方面均衡性较好，夜间蓄冷时只需开启功率较小的初级泵运行，蓄冷时更节能，运行灵活。串联流程系统较简单，放冷恒定，适合于较小的工程和大温差供冷系统。根据本工程的特点选择制冷主机与蓄冰槽串联流程。

融冰系统的选择

融冰系统分为内融冰系统与外融冰系统。

内融冰系统

蛇行盘管式内融冰蓄冰设备可以用于各种并、串联系统。由于其取冷水温低而稳定，往往将其用于主机上游的串联蓄冰系统。主机置于循环回路的上游，可提高主机的工作效率，仍可保证恒定的低温乙二醇出口温度，系统中水泵配置方便，水温控制效果好。

主机上游的串联系统存在四种运行工况：制冷机蓄冰、蓄冰槽供

冷、制冷机供冷、制冷机联合蓄冰槽共同供冷。

3.6 蓄冰空调的选型

除了空调供冷外，全天的其余时间全部用于蓄冷，这样可使主机的容量减少至最小值。

蓄冷比例的确定是非常重要的一个环节，在方案设计中一般先初步选择较典型的几个值（如30％等），经设备初选型，根据当地有关的电力政策并计算初投资、运行费、并考虑其它因素最后选定较佳的比例值。

由于仅有8h空调小时负荷超过峰值小时负荷的50％，故取白天制冷主机

主机选型

制冷主机容量

q=Q总/( T1++T2×n2)=1070/12+12*0.67=54KWh

冰蓄冷系统中，冷水机组要求能分别在两种工况下运行。

由于螺杆压缩机能达到较大的单级压缩比，在两种工况下运行较有利；并适合于长期连续运行，故我们决定选用日立双螺杆水冷式低温冷水机组制冷机组RCU40SCL2型一台。

蓄冰罐计算

蓄冰槽容量

Q′=n2*q*T2=0.67*54*12=434KWh

3.板式换热器选型

F=Q/(K×Δt m)

公式中Q为总换热量；K为换热系数；Δt m 为对数平均温差； F=163/( 4.5×3.3)=5.8M2

F总=F×1.1(附加系数)=6.38m2

选用一台PW55型，板片材质为不锈钢，换热面积6.38m2。3.6.3 水泵

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。一般建议采用带机械密封的水泵，可以减少漏液或几乎不漏液。

水泵选型：根据流程，确定满足各种工况下的最大阻力和流量；为达到节能的目的，尽量选用多台泵。

该工程采用并联流程，初级泵流量＝Q/C×Δt=100m3/h 扬程P(估算)=P主机+P蓄冷罐+P管道+P阀门

=8+2.5+2+5

=17.5(m)

次级泵流量=170m3/h

扬程P=P换热器+P蓄冷罐+P管道+P阀门

=10+2.5+2+10

=24.5(m)

水泵选型后，还需与自控专业配合，校核各工况下的流量和阻力分配，以及三通阀的调节能力能否满足工况要求等。

最后选定：

初级泵2台，流量110 m3/h，扬程24m,电机11Kw

次级泵2台，流量220 m3/h，扬程25m,电机22Kw

空调泵2台，流量 300 m3/h，扬程34m,电机55Kw , 一用一备冷却泵2台，流量 300 m3/h，扬程34m,电机55Kw, 一用一备

本系统设计时，在系统经济、可靠、稳定运行的前提下，考虑了以下几点，以节约初期投资及运行费用∶

a〕采用主机上游的串联系统，主机上游回水先流经主机，使主机在较高的温度下运行，提高了压缩机的效率，使能耗降

低。

b〕蓄冰装置发科（FAFCO）标准蓄冰槽。发科（FAFCO）标准蓄冰槽有以下优点∶在保证导热性能的同时，彻底杜绝腐

蚀隐患，重量轻；采用不完全冻结式，可提供稳定的低温载

冷剂，减小循环水泵的流量及相应管道的管径，降低初投资；

外结冰，无内应力，使用寿命长；传热面积大，结冰融冰速

率稳定；结冰厚度薄，制冷主机运行效率高。

c〕设计日联合供冷时，采用主机优先模式，主机一直满负荷