蓄冷空调系统基础知识讲解PPT课件68页

b.在该运行策略下，系统满足电力的峰值需求， 制冷机组在白天运行—定的电功率下供冷， 不足的冷负荷由蓄冷装置供应，晚间蓄冷时 的机组运行容量大于白天。
c.总之，以上的运行策略，是指制冷机组和蓄 冷装置在电力高峰供冷时，考虑如何才能更 经济。
d.一般情况下，部分蓄冷策略的经济性较好， 应用得较为广泛。尽管其“移峰”能力不如 全部蓄冷策略高，但初投资较低，易为用户 接受。
b.缺点：连接方式使冷冻水的出口温度和出水 量的控制变得相当复杂，往往难以保持恒定， 浪费能量。
图2-14 主机与蓄冰槽并联示意图
并联
工况 蓄冰
阀 阀 阀 阀 阀 制冷机水
V V2 V3 V V 温
1
4 5 供水 回
水
蓄冰槽水 温
供 回水 水
概念：
（1）制冰率IPF（Ice Packing Factor ）：是 指蓄冷槽中制冰量与制冰前储槽内水量的体 积百分比。
（2）△tw：为利用温差，分别为5、10、15、 20、 25℃。
（3）Vi／Vw：冰蓄冷槽容积Vi与水蓄冷槽容积
Vw之比。
（4）冷损失：由于蓄冷槽的温度低于周围空气 温度，而散失到周围环境中去的冷量。
b.温差为11℃时，蓄冷槽体积：0.086m3／kWh
(4)适用于： a.现有常规制冷系统的扩容或改造，可不增加
或少增加制冷机组容量，提高制冷能力。
b.可利用消防水池、水箱作为蓄水容器，降低 系统初投资，提高经济性。
2.冰蓄冷：利用冰的相变潜热进行冷量的储存。
由于O℃时冰的蓄冷密度达334kJ／kg，故储 存同样多的冷量，所需体积比水蓄冷小得多。
(2)气体水合物蓄冷是一种新兴蓄冷空调技术， 但该方法还有一系列问题有待解决，离工程 实用还有一段距离。
1.4.2蓄冷系统分类及其工作原理
1.蓄冷系统分类
按蓄冷装置结构形式可分为盘管式、板式、 球式、冰晶式和冰片滑落式等几种形式。
(1)水蓄冷系统
a.水蓄冷是利用冷冻水储存在储槽内的显热进 行冷量储存，即夜间制出4~7℃的低温水供白 天空调用，该温度适合于大多数常规冷水机 组直接制取冷水。
可见，冰蓄冷比用水蓄冷其蓄冷槽容积大幅 度减小。冰蓄冷槽的体积取决于槽中冰水百 分比，一般蓄冷槽体积为0.02~0.025m3／kWh。
（6）优点：
a.用冰蓄冷的空调系统，水温稳定，不易波动， 因为蓄冷槽在融冰放冷时为一恒温相变过程。
b.冰蓄冷槽的冷损失减小。其值与蓄冷槽的表 面积，与周围空气温度差，蓄冷槽隔热材料 的种类、厚度、结构以及蓄冷时间长短有关。
b.供、回水温差为8℃左右，为防止储槽内冷水 与温水相混合，引起冷量损失，可在储槽内 采取如下措施：①分层化；②迷宫曲板；③ 复合储槽等。
(2)盘管外蓄冰系统
a.是空调系统中常用蓄冰方式，即冰直接冻结 在蒸发盘管上，盘管伸人蓄冰槽内构成结冰 时的主干管。
b.蓄冷装置充冷时，制冷剂或乙二醇水溶液在 盘管内循环，吸收储槽中水的热量，直至盘 管外形成冰层。
2.蓄冷系统：包含了蓄冷设备、制冷设备、连接 管路及控制系统。
3.蓄冷空调系统：蓄冷系统与空调系统的总称。
1.4.1各种蓄冷空调方式
按储能方式可分为：显热蓄冷和潜热蓄冷。
按蓄冷介质可分为：水蓄冷、冰蓄冷、共晶 盐蓄冷和气体水合物蓄冷四种方式。
1.水蓄冷：利用水的显热进行冷量储存。 具体来讲，就是利用4℃~7℃的低温水进行蓄冷。
图2-5 冷负荷需求曲线
电能需求曲线
电能需求曲线分析
从电能需求曲线中可以看到: 一天中冷量需求的高峰持续的时间并不
长，为了满足最大需求冷量就要求制冷 机组的制冷量达到最大需求冷量。这样 就需要大制冷量的机组，而如果采用冰 蓄冷系统就不需要采用那么大冷量的机 组，这既节省了在制冷机组上的投资， 也可使机组全天均匀平稳的运行。
(1)优点：投资省，技术要求低，维护费用少， 可用常规制冷机组，且冬季可以用于蓄热。
(2)缺点：水的蓄冷密度低，只能利用8℃温差， 故系统占地面积大、冷损耗大、防水保温麻 烦等。
(3)空调水蓄冷系统的设计，应异于常规空调系 统的设计，尽可能提高空调回水温度，减少 蓄冷水槽的体积。
a.温差为8℃时，蓄冷槽体积：0.118m3／kWh;
（1）按负荷均衡蓄冷：是指制冷机组全天24小
时满负荷或接近满负荷运行。
a.当冷负荷低于制冷机生产的冷量时，多余的 部分储存起来；
b.当冷负荷超过机组容量时，多出的需求由蓄 冷来满足。
(2)按电力需求限制蓄冷：
a.在高峰期，电力公司对用户提出限电要求， 用户必须将制冷机组在较低的容量下运行， 这就是限定需求策略。
(TIME)
2.全部蓄冷策略：蓄冷时间与空调时间完全错 开，在夜间非用电高峰期，制冷机进行蓄冷， 当蓄冷量达到空调所需的全部冷量时，制冷 机停机；在白天将冷量转移到空调系统，此 期间制冷机不运行。
（1）全部蓄冷时，蓄冷设备承担空调所需的全 部冷量，故蓄冷设备的容量较大。
（2）适用于：白天供冷时间较短的场所或峰谷 电差价很大的地区。
(4)缺点：虽然其相变温度较高，但由于蓄能密 度低、设备占地面积大，对设备要求较高， 所以推广应用受到一定限制。
4.气体水合物蓄冷：在—定温度和压力下，水 能在某些气体分子周围形成坚实的网络状结晶
体。在水合物结晶时释放出固化相变热。
(1)气体水合物蓄冷在20世纪80年代由美国橡树 岭 国 家 试 验 室 开 始 研 究 ， 以 Rll、R12 等 为 工 质。
d.盘管一般为钢制蛇形盘管，储槽为矩形钢制或混凝土 结构。
图2-3盘管外融冰结构示意图
外融冰：
优点
– 空调回水与冰直接接触，换热效果好，取冷快 – 不需要二次换热装置
缺点
– 蓄冰槽的蓄冰率低，蓄冰槽容积大 – 盘管外表面结冰不均匀，易形成水流死角 – 需要采取搅拌措施，促进冰的均匀融化
②盘管内融冰： a.从空调流回的回水通过盘管内循环，由管壁
(1)蓄冷介质:是由无机盐、水、成核剂和稳定 剂组成的混合物，目前应用较广泛的是相变 温度约8℃~9℃的共晶盐蓄冷材料，其相变潜 热约为95kJ／kg。
(2)一般来讲，共晶盐蓄冷槽的体积比冰蓄冷槽 大，比水蓄冷槽小。
(3)优点：相变温度较高，可以克服冰蓄冷要求 很低的蒸发温度的弱点，并可以使用普通的 空调冷水机组。
④分时蓄冷：由于电费分时计价，一天中可 以在电费低谷期储存冷量，而在用电高峰期 释放冷量(冷机不开)。
⑤应急冷源：当主要制冷系统出现问题时， 它可以起替代作用，定期补充储存能量以弥 补冷耗。
1.5.2 蓄冷系统常见工作流程及特点
系统流程：主机与蓄冰槽串联和并联两种。
1.并联流程：主机与蓄冰槽并联。 a.优点：可以兼顾压缩机与蓄冰槽容量和效率。
圆形盘管蓄冷装置
外部溶冰方式 内部溶冰方式
①盘管外融冰：
a.由温度较高的回水或载冷剂直接进入结满冰的盘管外 储槽内循环流动，使盘管外表面的冰层逐渐融化。
b.由于空调回水可与冰直接接触，因而融冰速率高，放 冷温度为1℃ ~ 2℃，充冷温度为-4℃ ~ -9℃。
c.为防止盘管外结冰不均匀，在储槽内设置了水流扰动 装置，用压缩空气鼓泡，加强水流扰动，使换热均匀。
图2-8 全部蓄冷策略运行安排图
图2-9 全部蓄冷策略系统循环图
3.部分蓄冷策略：是在夜间非用电高峰时制冷 设备运行，储存部分冷量，白天空调期间一 部分空调负荷由蓄冷设备承担，另一部分则 由制冷设备承担。
部分蓄冷比全部蓄冷制冷机利用率高，蓄冷 设备容量小，是一种更经济有效的负荷管理 模式。
在空调工程中，选用蓄冰和低温送风系统 相结合的蓄冷、供冷方式，可节省初投资、运
行费用，已成为建筑空调技术的发展方向。
(8)缺点： a.制冷机组的蒸发温度降低，使压缩机性能
系数(COP值)减小；
b.空调系统设备与管路比水蓄冷空调系统复 杂；对常规空调系统改造，用冰蓄冷困难较 大。
3.共晶盐蓄冷:是利用固液相变特性蓄冷的另一 种形式 。
图2-6 夜间制冷蓄冷Байду номын сангаас程
图2-7 白天融冰放冷过程
1.5 蓄冷系统的运行策略及工作流程
1.5.1蓄冷系统的运行策略
1.运行策略：是指蓄冷系统以设计循环周期(如 设计日或周等)的负荷及其特点为基础，按电 费结构等条件对系统以蓄冷容量、释冷、供 冷或制冷机组共同供冷作出最优的运行安排。
包括：全部蓄冷策略和部分蓄冷策略 。
缺点
– 空调回水与冰间有很薄的水层，融冰换热热阻较大。 – 多采用细管、薄冰层蓄冰。
2.蓄冷系统工作原理
a.众所周知，建筑物空调的负荷分布是很不均 匀的。在8：00~18：00为空调开机时间，其 它时间为空调关机时间。
b.常规空调时，制冷机的选择必须满足峰值负 荷，即Qm=1000kW，而采用蓄冷系统则可充分 利 用 夜 间 时 间 ， 由 原 来 lOh 工 作 时 间 延 长 到 24h，制冷机组装机容量降到Qx=300kW。
c.以盘管式蓄冷系统为例，阐明蓄冷空调系
统的工作原理。
蓄冷过程：夜间，乙二醇载冷剂通过冷水机组 和冰筒与旁通构成蓄冷循环，经盘管将冷量转 移给冰筒内的水，使水结冰。
融冰放冷过程为：白天，载冷剂液体经蓄冰筒 及并联旁通，通过设定出水温度调节阀控制蓄 冰筒流量与并联旁通流量的比例，确保出水温 度为给定的值，然后经换热系统将冷量直接送 人空调使用。
6.其它运行策略：
①夜间有少量供冷负荷：在这种情况下，制 冷机组在夜间充冷并同时供冷。
②夜间有—定量的供冷负荷：通常针对夜间 这部分负荷，选择单独的制冷机组，单独连 续直接供应，这部分负荷称为基本负荷量。
③空调淡季放冷：按空调旺季设计的蓄冷系 统，在空调淡季易转为全部蓄冷或一天中分 时段蓄冷，更大地节省运行费用。