冰蓄冷空调讲义
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液态温度下降到凝固点时不结晶，而到凝固点 以下某一温度时才结晶，即为过冷现象。 ⊿T过冷度 纯水冻结点0℃ 形成冰核 继而冰 一般水的过冷温度为5℃ 希望：提高成核温度，减少过冷度。一般加入 成核剂。不同的成核剂配方效果不同，正在研 究阶段 危害性：T0降低，COP变小。每降1℃，耗电增 3～4％
六、冰蓄冷空调技术类型 1.冰球式（Ice Ball）
C 容量少 每台35～530kW
D 易积成冰块
8.优态盐Eutectic Salt 共晶盐
从理论上讲，高温相变材料可在任何温度下进 行相变，非常适用于蓄冷空调系统
蒸发温度低 三级离心机和螺杆机 板式换热器
上海及全国绝大多数都是 活塞式压缩制冷机，所以 优态盐克服这一大缺点
任何事物都有其相反的一面：层化现象、可靠 性、稳定性、经济性、耐久性等技术难题
三、常规空调四个循环
四、冰蓄冷空调的不冻液循环。
蒸发器
冷剂循环
桶
冷冻水
第二章 冰蓄冷空调技术
一、物质相变及其特点
三种物质：固、液、汽 相变一般是等温或近似等温过程，吸收或释放 能量 固→液→汽 吸热 固←液←汽 放热 以水为例： 固液 融解热：80kcal/kg (1atm,0℃) 冰蓄冷 液汽 汽化热：539kcal/kg (1atm,0℃) 制冷热泵
Q2——总蓄冰冷量，kcal
四、蓄冷效率Storage Efficiency
用以应付空调负荷的融冰能量除以制冰蓄冷 的能量值 SE E1 100 %
E2
E1——用于空调负荷的融冰能量，kcal E2——用于制冰蓄冷的能量，kcal
三、四有些不同，但也有通用
五、过冷现象 supercooling
二、蓄冰率（IPF）
A IPF V1 100 % V1——蓄冰V槽2 内冰占有的容积，m3 V2——蓄冰槽有效容积，m3
一般用它来决定蓄冰槽的大小。一般IPF＝20～70％ B 另一种叫制冰率IPF。蓄冰槽中水的最大制冰量占全水
量的百IP分F比。M通1 过1它00可%以了解结冰多少，30～95％
死角现 象严重
4.冰盘管式Ice on Coil
A 外融冰 External Melt Ice on Coil Storage Systems
外融冰以美国BAC公司为代表 a.释冷量大小：回水温度高低
回水量大小 b.低温水温度高低—与水流速、融冰时间长短有关 c.释冷和蓄冷效果好坏—结冰和融冰均匀性有关
结冰密度如果不均匀，则融冰释冷时会产生死 角。阻力小的地方流过回水。一般设置空气搅 拌器。压缩空气送入底部小孔，利用空气浮力 使大量气泡升起而搅动水流。在结冰时 ①水的搅动能使槽内水温快速均匀降低，使冰
厚度趋于一致 ② 释冷时，水温分布均匀，加速融冰 ③ 快结束时，冰厚小，避免水短路
思考：为什么制冰率50％左右？
M2
M1——蓄冰槽内水的最大制冰量，kg M2——蓄冰槽中全水量，kg C 美国以无效空间比来表示 Void（space） Ratio
IPF＝1-Void Ratio
三、融冰效率 Discharge Baidu Nhomakorabeafficiency
用于空调负荷的融冰冷量占总蓄冰冷量的比
例
DE Q1 100 %
Q2
Q1——用于空调负荷的融冰冷量，kcal
以法国西雅特亚公司为代表
乙二醇 水溶液 -6℃时结冰 12℃时融冰
2.冰球装置的蓄冷特性
短时间内达到最大蓄冷量，乙二醇水溶液温 度下降，流量增大。冰厚加大，热阻加大。 冰厚减小才能达到要求，但耗电增加（-2～3℃过冷度） 低温：二次冷媒－乙二醇 结冰：-3℃—-6℃ 融冰：0～6℃
讨论： 0～25％ 刚开始 温度降低 25～75％ 稳定 结冰 75～100％ 温度降低
制冷机是经过特殊设计的。乙二醇水溶液经 过蒸发器被冷却到冻结点温度以下，乙二醇 水溶液产生非常细小的而且比较均匀的冰晶， 直径100um的冰晶与乙二醇水溶液在一起，形 成泥浆状的物质，故称为冰泥
特点：
A．冰晶直径小，传热面积大， 融冰释冷速 率增大
盛优态盐容器要求：
A．足够强度，保持形状不变，优态盐相变时， 密度变化，材料禁得起这种压力周期性变化 影响
B．密封度好：优态盐与空气接触会吸收水分， 同时有的会氧化失去水分，这样失去蓄能的 能力
C．容器壁有较好的传热性能，通过其和水进 行热交换的
D．提供较大的传热面积
9.冰晶或冰泥式Crystal or Ice Slurry
6.盘管和冰球比较
目前世界上大型工程都是以这两种形式为主，各 有优缺点 球破系统不会被破坏，但盘管裂开会影响系统 冰球释冷速度不稳定，适用型广，如火车和汽车 冷藏
7.制冰滑落式
空调工况下运行时，10、7关，6、9开，2℃左右冷冻水
制冰滑落式特点
A 片状冰表面积大， 热交换性能好， 释冷速率大
B 制冷率小， 50％以下
3.冰球装置的释冷特性
不断融化，冰与壳体传热面积随之减小，另 一部分则靠对流传热。释冷温度不变，释冷 速率下降。要保持释冷速率不变，释冷温度 升高，详见图。 上述两点都是随空调负荷变化而变化的。而 空调负荷也是变化的。所以释冷量必须符合 这一要求。
讨论：
0～75％ 温度平稳 （潜）
75 ～ 100 ％ 温度升高 迅速
层化现象：饱和状态融解时，一部分无机盐会 沉淀在容器底部，而相应的使另一部分液体浮 在容器的上方。 如不克服，几千次相变后，损失40％的融解热
影响层化的因素：容器的材料、形状、厚度， 优态盐的种类及核化方法等
蓄冷槽蓄冷的冷水温度一般4～6℃，离开时 首先8.3℃，结束时为7℃，然后降至4.5℃。
出水温度随释冷过程逐渐升高，开始7℃ ， 冷量足，提供较低出水温度，以后出水温度 逐渐上升至10℃。
B．内融冰Internal Melt Ice on Coil Storage Systems
美国 Calmac 螺旋形盘管 12mm
完全冻结式（Total Freeze up）
Fafco U形盘管 10mm
BAC
蛇形盘管 23mm
水 水 水
冰 盘管
乙二醇水溶液
融冰后期
C．内融冰和外融冰比较 a.外融冰一般不要板换 b.内融冰制冰率大（95％），而外融冰50％以 内
六、冰蓄冷空调技术类型 1.冰球式（Ice Ball）
C 容量少 每台35～530kW
D 易积成冰块
8.优态盐Eutectic Salt 共晶盐
从理论上讲，高温相变材料可在任何温度下进 行相变，非常适用于蓄冷空调系统
蒸发温度低 三级离心机和螺杆机 板式换热器
上海及全国绝大多数都是 活塞式压缩制冷机，所以 优态盐克服这一大缺点
任何事物都有其相反的一面：层化现象、可靠 性、稳定性、经济性、耐久性等技术难题
三、常规空调四个循环
四、冰蓄冷空调的不冻液循环。
蒸发器
冷剂循环
桶
冷冻水
第二章 冰蓄冷空调技术
一、物质相变及其特点
三种物质：固、液、汽 相变一般是等温或近似等温过程，吸收或释放 能量 固→液→汽 吸热 固←液←汽 放热 以水为例： 固液 融解热：80kcal/kg (1atm,0℃) 冰蓄冷 液汽 汽化热：539kcal/kg (1atm,0℃) 制冷热泵
Q2——总蓄冰冷量，kcal
四、蓄冷效率Storage Efficiency
用以应付空调负荷的融冰能量除以制冰蓄冷 的能量值 SE E1 100 %
E2
E1——用于空调负荷的融冰能量，kcal E2——用于制冰蓄冷的能量，kcal
三、四有些不同，但也有通用
五、过冷现象 supercooling
二、蓄冰率（IPF）
A IPF V1 100 % V1——蓄冰V槽2 内冰占有的容积，m3 V2——蓄冰槽有效容积，m3
一般用它来决定蓄冰槽的大小。一般IPF＝20～70％ B 另一种叫制冰率IPF。蓄冰槽中水的最大制冰量占全水
量的百IP分F比。M通1 过1它00可%以了解结冰多少，30～95％
死角现 象严重
4.冰盘管式Ice on Coil
A 外融冰 External Melt Ice on Coil Storage Systems
外融冰以美国BAC公司为代表 a.释冷量大小：回水温度高低
回水量大小 b.低温水温度高低—与水流速、融冰时间长短有关 c.释冷和蓄冷效果好坏—结冰和融冰均匀性有关
结冰密度如果不均匀，则融冰释冷时会产生死 角。阻力小的地方流过回水。一般设置空气搅 拌器。压缩空气送入底部小孔，利用空气浮力 使大量气泡升起而搅动水流。在结冰时 ①水的搅动能使槽内水温快速均匀降低，使冰
厚度趋于一致 ② 释冷时，水温分布均匀，加速融冰 ③ 快结束时，冰厚小，避免水短路
思考：为什么制冰率50％左右？
M2
M1——蓄冰槽内水的最大制冰量，kg M2——蓄冰槽中全水量，kg C 美国以无效空间比来表示 Void（space） Ratio
IPF＝1-Void Ratio
三、融冰效率 Discharge Baidu Nhomakorabeafficiency
用于空调负荷的融冰冷量占总蓄冰冷量的比
例
DE Q1 100 %
Q2
Q1——用于空调负荷的融冰冷量，kcal
以法国西雅特亚公司为代表
乙二醇 水溶液 -6℃时结冰 12℃时融冰
2.冰球装置的蓄冷特性
短时间内达到最大蓄冷量，乙二醇水溶液温 度下降，流量增大。冰厚加大，热阻加大。 冰厚减小才能达到要求，但耗电增加（-2～3℃过冷度） 低温：二次冷媒－乙二醇 结冰：-3℃—-6℃ 融冰：0～6℃
讨论： 0～25％ 刚开始 温度降低 25～75％ 稳定 结冰 75～100％ 温度降低
制冷机是经过特殊设计的。乙二醇水溶液经 过蒸发器被冷却到冻结点温度以下，乙二醇 水溶液产生非常细小的而且比较均匀的冰晶， 直径100um的冰晶与乙二醇水溶液在一起，形 成泥浆状的物质，故称为冰泥
特点：
A．冰晶直径小，传热面积大， 融冰释冷速 率增大
盛优态盐容器要求：
A．足够强度，保持形状不变，优态盐相变时， 密度变化，材料禁得起这种压力周期性变化 影响
B．密封度好：优态盐与空气接触会吸收水分， 同时有的会氧化失去水分，这样失去蓄能的 能力
C．容器壁有较好的传热性能，通过其和水进 行热交换的
D．提供较大的传热面积
9.冰晶或冰泥式Crystal or Ice Slurry
6.盘管和冰球比较
目前世界上大型工程都是以这两种形式为主，各 有优缺点 球破系统不会被破坏，但盘管裂开会影响系统 冰球释冷速度不稳定，适用型广，如火车和汽车 冷藏
7.制冰滑落式
空调工况下运行时，10、7关，6、9开，2℃左右冷冻水
制冰滑落式特点
A 片状冰表面积大， 热交换性能好， 释冷速率大
B 制冷率小， 50％以下
3.冰球装置的释冷特性
不断融化，冰与壳体传热面积随之减小，另 一部分则靠对流传热。释冷温度不变，释冷 速率下降。要保持释冷速率不变，释冷温度 升高，详见图。 上述两点都是随空调负荷变化而变化的。而 空调负荷也是变化的。所以释冷量必须符合 这一要求。
讨论：
0～75％ 温度平稳 （潜）
75 ～ 100 ％ 温度升高 迅速
层化现象：饱和状态融解时，一部分无机盐会 沉淀在容器底部，而相应的使另一部分液体浮 在容器的上方。 如不克服，几千次相变后，损失40％的融解热
影响层化的因素：容器的材料、形状、厚度， 优态盐的种类及核化方法等
蓄冷槽蓄冷的冷水温度一般4～6℃，离开时 首先8.3℃，结束时为7℃，然后降至4.5℃。
出水温度随释冷过程逐渐升高，开始7℃ ， 冷量足，提供较低出水温度，以后出水温度 逐渐上升至10℃。
B．内融冰Internal Melt Ice on Coil Storage Systems
美国 Calmac 螺旋形盘管 12mm
完全冻结式（Total Freeze up）
Fafco U形盘管 10mm
BAC
蛇形盘管 23mm
水 水 水
冰 盘管
乙二醇水溶液
融冰后期
C．内融冰和外融冰比较 a.外融冰一般不要板换 b.内融冰制冰率大（95％），而外融冰50％以 内