冰蓄冷空调系统原理

篇一：冰蓄冷空调系统原理及应用

冰蓄冷空调系统原理及应用

1、冰蓄冷空调系统原理及主要特点

冰蓄冷空调技术就是在夜间低电价时段(同时也是空调负荷很低的时间)采用电制冷机组制冷，将水在专门的蓄冰槽内冻结成冰以蓄存冷量；在白天的高电价时段(同时也是空调负荷高峰时间)停开制冷机组，直接将蓄冰槽内的冷能释放出来，满足空调用冷的需要。因为制冰、融冰转换损失的能量很小，而夜间制冷因气温较低可使效率更高，完全可以弥补蓄冰的冷能损失。

冰蓄冷空调系统具有以下主要特点：

(1)利用低谷段电力，具有平衡峰谷用电负荷，缓解电力供应紧张；

(2)冰水主机的容量减少，节省增容费用；

(3)总用电设施容量减少，可减少基本电费支出；

(4)利用低谷段电价的优惠可减少运行电费；

(5)冰水温可低至1～4℃，减少空调设备风管的费用；

(6)冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔容量减少；

(7)电力高压侧及低压侧设备容量减少；

(8)室内相对湿度低，冷却速度快，舒适性好；

(9)制冷设备经常在设计工作点上平衡运行，效率高，机器损耗小；

(10)充分利用24h有效时间，减少了能量的间歇耗损；

(11)充分利用夜间气温变化，提高机组产冷量；

(12)投资费用与常规空调相当，经济效益佳。

冰蓄冷空调技术在我国的应用将成为不可逆转的趋势。当然它也有一些缺点，如增加蓄冷池、水泵的输送能耗及增加蓄冷池等设备的冷量损失等。

2系统的组成及制冰方式分类

2.1系统组成

冰蓄冷空调系统一般由制冷机组、蓄冷设备(或蓄水池)、辅助设备及设备之间的连接、调节控制装置等组成。冰蓄冷空调系统设计种类多种多样，无论采用哪种形式，其最终的目的是为建筑物提供一个舒适的环境。另外，系统还应达到能源最佳使用效率，节省运转电费，为用户提供一个安全可靠的冰蓄冷空调系统。

2.2制冰方式分类

根据制冰方式的不同，冰蓄冷可以分为静态制冰、动态制冰两大类。此外还有一些特殊的制冰结冰，冰本身始终处于相对静止状态，这一类制冰方式包括冰盘管式、封装式等多种具体形式。动态制冰方式在制冰过程中有冰晶、冰浆生成，且处于运动状态。每一种制冰具体形式都有其自身的特点和适用的场合。

3运行策略与自动控制

3.1运行策略

与常规空调系统不同，蓄冷系统可以通过制冷机组或蓄冷设备或两者同时为建筑物供冷，用以确定在某一给定时刻，多少负荷是由制冷机组提供，多少负荷是由蓄冷设备供给的方法，即为系统的运行策略。蓄冷系统在设计过程中必须制定一个合适的运行策略，确定具体的控制策略，并详细给出系统中的设备是应作调节还是周期性开停。对于部分蓄冷系统的运转策略主要是解决每时段制冷设备之间的供冷负荷分配问题，以下为蓄冷系统通常选择的几种运行策略。

3.1.1制冷机组优先式

蓄冷系统采用制冷机组优先式运行策略是指制冷机组首先直接供冷，超过制冷机组供冷能力的负荷由蓄冷设备释冷提供。这种策略通常用于单位蓄冷量所需费用高于单位制冷机组产冷量所需费用，通过降低空调尖峰负荷值，可以大幅度节省系统的投资费用。

3.1.2蓄冷设备优先式

蓄冷设备优先式运行策略是指蓄冷设备优先释冷，超过释冷能力的负荷由制冷机组负责供冷。这种方式通常用于单位蓄冷量所需的费用低于单位制冷机组产冷量所需的费用。蓄冷设备优先式在控制上要比制冷机组优先式相对复杂些。在下一个蓄冷过程开始前，蓄冷设备应尽可能将蓄存的冷量全部释放完，即充分利用蓄冷设备的可利用蓄冷量，降低蓄冷系统的运行费用;另外应避免蓄冷设备在释冷过程的前段时间将蓄存的大部分冷量释放，而在以后尖峰负荷时，制冷机组和蓄冷设备无法满足空调负荷需要的现象，因此应合理地控制蓄冷设备的剩余冷量，特别是对于设计日空调尖峰负荷出现在下午时段时非

常重要。一般情况，蓄冷设备优先式运行策略要求蓄冷系统应预测出当日24小时空调负荷分布图，并确定出当日制冷机组在供冷过程中最小供冷量控制分布图，以保证蓄冷设备随时有足够释冷量配合制冷机组满足空调负荷的要求。

3.1.3负荷控制式(限制负荷式)

负荷控制式就是在电力负荷不足的时段，对制冷机组的供冷量加以限制的一种控制方法。通常这种方法是受电力负荷限制时才采用，超过制冷机组供冷量的负荷可由蓄冷设备负责。例如城市电力负荷高峰时段(上午8∶00~11∶00)，禁止制冷机组运行。

3.1.4均衡负荷式

均衡负荷式是指在部分蓄冷系统中，制冷机组在设计日24小时内基本上满负荷运行;在夜间满载蓄冷，白天当制冷机组产冷量大于空调冷负荷时，将满足冷负荷所剩余的冷量(用冰的形式)蓄存起来;当空调冷负荷大于制冷机组的制冷量时，不足的部分由蓄冷设备(融冰)来完成。这种方式系统的初期投资最小，制冷机组的利用率最高，但在设计日空调负荷高峰时段与当地电力负荷高峰时段是否相同时，即是否与当地电价低谷时段相重叠，如不重叠，则系统的运行费用较高。

3.2自动控制

蓄冷系统的控制，除了保证蓄冷和供冷模式的转换以及空调供水或回水温度控制以外，主要应解决制冷机组与蓄冷设备之间供冷负荷分配问题，特别是在部分负荷时，应保证尽可能地将蓄冷设备的冷量

释放完，即可采用融冰优先式运行策略，甚至可采用全蓄冷运行，即白天制冷机组停开，空调负荷全部由蓄冷设备满足。而在设计日空调负荷时，应采用制冷机组优先式运行策略，以保证逐时空调负荷要求。目前蓄冷系统的自动控制系统，大多采用以计算机技术的直接数字控制器与电子传感器及执行机构相结合的直接数字控制系统。制冷机组的蓄冷量是定量的输出，而蓄冷设备的释冷是总量的输出。如两者为串联时，控制系统较为简单，供水温度易保持恒定;而对于并联系统，供水温度控制较难，特别是在释冷融冰后期，蓄冷设备的出口温度在逐渐升高，与制冷机组出口温度相比很难保持恒定不变。为了使每天蓄冷设备冷量充分释放，保持较为恒定的供水温度，满足设计日空调负荷要求，通常利用计算机作为蓄冷系统的监控设备;并利用系统中设置的流量计、温度计反馈的信号，逐时监视蓄冷设备的内部状况;通过计算机对空调系统负荷的预测，以此制定蓄冷系统的运行策略是制冷机组优先式还是蓄冷设备优先式。

4、运行分析

冰蓄冷空调系统进行直供和蓄冷运行的对比测试，结果如下：

4.1每日峰、平、谷电时段及电价

峰电:8∶00~11∶00和18∶00~23∶00，电价为0.878元/kWh; 平电:7∶00~8∶00和11∶00~18∶00，电价为0.540元/kWh; 谷电:23∶00~次日7∶00，电价为0.224元/kWh。

4.2效益分析

篇二：冰蓄冷空调原理

冰蓄冷空调原理

冰蓄冷空调技术是指在用电低谷时用电制冰并暂时蓄存在蓄冰装置中, 在需要时( 用电高峰) 把。由此可以实现对电网的“移峰填谷”, 有利于降低发电装机容量, 维持电网的安全高效运行。

一、蓄冰空调系统组成部分

（1）制冷主机。

①作用：制冷主机（双工况机组）负责对载冷剂（乙二醇）降温，输出冷源。

②工作原理：制冷剂经过压缩机变成液态，在蒸发器气化吸热把冷量传递到盘管系统。

（2）蓄冷设备。

①作用：蓄冷设备（蓄冰罐、槽）主要功能是储存冷源并阻隔与外界冷热交换。 ②工作原理：蓄冰罐、槽外壁采用保温隔热材料层，隔绝与外界冷热交换，保持罐、

槽内的温度

（3）用户风机盘管系统。

①作用：把冷源送到需要制冷房间。

②工作原理：水经过换热板吸收冷量，经过冷冻泵输送到需要制冷的房间。

③④⑤⑥二、蓄冰空调系统工作原理

（1）制冷机组（双工况机组）运行，将载冷剂（20%浓度的乙二醇液）流经主机降温，再输送至蓄冰罐对

蓄冰罐中的水降温，降温一般降至-3℃左右，于此同时蓄冰罐的另一侧管道把乙二醇输送出，经过冷冻泵回流主机中，就这样低温的乙二醇对蓄冰罐的水进行循环降温。

（2）另一方面，经过主机降温的乙二醇液流经融冰式换热板，向风机盘管输送冷量，进入换热板前3.5℃，

通过换热板后载冷剂温度上升到10.5℃，载冷剂通过冷冻泵回流制冷机组。

三、夜间蓄冰

夜间，用户风机盘管系统停止运行，前段只运行工况机组，打开V3、V1节流阀，关闭V2、V4、V5节流阀，让-3~-3.5℃低温20%浓度的乙二醇溶液被主机运送到蓄冰罐，在蓄冰罐中吸收热量，然后通过冷冻泵回流工况机组，一直循环，让蓄冰罐中的水冰化90%以上， 白天高峰负荷时，储冰罐中0℃的水被输送到融冰板式换热器，换热后的高温水回流到储冰罐，被洒在冰上直接进行融冰，只要罐中有冰就可以一直保持出水温度在3.5℃左右，为融冰板式换热器的另一侧提供5-7℃的冷冰用于供冷

篇三：冰蓄冷空调系统原理及主要特点

慧聪暖通空调制冷网 1冰蓄冷空调系统原理及主要特点

冰蓄冷空调技术是指在用电低谷时用电制冰并暂时蓄存在蓄冰装置中，在需要时(如用电高峰)把冷量取出来进行利用。由此可以实现对电网的“削峰填谷”，有利于降低发电装机容量，维持电网的安全高效运行。

冰蓄冷空调系统具有以下主要特点：

(1)降低空调系统的运行费用。

(2)制冷机组的容量小于常规空调系统，空调系统相应的冷却塔、水泵、输变电系统容量减少。

(3)在某些常规空调系统配上冰蓄冷设备，可以提高30%~50%的供冷能力。

(4)可以作为稳定的冷源供应，提高空调系统的运行可靠性。

(5)制冷设备大多处于满负荷的运行状况，减少开停机次数，延长设备寿命。

(6)对电网进行削峰填谷，提高于电网运行稳定性、经济性，降低发电装机容量。

(7)减少发电厂对环境的污染。

2系统的组成及制冰方式分类

2.1系统组成

冰蓄冷空调系统一般由制冷机组、蓄冷设备(或蓄水池)、辅助设备及设备之间的连接、调节控制装置等组成。冰蓄冷空调系统设计种类多种多样，无论采用哪种形式，其最终的目的是为建筑物提供一个舒适的环境。另外，系统还应达到能源最佳使用效率，节省运转电费，为用户提供一个安全可靠的冰蓄冷空调系统。

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2.2制冰方式分类

根据制冰方式的不同，冰蓄冷可以分为静态制冰、动态制冰两大类。此外还有一些特殊的制冰结冰，冰本身始终处于相对静止状态，这一类制冰方式包括冰盘管式、封装式等多种具体形式。动态制冰方式在制冰过程中有冰晶、冰浆生成，且处于运动状态。每一种制冰具体形式都有其自身的特点和适用的场合。

3运行策略与自动控制

3.1运行策略

与常规空调系统不同，蓄冷系统可以通过制冷机组或蓄冷设备或两者同时为建筑物供冷，用以确定在某一给定时刻，多少负荷是由制冷机组提供，多少负荷是由蓄冷设备供给的方法，即为系统的运行策略。蓄冷系统在设计过程中必须制定一个合适的运行策略，确定具体的控制策略，并详细给出系统中的设备是应作调节还是周期性开停。对于部分蓄冷系统的运转策略主要是解决每时段制冷设备之间的供冷负荷分配问题，以下为蓄冷系统通常选择的几种运行策略。

3.1.1制冷机组优先式

蓄冷系统采用制冷机组优先式运行策略是指制冷机组首先直接供冷，超过制冷机组供冷能力的负荷由蓄冷设备释冷提供。这种策略通常用于单位蓄冷量所需费用高于单位制冷机组产冷量所需费用，通过降低空调尖峰负荷值，可以大幅度节省系统的投资费用。

3.1.2蓄冷设备优先式

蓄冷设备优先式运行策略是指蓄冷设备优先释冷，超过释冷能力的负荷由制冷机组负责供冷。这种方式通常用于单位蓄冷量所需的费用低于单位制冷机组产冷量所需的费用。蓄冷设备优先式在控制上要比制冷机组优先式相对复杂些。在下一个蓄冷过程开始前，蓄冷设备应尽可能将蓄存的冷量全部释放完，即充分利用蓄冷设备的可利用蓄冷量，降低蓄冷系统的运行费用;另外应避免蓄冷设备在释冷过程的前段时间将蓄存的大部分冷量释放，而在以后尖峰负荷时，制冷机组和蓄冷设备无法满足空调负荷需要的现象，因此应合理地控制蓄冷设备的剩余冷量，特别是对于设计日空调尖峰负荷出现在下午时段时非常重要。一般情况，蓄冷设备优先式运行策略要求蓄冷系统应预测出当日24小时空调负荷分布图，并确定出当日制冷机组在供冷过程中最小供冷量控制分布图，以保证蓄冷设备随时有足够释冷量配合制冷机组满足空调负荷的要求。

3.1.3负荷控制式(限制负荷式)

负荷控制式就是在电力负荷不足的时段，对制冷机组的供冷量加以限制的一种控制方法。通常这种方法是受电力负荷限制时才采用，超过制冷机组供冷量的负荷可由蓄冷设备负责。例如某城市电力负荷高峰时段(上午8∶00~11∶00)，禁止制冷机组运行。

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3.1.4均衡负荷式

均衡负荷式是指在部分蓄冷系统中，制冷机组在设计日24小时内基本上满负荷运行;在夜间满载蓄冷，白天当制冷机组产冷量大于空调冷负荷时，将满足冷负荷所剩余的冷量(用冰的形式)蓄存起来;当空调冷负荷大于制冷机组的制冷量时，不足的部分由蓄冷设备(融冰)来完成。这种方式系统的初期投资最小，制冷机组的利用率最高，但在设计日空调负荷高峰时段与当地电力负荷高峰时段是否相同时，即是否与当地电价低谷时段相重叠，如不重叠，则系统的运行费用较高。

3.2自动控制

蓄冷系统的控制，除了保证蓄冷和供冷模式的转换以及空调供水或回水温度控制以外，主要应解决制冷机组与蓄冷设备之间供冷负荷分配问题，特别是在部分负荷时，应保证尽可能地将蓄冷设备的冷量释放完，即可采用融冰优先式运行策略，甚至可采用全蓄冷运行，即白天制冷机组停开，空调负荷全部由蓄冷设备满足。而在设计日空调负荷时，应采用制冷机组优先式运行策略，以保证逐时空调负荷要求。目前蓄冷系统的自动控制系统，大多采用以计算机技术的直接数字控制器与电子传感器及执行机构相结合的直接数字控制系统。制冷机组的蓄冷量是定量的输出，而蓄冷设备的释冷是总量的输出。如两者为串联时，控制系统较为简单，供水温度易保持恒定;而对于并联系统，供水温度控制较难，特别是在释冷融冰后期，蓄冷设备的出口温度在逐渐升高，与制冷机组出口温度相比很难保持恒定不变。为了使每天蓄冷设备冷量充分释放，保持较为恒定的供水温度，满足设计日空调负荷要求，通

常利用计算机作为蓄冷系统的监控设备;并利用系统中设置的流量计、温度计反馈的信号，逐时监视蓄冷设备的内部状况;通过计算机对空调系统负荷的预测，以此制定蓄冷系统的运行策略是制冷机组优先式还是蓄冷设备优先式。

4工程运行分析

天津市节能技术服务中心于对天津市电力医院冰蓄冷空调系统进行直供和蓄冷运行的对比测试，结果如下：

4.1天津市电力公司公布的每日峰、平、谷电时段及电价

峰电:8∶00~11∶00和18∶00~23∶00，电价为0.878元/kWh;

平电:7∶00~8∶00和11∶00~18∶00，电价为0.540元/kWh;

谷电:23∶00~次日7∶00，电价为0.224元/kWh。

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4.2效益分析

电力医院工程于1999年竣工并投入使用，空调面积约5700m2，蓄冷系统选用2台螺杆式双工况制冷机组，单机空调工况制冷量70RT(246kW)，制冰工况制冷量47RT(165kW)。蓄冷系统由一个60m3蓄冰罐，内装STL-CO型冰球，3台溶液泵，冷却水系统，自控系统组成。蓄冷冷媒为乙二醇(25%)―――水溶液。

测试结果如下：

(1)蓄冷时间、蓄冷量:蓄冷时间7小时(晚11∶00~次日晨6∶00)皆为谷电时间。蓄冷量:1702.66kWh。

(2)第一周期，即蓄冷―――释冷运行方式。总耗电量1234.81kWh，电费合计420.33元，供出冷量1676.94kWh。

(3)第二周期，即直接供冷运行方式。总耗电量1159.78kWh，电费合计792.63元，供出冷量水1342.78kWh。

(4)第一周期方式与第二周期方式比较:耗电量增加75.03kWh，但电费节省372.3元/天。

5推广建议

冰蓄冷空调系统的适用场所:商场、宾馆、饭店、办公楼等冷负荷高峰和用电高峰基本相同，持续时间长的场所;体育馆、展览馆、影剧院等冷负荷大，持续时间短的场所;制药、食品加工、啤酒工业、奶制品工业等用冷量大，绝大多数空调负荷集中在白天的制造业;现有空调系统制冷能力已不能满足负荷需要，需要扩大供冷量的场所，这时可以不增加主机，改造成冰蓄冷空调系统最有利。

冰蓄冷空调有良好的节能环保效益，其技术运用了几十年，已经相当成熟、可靠。笔者对推行冰蓄冷空调提出如下建议:加强宣传、普及冰蓄冷空调系统相关知识;电力部门和建设部门联合推广试点示范工程;政府设立专项扶持基金、优惠贷款来鼓励企业采用冰蓄冷技术。在此基础上，政府制定相关政策，强制推广应用冰蓄冷空调。

小资料

我国将实行四大节能政策

在我国加快建设资源节约型社会过程中，国家主管部门将采取四大节能政策，以确保这一宏伟目标能够顺利实施。 相关阅读：

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1、通过调整产业结构促进节能。我国把转变增长方式作为经济发展的战略重点，严格控制高耗能、高耗材、高耗水产业发展，并根据资源环境承载能力，优化区域产业布局，实行优化开发、重点开发、限制开发和禁止开发的区别政策。

2、通过完善价格和财税体制促进节能。我国将继续充分发挥市场配置资源的基础性作用，加快推进资源性产品价格的市场化进程，建立反映资源稀缺程度的价格形成机制，并建立健全相关的财税政策体系，加快制定鼓励生产、使用节能产品、包括低油耗、小排量车辆的财税政策。

3、通过提高科技水平促进节能。我国将继续实施激励企业技术创新的财税政策，加强引进能源技术的消化、吸收和再创新力度，实施促进自主创新的政府采购，实施知识产权战略和技术标准战略，实施促进创新创业的金融政策，加速能源高新技术产业化和先进适用技术的推广。

4、通过加强管理促进节能。我国将抓紧制定和修订促进资源有效利用的法律法规，制定严格的高消耗、高污染行业准入标准，加快制定产品强制性能效标准，修订和完善主要耗能行业节能设计规范，尽快建立建筑节能标准

冰蓄冷工程设计经验总结

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1.蓄冰槽容量不宜过大，会使蓄冰槽因自重变形，必须增加槽的壁厚以及进行加固，还会给制作安装和运输带来困难，同时也增加了费用。在蓄冰槽的扩散管的排布上，会因扩散管的排布过密而浪费大量的空间，还会影响冻冰及融冰的效果。

2.冷冻站通常位于大厦的地下部分，而地下部分又往往是停车库、站房、办公集中的部位;使用面积非常紧张、造价昂贵;在蓄冰槽的设置及排布上应尽量使用可利用的空间位置。

3.乙二醇溶液100%的价格大约是7100元/吨，价格昂贵。在系统中，如果因为检修或系统渗漏会造成很大的不必要的经济损失，同时对环境造成污染。在施工中，管道及设备用设立牢固的支、吊架，同时系统应进行严格的严密性试验。如果有可能在乙二醇溶液充注前进行水溶液的试运转，观察整个系统的运转情况;及自控系统的测点及电动阀门的动作配合。

4.蓄冰槽在安装过程中,槽与下面的支撑必须进行隔冷处理,以免局部形成冷桥，槽的本体必须进行绝热保温设计以减少冷损失。乙二醇溶液在蓄冰过程中通常在-2.19℃/-5.56℃范围内，与周围环境的温差大;如果隔热效果不好，在平时的运行中会造成非常大的浪费。所以蓄冰

槽的本体的保温厚度应大于标准工况的冷冻水的保温厚度，保温层应严密尽量减少冷损失。

5.蓄冰槽无论是立槽还是卧槽在设计中必须考虑载冷剂（即 25%的乙二醇溶液）的分配均匀性。在槽的入口和出口设均流管。本工程采用了DN200 扩散管，均流管供、回各一根，在系统冻冰及融冰过程中流向相反。将载冷溶液均匀有效地传给槽内蓄冰球。

6.在蓄冰槽的设计中还考虑人孔以便填充球，在填充蓄冰球时，对高于 2M 的卧槽或立槽，应预先在槽中充入1/3槽的水以减少填球时的冲击使球均匀地填充（由于冰球的密度比水小，冰球浮于水面有利于冰球的扩散）;同时水不宜过多，不利于冰球填满整个冰槽（造成冰槽

底部无冰球）;槽的底部设卸球孔，也可作排污用。

7.在冰蓄冷系统流程中系统与用户的联接方式有直接连接（即整个系统全部充满乙二醇溶液）和间接连接（即乙二醇溶液系统仅限于一定范围内，通过板式换热器与二次水进行热交换）。本工程在设计中采用了间接链接，乙二醇溶液仅限于在制冷机房内循环；外部空调水系统仍是水系统。这种做法有两个好处:

A、乙二醇溶液仅限于制冷机房用，用量少;

B、减少在大楼内部存在因检修和维护造成乙二醇溶液泄漏的问题。

C、尤其是高层建筑能起到隔断高层建筑冷水系统静压以保护空调制冷主机;提高蓄冰系统安全系数，减少乙二醇溶液泄漏概率;减少设备及阀部件承压稀疏的作用。其代价仅仅是增加了一台热交换器。

8.本工程采用了部分蓄冰的控制策略而且是制冷机优先，这样制冷主机的容量可以大大减少，同事也减少了电力增容费，在负荷较低时尽量利用所蓄的冰。

9.在系统设计中还应考虑到:乙二醇溶液受球内介质相变时的影响而体积膨胀，在系统中他的相变膨胀量是 2%～9%。为此系统应设置膨胀水箱，而且还设置了溶液补给箱作为膨胀水箱外的溢流箱。在系统亏液或浓度降低时进行补液。 设置溶液补给箱有以下作用:

①既可方便地给系统补充乙二醇溶液，又便于检查乙二醇溶液浓度。

②当蓄冰球相变时，体积膨胀使膨胀箱中的溶液容纳不下而溢流至补给箱。

③在系统检修或维护中的补液及乙二醇液体的回收再利用，有利于减少运营成本，以环保要求。

10.冷系统的水处理乙二醇水溶液系统管路为防止腐蚀，需加防腐剂使钢管内形成保护膜，防腐剂须符合环保要求。

11.阀门的选择上应注意的问题：

①电动调节阀、开关阀门的密闭性能应严格要求统冻冰及融冰的过程中，乙二醇侧在一定阶段内会运行在-2.19℃/-5.56℃温度范围内，在板换的另一侧的冷冻水通常在7℃/12℃运行，如果板换的乙二醇侧关闭不严有泄漏，会造成板换冷冻水一侧结冰，冻裂设备。本工程采用KEYSTONE和SIEMENS的电动蝶阀。

②电动阀门的两侧应设置检修阀、旁通阀；以便系统检修，和人工手动运行。

③电动阀门必须有方便的手动调节装置。

12.设备投资及运行比较

①冰蓄冷系统冷冻站房初投资高于常规空调工况冷冻站房初投资；

②采用冰蓄冷空调系统可以节约运行费用；

③以空调设备运行年限20年计，蓄冰系统经济效益非常可观；

④系统的工作压力和温度较低，安全可靠。机组采用智能控制，实行远程监控，无须专人值守，便于管理。 ⑤采用蓄冰系统削峰填谷，可避免变压器夜间空载运行，减少不必要的损失。

⑥随着国家电力政策对削峰填谷的进一步倾斜鼓励用户使用蓄冷空调技术电力部门将采取一系列的优惠政策，用户将获得更大的投资收益。

⑦蓄冰系统作为相对独立的冷源，增加了集中空调系统的可靠性。

13.运行管理：

①乙二醇溶液的浓度的监测系统在运行时，乙二醇溶液会有部分变质和挥发。使乙二醇溶液的浓度降低，凝固点温度提高证冷水机组的防冻保护。在系统运行中要求管理人员定期检测乙二醇浓度的变化，及时进行补充。主要观测点：1.冷水机组出口处 2.板换乙二醇侧出水口3.蓄冰槽的泄水口 4.水泵的进水口。

②板换的冰冻保护统运行过程中，应严密监测板换冷冻水侧的运行情况。如发现水流速度过低，出口温度过低 以防止由于水温过低冷冻水侧的冻结， 从而损坏设备。

③冰球的保护行过程中，由于冰球完全封闭在槽体内。只能通过检测参数了解运行情况直观进行监测。 一旦冰球损坏，封装液体进入乙二醇溶液重降低抗冻能力。依靠简单的乙二醇补充是无法弥补的。所以在冰球的灌装中，应严格执行操作规程冰球的完好率。在冰球的选择上，应考虑到冰球的使用寿命及强度。

篇四：冰蓄冷空调系统原理及其技术

冰蓄冷空调系统原理及其技术、应用

1 冰蓄冷空调系统原理及主要特点

冰蓄冷空调技术是指在用电低谷时用电制冰并暂时蓄存在蓄冰装置中, 在需要时( 如用电高峰) 把冷量取出来进行利用。由此可以实现对电网的“削峰填谷”, 有利于降低发电装机容量, 维持电网的安全高效运行。

冰蓄冷空调系统具有以下主要特点:

(1) 降低空调系统的运行费用。

(2) 制冷机组的容量小于常规空调系统, 空调系统相应的冷却塔、水泵、输变电系统容量减少。

(3) 在某些常规空调系统配上冰蓄冷设备, 可以提高30%~50%的供冷能力。

(4) 可以作为稳定的冷源供应, 提高空调系统的运行可靠性。

(5) 制冷设备大多处于满负荷的运行状况, 减少开停机次数, 延长设备寿命。

(6) 对电网进行削峰填谷, 提高于电网运行稳定性、经济性, 降低发电装机容量。

(7) 减少发电厂对环境的污染。

2 系统的组成及制冰方式分类

2.1 系统组成

冰蓄冷空调系统一般由制冷机组、蓄冷设备( 或蓄水池) 、辅助设备及设备之间的连接、调节控制装置等组成。冰蓄冷空调系统设计种类多种多样, 无论采用哪种形式, 其最终的目的是为建筑物提供一个舒适的环境。另外, 系统还应达到能源最佳使用效率, 节省运转电费, 为用户提供一个安全可靠的冰蓄冷空调系统。

2.2 制冰方式分类

根据制冰方式的不同, 冰蓄冷可以分为静态制冰、动态制冰两大类。此外还有一些特殊的制冰结冰, 冰本身始终处于相对静止状态, 这一类制冰方式包括冰盘管式、封装式等多种具体形式。动态制冰方式在制冰过程中有冰晶、冰浆生成, 且处于运动状态。每一种制冰具体形式都有其自身的特点和适用的场合。

3 运行策略与自动控制

3.1 运行策略

与常规空调系统不同, 蓄冷系统可以通过制冷机组或蓄冷设备或两者同时为建筑物供冷, 用以确定在某一给定时刻,多少负荷是由制冷机组提供, 多少负荷是由蓄冷设备供给的方法, 即为系统的运行策略。蓄冷系统在设计过程中必须制定一个合适的运行策略, 确定具体的控制策略, 并详细给出系统中的设备是应作调节还是周期性开停。对于部分蓄冷系统的运转策略主要是解决每时段制冷设备之间的供冷负荷分配问题, 以下为蓄冷系统通常选择的几种运行策略。

3.1.1 制冷机组优先式

蓄冷系统采用制冷机组优先式运行策略是指制冷机组首先直接供冷, 超过制冷机组供冷能力的负荷由蓄冷设备释冷提供。这种策略通常用于单位蓄冷量所需费用高于单位制冷机组产冷量所需费用, 通过降低空调尖峰负荷值, 可以大幅度节省系统的投资费用。

3.1.2 蓄冷设备优先式

蓄冷设备优先式运行策略是指蓄冷设备优先释冷, 超过释冷能力的负荷由制冷机组负责供冷。这种方式通常用于单位蓄冷量所需的费用低于单位制冷机组产冷量所需的费用。蓄冷设备优先式在控制上要比制冷机组优先式相对复杂些。在下一个蓄冷过程开始前, 蓄冷设备应尽可能将蓄存的冷量全部释放完, 即充分利用蓄冷设备的可利用蓄冷量, 降低蓄冷系统的运行费用; 另外应避免蓄冷设备在释冷过程的前段时间将蓄存的大部分冷量释放, 而在以后尖峰负荷时, 制冷机组和蓄冷设备无法满足空调负荷需要的现象, 因此应合理地控制蓄冷设备的剩余冷量, 特别是对于设计日空调尖峰负荷出现在下午时段时非常重要。一般情况, 蓄冷设备优先式运行策略要求蓄冷系统应预测出当日24 小时空调负荷分布图, 并确定出当日制冷机组在供冷过程中最小供冷量控制分布图, 以保证蓄冷设备随时有足够释冷量配合制冷机组满足空调负荷的要求。

3.1.3 负荷控制式(限制负荷式)

负荷控制式就是在电力负荷不足的时段, 对制冷机组的供冷量加以限制的一种控制方法。通常这种方法是受电力负荷限制时才采用, 超过制冷机组供冷量的负荷可由蓄冷设备负责。例如某城市电力负荷高峰时段(上午8∶00~11∶00), 禁止制冷机组运行。

3.1.4 均衡负荷式

均衡负荷式是指在部分蓄冷系统中, 制冷机组在设计日24小时内基本上满负荷运行; 在夜间满载蓄冷, 白天当制冷机组产冷量大于空调冷负荷时, 将满足冷负荷所剩余的冷量(用冰的形式)蓄存起来; 当空调冷负荷大于制冷机组的制冷量时, 不足的部分由蓄冷设备(融冰)来完成。这种方式系统的初期投资最小, 制冷机组的利用率最高, 但在设计日空调负荷高峰时段与当地电力负荷高峰时段是否相同时, 即是否与当地电价低谷时段相重叠, 如不重叠, 则系统的运行费用较高。

3.2 自动控制

蓄冷系统的控制, 除了保证蓄冷和供冷模式的转换以及空调供水或回水温度控制以外, 主要应解决制冷机组与蓄冷设备之间供冷负荷分配问题, 特别是在部分负荷时, 应保证尽可能地将蓄冷设备的冷量释放完, 即可采用融冰优先式运行策略, 甚至可采用全蓄冷运行, 即白天制冷机组停开, 空调负荷全部由蓄冷设备满足。而在设计日空调负荷时, 应采用制冷机组优先式运行策略, 以保证逐时空调负荷要求。目前蓄冷系统的自动控制系统, 大多采用以计算机技术的直接数字控制器与电子传感器及执行机构相结合的直接数字控制系统。制冷机组的蓄冷量是定量的输出, 而蓄冷设备的释冷是总量的输出。如两者为串联时, 控制系统较为简单, 供水温度易保持恒定; 而对于并联系统, 供水温度控制较难, 特别是在释冷融冰后期, 蓄冷设备的出口温度在逐渐升高, 与制冷机组出口温度相比很难保持恒定不变。为了使每天蓄冷设备冷量充分释放, 保持较为恒定的供水温度, 满足设计日空调负荷要求, 通

常利用计算机作为蓄冷系统的监控设备; 并利用系统中设置的流量计、温度计反馈的信号, 逐时监视蓄冷设备的内部状况; 通过计算机对空调系统负荷的预测, 以此制定蓄冷系统的运行策略是制冷机组优先式还是蓄冷设备优先式。

4 工程运行分析

天津市节能技术服务中心于对天津市电力医院冰蓄冷空调系统进行直供和蓄冷运行的对比测试, 结果如下:

4.1 天津市电力公司公布的每日峰、平、谷电时段及电价

峰电: 8∶00~11∶00 和18∶00~23∶00, 电价为0.878 元/kWh;

平电: 7∶00~8∶00 和11∶00~18∶00, 电价为0.540 元/kWh;

谷电: 23∶00~次日7∶00, 电价为0.224 元/kWh。

4.2 效益分析

电力医院工程于1999 年竣工并投入使用, 空调面积约5700m2, 蓄冷系统选用2 台螺杆式双工况制冷机组, 单机空调工况制冷量70RT(246kW), 制冰工况制冷量47RT(165kW)。蓄冷系统由一个60m3 蓄冰罐, 内装STL- CO 型冰球, 3 台溶液泵, 冷却水系统, 自控系统组成。蓄冷冷媒为乙二醇( 25%)———水溶液。

测试结果如下:

(1) 蓄冷时间、蓄冷量: 蓄冷时间7 小时( 晚11∶00~次日晨6∶00) 皆为谷电时间。蓄冷量: 1702.66kWh。

(2)第一周期, 即蓄冷———释冷运行方式。总耗电量1234.81kWh, 电费合计420.33 元, 供出冷量1676.94kWh。

(3) 第二周期, 即直接供冷运行方式。总耗电量1159.78kWh, 电费合计792.63 元, 供出冷量水1342.78kWh。

(4) 第一周期方式与第二周期方式比较:耗电量增加75.03kWh, 但电费节省372.3 元/天。

5 推广建议

冰蓄冷空调系统的适用场所: 商场、宾馆、饭店、办公楼等冷负荷高峰和用电高峰基本相同, 持续时间长的场所; 体育馆、展览馆、影剧院等冷负荷大, 持续时间短的场所; 制药、食品加工、啤酒工业、奶制品工业等用冷量大, 绝大多数空调负荷集中在白天的制造业; 现有空调系统制冷能力已不能满足负荷需要, 需要扩大供冷量的场所, 这时可以不增加主机, 改造成冰蓄冷空调系统最有利。

冰蓄冷空调有良好的节能环保效益, 其技术运用了几十年, 已经相当成熟、可靠。笔者对推行冰蓄冷空调提出如下建议: 加强宣传、普及冰蓄冷空调系统相关知识; 电力部门和建设部门联合推广试点示范工程; 政府设立专项扶持基金、优惠贷款来鼓励企业采用冰蓄冷技术。在此基础上, 政府制定相关政策, 强制推广应用冰蓄冷空调。

小资料

我国将实行四大节能政策

在我国加快建设资源节约型社会过程中, 国家主管部门将采取四大节能政策, 以确保这一宏伟目标能够顺利实施。

1、通过调整产业结构促进节能。我国把转变增长方式作为经济发展的战略重点, 严格控制高耗能、高耗材、高耗水产业发展, 并根据资源环境承载能力, 优化区域产业布局, 实行优化开发、重点开发、限制开发和禁止开发的区别政策。

2、通过完善价格和财税体制促进节能。我国将继续充分发挥市场配置资源的基础性作用, 加快推进资源性产品价格的市场化进程, 建立反映资源稀缺程度的价格形成机制, 并建立健全相关的财税政策体系, 加快制定鼓励生产、使用节能产品、包括低油耗、小排量车辆的财税政策。

3、通过提高科技水平促进节能。我国将继续实施激励企业技术创新的财税政策, 加强引进能源技术的消化、吸收和再创新力度, 实施促进自主创新的政府采购, 实施知识产权战略和技术标准战略, 实施促进创新创业的金融政策, 加速能源高新技术产业化和先进适用技术的推广。

4、通过加强管理促进节能。我国将抓紧制定和修订促进资源有效利用的法律法规, 制定严格的高消耗、高污染行业准入标准, 加快制定产品强制性能效标准, 修订和完善主要耗能行业节能设计规范, 尽快建立建筑节能标准。

篇五：冰蓄冷空调系统原理及其技术

冰蓄冷空调系统原理及其技术、应用

1 冰蓄冷空调系统原理及主要特点

冰蓄冷空调技术是指在用电低谷时用电制冰并暂时蓄存在蓄冰装置中, 在需要时( 如用电高峰) 把冷量取出来进行利用。由此可以实现对电网的“削峰填谷”, 有利于降低发电装机容量, 维持电网的安全高效运行。

冰蓄冷空调系统具有以下主要特点:

(1) 降低空调系统的运行费用。

(2) 制冷机组的容量小于常规空调系统, 空调系统相应的冷却塔、水泵、输变电系统容量减少。

(3) 在某些常规空调系统配上冰蓄冷设备, 可以提高30%~50%的供冷能力。

(4) 可以作为稳定的冷源供应, 提高空调系统的运行可靠性。

(5) 制冷设备大多处于满负荷的运行状况, 减少开停机次数, 延长设备寿命。

(6) 对电网进行削峰填谷, 提高于电网运行稳定性、经济性, 降低发电装机容量。

(7) 减少发电厂对环境的污染。

2 系统的组成及制冰方式分类

2.1 系统组成

冰蓄冷空调系统一般由制冷机组、蓄冷设备( 或蓄水池) 、辅助设备及设备之间的连接、调节控制装置等组成。冰蓄冷空调系统设计种类多种多样, 无论采用哪种形式, 其最终的目的是为建筑物提供一个舒适的环境。另外, 系统还应达到能源最佳使用效率, 节省运转电费, 为用户提供一个安全可靠的冰蓄冷空调系统。

2.2 制冰方式分类

根据制冰方式的不同, 冰蓄冷可以分为静态制冰、动态制冰两大类。此外还有一些特殊的制冰结冰, 冰本身始终处于相对静止状态, 这一类制冰方式包括冰盘管式、封装式等多种具体形式。动态制冰方式在制冰过程中有冰晶、冰浆生成, 且处于运动状态。每一种制冰具体形式都有其自身的特点和适用的场合。

3 运行策略与自动控制

3.1 运行策略

与常规空调系统不同, 蓄冷系统可以通过制冷机组或蓄冷设备或两者同时为建筑物供冷, 用以确定在某一给定时刻,多少负荷是由制冷机组提供, 多少负荷是由蓄冷设备供给的方法, 即为系统的运行策略。蓄冷系统在设计过程中必须制定一个合适的运行策略, 确定具体的控制策略, 并详细给出系统中的设备是应作调节还是周期性开停。对于部分蓄冷系统的运转策略主要是解决每时段制冷设备之间的供冷负荷分配问题, 以下为蓄冷系统通常选择的几种运行策略。

3.1.1 制冷机组优先式

蓄冷系统采用制冷机组优先式运行策略是指制冷机组首先直接供冷, 超过制冷机组供冷能力的负荷由蓄冷设备释冷提供。这种策略通常用于单位蓄冷量所需费用高于单位制冷机组产冷量所需费用, 通过降低空调尖峰负荷值, 可以大幅度节省系统的投资费用。

3.1.2 蓄冷设备优先式

蓄冷设备优先式运行策略是指蓄冷设备优先释冷, 超过释冷能力的负荷由制冷机组负责供冷。这种方式通常用于单位蓄冷量所需的费用低于单位制冷机组产冷量所需的费用。蓄冷设备优先式在控制上要比制冷机组优先式相对复杂些。在下一个蓄冷过程开始前, 蓄冷设备应尽可能将蓄存的冷量全部释放完, 即充分利用蓄冷设备的可利用蓄冷量, 降低蓄冷系统的运行费用; 另外应避免蓄冷设备在释冷过程的前段时间将蓄存的大部分冷量释放, 而在以后尖峰负荷时, 制冷机组和蓄冷设备无法满足空调负荷需要的现象, 因此应合理地控制蓄冷设备的剩余冷量, 特别是对于设计日空调尖峰负荷出现在下午时段时非常重要。一般情况, 蓄冷设备优先式运行策略要求蓄冷系统应预测出当日24 小时空调负荷分布图, 并确定出当日制冷机组在供冷过程中最小供冷量控制分布图, 以保证蓄冷设备随时有足够释冷量配合制冷机组满足空调负荷的要求。

3.1.3 负荷控制式(限制负荷式)

负荷控制式就是在电力负荷不足的时段, 对制冷机组的供冷量加以限制的一种控制方法。通常这种方法是受电力负荷限制时才采用, 超过制冷机组供冷量的负荷可由蓄冷设备负责。例如某城市电力负荷高峰时段(上午8∶00~11∶00), 禁止制冷机组运行。

3.1.4 均衡负荷式

均衡负荷式是指在部分蓄冷系统中, 制冷机组在设计日24小时内基本上满负荷运行; 在夜间满载蓄冷, 白天当制冷机组产冷量大于空调冷负荷时, 将满足冷负荷所剩余的冷量(用冰的形式)蓄存起来; 当空调冷负荷大于制冷机组的制冷量时, 不足的部分由蓄冷设备(融冰)来完成。这种方式系统的初期投资最小, 制冷机组的利用率最高, 但在设计日空调负荷高峰时段与当地电力负荷高峰时段是否相同时, 即是否与当地电价低谷时段相重叠, 如不重叠, 则系统的运行费用较高。

3.2 自动控制

蓄冷系统的控制, 除了保证蓄冷和供冷模式的转换以及空调供水或回水温度控制以外, 主要应解决制冷机组与蓄冷设备之间供冷负荷分配问题, 特别是在部分负荷时, 应保证尽可能地将蓄冷设备的冷量释放完, 即可采用融冰优先式运行策略, 甚至可采用全蓄冷运行, 即白天制冷机组停开, 空调负荷全部由蓄冷设备满足。而在设计日空调负荷时, 应采用制冷机组优先式运行策略, 以保证逐时空调负荷要求。目前蓄冷系统的自动控制系统, 大多采用以计算机技术的直接数字控制器与电子传感器及执行机构相结合的直接数字控制系统。制冷机组的蓄冷量是定量的输出, 而蓄冷设备的释冷是总量的输出。如两者为串联时, 控制系统较为简单, 供水温度易保持恒定; 而对于并联系统, 供水温度控制较难, 特别是在释冷融冰后期, 蓄冷设备的出口温度在逐渐升高, 与制冷机组出口温度相比很难保持恒定不变。为了使每天蓄冷设备冷量充分释放, 保持较为恒定的供水温度, 满足设计日空调负荷要求, 通

常利用计算机作为蓄冷系统的监控设备; 并利用系统中设置的流量计、温度计反馈的信号, 逐时监视蓄冷设备的内部状况; 通过计算机对空调系统负荷的预测, 以此制定蓄冷系统的运行策略是制冷机组优先式还是蓄冷设备优先式。

4 工程运行分析

天津市节能技术服务中心于对天津市电力医院冰蓄冷空调系统进行直供和蓄冷运行的对比测试, 结果如下:

4.1 天津市电力公司公布的每日峰、平、谷电时段及电价

峰电: 8∶00~11∶00 和18∶00~23∶00, 电价为0.878 元/kWh;

平电: 7∶00~8∶00 和11∶00~18∶00, 电价为0.540 元/kWh;

谷电: 23∶00~次日7∶00, 电价为0.224 元/kWh。

4.2 效益分析

电力医院工程于1999 年竣工并投入使用, 空调面积约5700m2, 蓄冷系统选用2 台螺杆式双工况制冷机组, 单机空调工况制冷量70RT(246kW), 制冰工况制冷量47RT(165kW)。蓄冷系统由一个60m3 蓄冰罐, 内装STL- CO 型冰球, 3 台溶液泵, 冷却水系统, 自控系统组成。蓄冷冷媒为乙二醇( 25%)———水溶液。

测试结果如下:

(1) 蓄冷时间、蓄冷量: 蓄冷时间7 小时( 晚11∶00~次日晨6∶00) 皆为谷电时间。蓄冷量: 1702.66kWh。

(2)第一周期, 即蓄冷———释冷运行方式。总耗电量1234.81kWh, 电费合计420.33 元, 供出冷量1676.94kWh。

(3) 第二周期, 即直接供冷运行方式。总耗电量1159.78kWh, 电费合计792.63 元, 供出冷量水1342.78kWh。

(4) 第一周期方式与第二周期方式比较:耗电量增加75.03kWh, 但电费节省372.3 元/天。

5 推广建议

冰蓄冷空调系统的适用场所: 商场、宾馆、饭店、办公楼等冷负荷高峰和用电高峰基本相同, 持续时间长的场所; 体育馆、展览馆、影剧院等冷负荷大, 持续时间短的场所; 制药、食品加工、啤酒工业、奶制品工业等用冷量大, 绝大多数空调负荷集中在白天的制造业; 现有空调系统制冷能力已不能满足负荷需要, 需要扩大供冷量的场所, 这时可以不增加主机, 改造成冰蓄冷空调系统最有利。

冰蓄冷空调有良好的节能环保效益, 其技术运用了几十年, 已经相当成熟、可靠。笔者对推行冰蓄冷空调提出如下建议: 加强宣传、普及冰蓄冷空调系统相关知识; 电力部门和建设部门联合推广试点示范工程; 政府设立专项扶持基金、优惠贷款来鼓励企业采用冰蓄冷技术。在此基础上, 政府制定相关政策, 强制推广应用冰蓄冷空调。

小资料

我国将实行四大节能政策

在我国加快建设资源节约型社会过程中, 国家主管部门将采取四大节能政策, 以确保这一宏伟目标能够顺利实施。

1、通过调整产业结构促进节能。我国把转变增长方式作为经济发展的战略重点, 严格控制高耗能、高耗材、高耗水产业发展, 并根据资源环境承载能力, 优化区域产业布局, 实行优化开发、重点开发、限制开发和禁止开发的区别政策。

2、通过完善价格和财税体制促进节能。我国将继续充分发挥市场配置资源的基础性作用, 加快推进资源性产品价格的市场化进程, 建立反映资源稀缺程度的价格形成机制, 并建立健全相关的财税政策体系, 加快制定鼓励生产、使用节能产品、包括低油耗、小排量车辆的财税政策。

3、通过提高科技水平促进节能。我国将继续实施激励企业技术创新的财税政策, 加强引进能源技术的消化、吸收和再创新力度, 实施促进自主创新的政府采购, 实施知识产权战略和技术标准战略, 实施促进创新创业的金融政策, 加速能源高新技术产业化和先进适用技术的推广。

4、通过加强管理促进节能。我国将抓紧制定和修订促进资源有效利用的法律法规, 制定严格的高消耗、高污染行业准入标准, 加快制定产品强制性能效标准, 修订和完善主要耗能行业节能设计规范, 尽快建立建筑节能标准。

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