广州大冷热源工程讲义09蓄冷空调系统及设计方法

9蓄冷空调系统及设计方法9.1.1蓄冷空调技术的原理制冷，利用蓄冷介质的显热或潜热特性，用一定的方式将冷量贮存起来。在空调负荷高的白天，也就是用电高峰期，把贮存的冷量释放出来，以满足建筑物空调的需要。蓄热（冷）介质的种类如图质发生相变来蓄冷，常用的介质为冰、共晶盐水化合物等相变物质。蓄冷空调技术中多采用水蓄冷蓄冷空调技术主要适用于两类场合：一类是白天空调负荷大、晚上空调负荷小的场合，如办公体育馆、大会堂、教堂、餐厅等。由于蓄冷空调系统转移了制冷机组的用电时间，起到了转移电力高峰负荷的作用，蓄冷空调技术成为移峰填谷的一种重要手段。应用蓄冷空调技术是否经济取决于9.1.2蓄冷设计模式与控制策略置和制冷机二者供冷的份额作出合理安排，即对设计模式加以选择。蓄冷模式的确立应以设计循环周期（即设计日或周等）内建筑物的负荷特性及冷量需求为基础，同时还应综合考虑电费结构及其全负荷蓄冷即将建筑物典型设计日（或周）白天用电高峰时段的冷负荷全部转移到电力低谷时量，制冷机在该运行时段内的平均制冷量约为590k大容量的制冷机和蓄冷装置，虽然节省了运行电费，但其设备投资增加，蓄冷装置占地面积也会增蓄冷空调系统在运行中的负荷管理或控制策略关系到能否最终确保蓄冷静空调使用效果，并尽可能获取最大效益的问题。原则上应使蓄冷装置充分发挥其在电力非高峰期的蓄冷作用，并保证在高峰期内满足负荷要求，应尽可能保持制冷机长时间处在满负荷、高效率、低能耗的条件下运行。控制策略应按蓄冷模式分别考虑，不同的控制策略下的运行效果、效益将会各有不同。此外，蓄冷系统中按制冷机和蓄冷装置所处位置有并联流程和串联流程之分，后者又有制冷机置于上游或下游两种部分负荷蓄冷涉及制冷机蓄冷，制冷机供冷、蓄冷装置供冷或制冷机和蓄冷装置同时供冷等多制冷机，以补充不足部分供冷量。这种控制策略利于节省电费，但能耗较高，在控制程序上比制冷机优先复杂。它需要在预测用户冷负荷的基础上，计算分配蓄冷装置的释冷量及制冷机的直接供冷9.1.3蓄冷空调技术的发展与应用与欧美许多国家相比，我国的蓄冷空调技术起步较晚。我国电网的峰谷差大，为了缓解夏季用行峰谷分时计价的政策，促进了蓄冷技术在空调工程中的应用，对电力负荷的移峰填谷做出了很大9.2.1水蓄冷空调系统的特点可以在不增加制冷机容量的前提下增加供冷量；用于旧系统改造也十分方便，只需要增设蓄冷(4)可以实现蓄热和蓄冷的双重功能，适合于采用热泵系统9.2.2水蓄冷空调系统的形式维持的系统静水压力。这样可保证系统全部充满水，使运行可靠。该系统在空调水蓄冷系统中应用关开关关开关开关关开关关开关开关关关关关开关关关关开关开开关开关的压力稳定，可防止其管路出现氧化腐蚀、有机物及菌藻类繁殖的现象。间接式系统同样可以实现间接式系统可根据用户的要求，选用相应的设备以承受各种静压，因此，该系统主要适用于高但需增加换热设备及相应的投资。另外，由于系统中设置了中间换热器，使其供水温度将比直接供关开开开开开关开关关开开关开3关开开开VV4关开关开关9.2.3水蓄冷槽的类型及其特点与蓄冷槽供水之间的温差，蓄冷温差的维持可以通过降低蓄冷温度、提高回水温度及防止回水与储在水蓄冷技术中，关键问题是蓄冷槽的结构形式应能够有效地防止回水与储存的冷水之间混合。就温度分层型水蓄冷槽是最简单、有效和经济的一种蓄冷槽形式。水蓄冷槽中水温的分布是按照在蓄冷槽的上下部设置了均匀分配水流的稳流器。在蓄冷（释冷）过程中，温水从上部稳流器流出a)蓄冷槽的供冷水温度急剧升高。因此，蓄冷槽实际释放的冷量小于理论可用蓄冷量，若设计合理，迷宫型蓄冷槽是指采用隔板将大蓄冷槽分隔成多个单元格，水和温水储存在不同的蓄冷槽中，并且要保证其中一个贮槽是空的。在蓄冷时，其中一个温水槽中的直至所有的温水槽中的温水变成冷水。蓄冷结束时，除其中的一个贮槽为空槽外，其他贮槽均为冷在蓄冷槽内部安装一个可以活动的柔性隔膜或一个可移动的刚性隔板，将蓄冷槽分隔成分别储下部。这种形式的缺点在于：隔膜本身的导热特性会降低蓄冷槽的蓄冷效率，而且隔膜的材料要求9.2.4水蓄冷空调系统设计蓄冷槽的实际可用蓄冷量必须满足系统对蓄冷量的需求。系统需要的蓄冷量取决于设计日内逐时空调负荷的分布情况和系统的蓄冷模式。各种蓄冷系统的蓄冷模式可以归纳为全部蓄冷模式和部分蓄冷模式两类，全部蓄冷模式是指设计日非电力谷段的总冷负荷全部由蓄冷装置供应；部分蓄冷在确定水蓄冷槽体积之前，需要计算出设计日内的逐时空调负荷，然后根据系统的蓄冷模式确 QSΔTρcpεα水蓄冷槽的外表面积与容积之比越小，冷损失越小。在同样的容积下，圆柱形蓄冷槽外表面积与容积之比小于长方体或立方体蓄冷槽，在实际中应用较多的便是圆柱体蓄冷槽。此类蓄冷槽的高度与直径之比（高径比）增加，会降低斜温层体积在蓄冷槽中的比例，有利于温度分层，提高蓄冷选用钢板焊接、预制混凝土、现浇混凝土，必须对蓄冷槽采取有效的保温和防水措施，尽可能避免槽设计时要考虑的主要因素。若蓄冷槽体积较大，而空间有限，则可在地下或半地下布置蓄冷槽。还应综合考虑水蓄冷槽兼作消防水池功能的用途。蓄冷槽应布置在冷水机组附近，靠近制冷机及冷稳流器的作用就是使水以重力流的方式平稳地导入槽内(或由槽内引出)，减少水流进入蓄冷槽温层不太稳定，因此要求通过稳流器进出口水流的流速足够小，以免造成对斜温层的扰动破坏。这Fr准则数表示作用在流体上的惯性力与浮力之比的无因次准则数，Fr= Lgh3(ρi−ρa)ρa的进口高度。稳流器的进口高度定义为：当水以重力流从下部稳流器的孔眼流出时，其孔眼与蓄冷 Lν在设计中，已知蓄冷所需的循环水量时，可型稳流器采用的也是缝隙型出口，只是将水平缝隙加长，以水槽的底部或顶部，自分配管进入盘间的水通过两盘之间的间隙，呈水平径向辐射状进入水槽。由蓄冷时蓄冰池的容积比蓄冷水池的容积小得多，通常冰蓄冷时单位蓄冷量所要求的容积仅为水蓄冷盘管内吸热蒸发，使盘管外的水结冰。直接蒸发方式以蓄冰槽代替蒸发器，制冷剂与冷冻水只发生一次热交换，制冷机的蒸发温度比间接方式有所提高，但长度较长的蒸发盘管浸泡在蓄冰槽内，容易引起管路腐蚀，发生制冷剂泄漏，而且蒸发盘管内的润滑油易于沉积，这种方式用于一些小型蓄所占的体积，蓄冰率定义为蓄冰槽内冰所占的容积与蓄冰槽有效容积的比值。各种蓄冰装置的IPF储存和融化在同一位置进行，蓄冰设备和制冰部件为一体结构，静态蓄冰方式主要有冰盘管式和封蓄冰时，制冷剂进入盘管吸热蒸发，使管壁上结冰，当冰层达到规定厚度时结束蓄冰，蓄冰结束时外融冰蓄冷装置的蓄冰率较小，为20%～50%，但融冰速度快，释冷温度低，可以在较致传热效率下降，耗电量增加。因此，应在下一次制冰前将盘管外蓄冰的冷量用完。为了保证槽内结冰密度均匀，避免局部的冰层没有完全融化，常在槽内设置空气搅拌器，将压缩空气导入蓄冷槽热热阻，内融冰的融冰速度不如外融冰方式。常用的内融冰盘管材料有钢和塑料，多采用小管径、使蓄冷和释冷时温度均匀。槽体一般采用双层镀锌钢板制成，内填聚苯乙烯保温层，也可采用玻璃将聚乙烯管加工成圆形盘管，用钢制构架将圆形盘管整体组装后放置在圆柱形蓄冰槽内。相邻两组密封件由高密度聚乙烯材料制成，由于水结冰时约有10%的体积膨胀，为防止冰球直径为50～100mm，球表面有多处凹窝，结冰时凹处凸起成为平滑的球形。冰板一般为长两种。开敞式贮罐通常为矩形结构，可采用钢板、玻璃钢加工，也可采用钢筋混凝土现场浇筑。蓄尤其应采取措施保证乙二醇水溶液在容器内和封装件内均匀流动，防止开敞式贮槽中蓄冰元件在蓄层达到相当的厚度时(一般为3～6.5mm)，采用制冷剂热9.3.2冰蓄冷空调系统的循环流程在负荷高峰期，需要实现融冰和制冷机联合供冷。来自板式换热器的溶液的一部分经过制冷机P1V1开关开关开开开关开关开开开开开开工况V1V2开开开关开省制冷机运行费用，在实际应用中倾向于采用制冷机位于上游的形式，除非制冷机位于下游时蓄冰槽容量的减少具有更大意义时，如：蓄冰槽投资过大，或受设备布置场地限制时，才考虑采用制冷9.3.3冰蓄冷空调系统设计地满足负荷需求，这就涉及到运行策略问题。全部蓄冷运行的系统不存在这个问题；对于部分蓄冷运行的系统，存在制冷机优先策略和释冷优先策略这两种运行策略。制冷机优先策略以制冷机供冷为主，当负荷超过制冷机的供冷能力时，由蓄冰槽承担不足的部分。制冷机优先策略在运行中较容得最大的经济效益，故在实际中应用较多。释冷优先策略在控制程序上制冷机优先策略复杂，如果释冷量不能很好地控制和合理分配，有可能会造成负荷高峰时供冷量不够，或者蓄冷量未能充分利用。需要在预计逐时负荷的基础上，计算分配蓄冷槽的释冷量和制冷机的供冷量，以保证蓄冷量得的是典型设计日的逐时负荷，而非典型设计日的逐时负荷分布是变化的，这就要求根据负荷预测的情况优化释冷速率。己经有一些冰蓄冷系统优化控制软件，结合计算机控制系统应用，可以在满足要考虑的因素通常包括：建筑物的使用特点、电价、可以利用的空间、设备性能要求、使用单位意蓄冷空调系统有多种蓄冷模式、运行策略及循环流程。如蓄冷模式中有全部蓄冷模式和部分蓄主要指制冷机选型、蓄冷槽设计、泵及换热器等附属设备的选择等。对于宾馆、饭店等夜间仍需要供冷的商业性建筑，往往需要配置基载冷水机组。这是由于夜间制冷机在效率低的制冰工况下效率较低。如果夜间负荷很小，可以直接由蓄冰用的低温载冷剂供冷；如果夜间负荷能有合适的冷冰蓄冷系统的主机一般采用双工况的螺杆式制冷机。制冰工况时制冷机的冷量将会有明显的降 HC×C1+HD制冷机容量，制冷机不会在满负荷下运行，应该将这nH=(HD−n)+QiR HS+R=QmaxR= QmaxHSHC×C1+HS q也降低了送风系统的初投资。低温送风与常规送风相比，空调水系统与风系统的投资可减少14~根据人体热舒适理论，只要降低相对湿度，即使提高干球温度人体同样会感到舒适。较低的相对湿度使人体对空调送风有较强的新鲜感和舒适感。低温送风还大空调系统的风机大多在电力峰值时间运行，低温送风系统减少了送风量，因此也相应地降低了风机