中央空调冰蓄冷系统介绍及运行原理
发布时间:2021-04-23 09:38:21浏览次数:
冰蓄冷空调系统
冰蓄冷空调介绍
冰蓄冷空调是在电力负荷很低的用电低谷期，用制冷机组制冷，将冷量以冰的形式储存起来，在电力负荷较高的用电高峰期，把储存在冰中的冷量释放出来，以满足建筑物空调的需求。冰蓄冷空调是转移和平衡用电负荷的有效措施。
为什么要用冰蓄冷空调？
近年来，尽管我国电力工业发展较快，但在一些经济发达地区用电仍然紧张，成为制约经济发展的瓶颈。由于某些时段电网负荷率低，又某些时段电网负荷率高，供电系统的峰谷差大，用电高峰时供电紧张。城市居民生活、商业用电的快速增长，特别是夏季用电负荷的剧增，使城市供电电网已远远不能适应。因此，减少高峰用电负荷已成为政府和电力部门，缓解用电紧张的重要措施，并制定用电优惠政策，用经济手段来推动电力“削峰填谷”的实现。冰蓄冷空调可以大大的缓解用电高峰时段的用电紧张情况，具有很强的“削峰填谷"潜力。它不但可以转移高峰期用电量，平衡电网的峰谷差，提高电厂的发电效率，维持电网的经济运行，而且可以减少新建电厂、蓄能电站的投资，减少环境污染，有利于生态平衡，从而得到政府和电力部门的积极推广。
冰蓄冷空调的适用范围：
冰蓄冷空调系统可以用于商业、民用建筑空调工程，大型区域供冷工程，工业制冷工程，食品加工等。
冰蓄冷空调的特点
利用低谷段电力，平衡峰谷用电负荷，缓解电力供应紧张；
电力低谷段储存的冰与冷水机组联合起来为空调系统供冷水，使冷水机组的制冷耗电量减少，节省增容费用；
冷水机组的设计容量减少，相关配套设施如冷却塔、水泵的用电量也减少，总用电设施容量减少幅度为30%-50%，节省运行费用；
冷水温度可低至1-4℃，有利于实现大温差送风，减少空调设备风机的容量及风管的费用；
低温送风，使室内相对湿度低，冷却速度快，舒适性好；
制冷设备经常在设计工作点上平衡运行，效率高，制冷设备损耗小，且运行状态稳定；
冷水机组制冰时，能效比会下降，但充分利用夜间的低气温，降低了机组的冷凝温度，有可能平衡此能效比的下降；
投资费用与常规空调相当，经济效益佳；
缺点，增加了蓄冰槽、水泵的输送能耗，增加蓄冰槽等设备的冷量损失等。
全蓄冰系统
在电力低谷时期储存建筑物所需的全部冷负荷，从而避免制冷机在电力高峰期的运行。
这种策略最大限度地转移了电力需求量，使得运行成本降到最低。但由于所需的制冷机容量和蓄冰容量均较大，设备初期投资比部分蓄冰系统大得多，因而应用较少。
2、部分蓄冰系统
制冷机在夜间电力低谷期储存一部分冷量，在日间电力高峰期，由制冷主机和蓄冰装置联合供应冷负荷的需要。与全蓄冰相比，此运行策略减少了蓄冰装置及制冷机的容量，由此可以实现最少的初期投资及最短的投资回收期，故被广泛应用。但在该策略下，制冷机在电力高峰期也必须满负荷运行，与全蓄冰系统相比，运行费用较高。
系统运行原理概述按双工况制冷机组和蓄冰装置在系统中的相对位置，蓄冰系统可分为串联系统和并联系统。串联系统中按制冷机组与蓄冰装置相对位置前后不同，又分为制冷机位于上游或位于下游的流程布置。1、串联系统——主机上游
制冷机位于蓄冰装置的上游，如下图，在溶液循环回路中，回液先经制冷机组冷却后，再经蓄冰装置释冷冷却至空调负荷要求的供冷温度。
单循环系统
此蓄冰系统可按四种运行模式运行：
①主机制冰、③融冰供冷、③制冷机供冷、④制冷机与融冰同时供冷。
阀V-1依据温度传感器TS-1的数值来响应调节，阀V-2既可用于维持一个较泵P-1小的恒定流量，也可通过冷负荷返回的乙二醇来调节温度。
可用热交换器将乙二醇回路和楼宇的冷冻水回路隔开，亦可在冷冻水回路中设置基载主机以满足夜间冷负荷。如制冷时需要同时供冷，则不能采用此系统流程。因为它要求自蓄冰装置输出的低温乙二醇通过水泵送至末端换热装置。由于乙二醇温度低于0℃，末端换热装置易结冰而被损坏。
（2）双循环系统下图中的流程图描述了制冷机置于蓄冰设备上游的双循环回路，此设计允许系统以五种运行模式运行。①主机制冰、②主机制冰的同时供冷、③制冷机供冷、④融冰供冷、⑤制冷机与融冰同时供冷。
2、串联系统——主机下游
制冷机组位于蓄冰装置的下游，如图所示。即回液先经蓄冰装置释冷冷却后，再经制冷机组冷却至空调负荷要求的供冷温度。系统的运行模式与主机上游的串联系统相似。
通常当蓄冰装置的融冰出口温度不能维持稳定时，则必须采用主机置于下游的串联系统将板换前入口温度恒定，否则会直接影响室内设计温度的恒定。
与主机上游串联系统相比，放置下游的主机进口温度相对较低，主机的实际制冷量随之衰减，因而系统需相应增大主机容量或蓄冰容量。另外，主机在较低的蒸发温度下工作，其能效比将会显著地降低，增加系统运行成本。
3、并联系统
并联系统通常应用于系统乙二醇溶液温差在5℃的情形下，其系统有以下特点：
（1）制冷机组与蓄冰装置的入口温度相同。通常情况下，设定的出口温度不能过低或过高，温度均衡方能发挥制冷机组和蓄冰装置的效率。
（2）冷负荷的增减变化由制冷机组及蓄冰装置并联分担，为此所采用的温度控制及流量分配方法较为复杂。
（3）当制冷机组，蓄冰装置同时供冷时，混合后溶液温度的恒定以及控制效果不如串联系统。
（4）蓄冰的潜热量无法得以充分利用。
系统综合比较
制冷机组能耗通常占空调系统总能耗的50%以上，而提高主机运行效率，是减少能耗，节省运行费用的重要手段。
主机上游的串联系统与主机下游相比，有以下优点：
1、制冷机先预冷较高温度的回流乙二醇，由此使得制冷机能够获得较高的制冷能力，从而减少了蓄冰装置及主机的装机容量，减少设备初投资。
2、由于制冷机在较高的蒸发温度下工作，制冷机的能效比得到提高，蒸发温度每提高1℃，制冷机能效比可提高3%。
串联系统与并联系统相比较又有以下特点：
1、系统流程简单，布置紧凑
2、串联系统输出温度较为稳定，易实现系统的稳定运行
3、串联系统的乙二醇溶液温差高达8-10℃C，可带来以下的优点：
· 系统流量减少
· 水泵规格及能耗减小
· 乙二醇管路及阀门尺寸，规格减小
· 乙二醇使用量减小
· 板式换热器的平均对数温差较大，最大限度地减小换热面积和板式换热器规格
· 节省设备所占空间
· 最大限度节省系统投资成本
· 串联系统可提供1-4℃冷冻水，为实现大温差送水、送风提供必要的前提条件
采用大温差送水、送风设计技术，最大限度地降低了乙二醇、冷冻水、送风系统的流量，从而减少所有空调系统相关电力设备和材料的投资和能耗，使系统能最大限度移峰填谷和节约能耗，是现代空调系统发展方向。
冰蓄冷空调介绍
冰蓄冷空调是在电力负荷很低的用电低谷期，用制冷机组制冷，将冷量以冰的形式储存起来，在电力负荷较高的用电高峰期，把储存在冰中的冷量释放出来，以满足建筑物空调的需求。冰蓄冷空调是转移和平衡用电负荷的有效措施。
为什么要用冰蓄冷空调？
近年来，尽管我国电力工业发展较快，但在一些经济发达地区用电仍然紧张，成为制约经济发展的瓶颈。由于某些时段电网负荷率低，又某些时段电网负荷率高，供电系统的峰谷差大，用电高峰时供电紧张。城市居民生活、商业用电的快速增长，特别是夏季用电负荷的剧增，使城市供电电网已远远不能适应。因此，减少高峰用电负荷已成为政府和电力部门，缓解用电紧张的重要措施，并制定用电优惠政策，用经济手段来推动电力“削峰填谷”的实现。冰蓄冷空调可以大大的缓解用电高峰时段的用电紧张情况，具有很强的“削峰填谷"潜力。它不但可以转移高峰期用电量，平衡电网的峰谷差，提高电厂的发电效率，维持电网的经济运行，而且可以减少新建电厂、蓄能电站的投资，减少环境污染，有利于生态平衡，从而得到政府和电力部门的积极推广。
冰蓄冷空调的适用范围：
冰蓄冷空调系统可以用于商业、民用建筑空调工程，大型区域供冷工程，工业制冷工程，食品加工等。
冰蓄冷空调的特点
利用低谷段电力，平衡峰谷用电负荷，缓解电力供应紧张；
电力低谷段储存的冰与冷水机组联合起来为空调系统供冷水，使冷水机组的制冷耗电量减少，节省增容费用；
冷水机组的设计容量减少，相关配套设施如冷却塔、水泵的用电量也减少，总用电设施容量减少幅度为30%-50%，节省运行费用；
冷水温度可低至1-4℃，有利于实现大温差送风，减少空调设备风机的容量及风管的费用；
低温送风，使室内相对湿度低，冷却速度快，舒适性好；
制冷设备经常在设计工作点上平衡运行，效率高，制冷设备损耗小，且运行状态稳定；
冷水机组制冰时，能效比会下降，但充分利用夜间的低气温，降低了机组的冷凝温度，有可能平衡此能效比的下降；
投资费用与常规空调相当，经济效益佳；
缺点，增加了蓄冰槽、水泵的输送能耗，增加蓄冰槽等设备的冷量损失等。
全蓄冰系统
在电力低谷时期储存建筑物所需的全部冷负荷，从而避免制冷机在电力高峰期的运行。
这种策略最大限度地转移了电力需求量，使得运行成本降到最低。但由于所需的制冷机容量和蓄冰容量均较大，设备初期投资比部分蓄冰系统大得多，因而应用较少。
2、部分蓄冰系统
制冷机在夜间电力低谷期储存一部分冷量，在日间电力高峰期，由制冷主机和蓄冰装置联合供应冷负荷的需要。与全蓄冰相比，此运行策略减少了蓄冰装置及制冷机的容量，由此可以实现最少的初期投资及最短的投资回收期，故被广泛应用。但在该策略下，制冷机在电力高峰期也必须满负荷运行，与全蓄冰系统相比，运行费用较高。
系统运行原理概述按双工况制冷机组和蓄冰装置在系统中的相对位置，蓄冰系统可分为串联系统和并联系统。串联系统中按制冷机组与蓄冰装置相对位置前后不同，又分为制冷机位于上游或位于下游的流程布置。1、串联系统——主机上游
制冷机位于蓄冰装置的上游，如下图，在溶液循环回路中，回液先经制冷机组冷却后，再经蓄冰装置释冷冷却至空调负荷要求的供冷温度。
单循环系统
此蓄冰系统可按四种运行模式运行：
①主机制冰、③融冰供冷、③制冷机供冷、④制冷机与融冰同时供冷。
阀V-1依据温度传感器TS-1的数值来响应调节，阀V-2既可用于维持一个较泵P-1小的恒定流量，也可通过冷负荷返回的乙二醇来调节温度。
可用热交换器将乙二醇回路和楼宇的冷冻水回路隔开，亦可在冷冻水回路中设置基载主机以满足夜间冷负荷。如制冷时需要同时供冷，则不能采用此系统流程。因为它要求自蓄冰装置输出的低温乙二醇通过水泵送至末端换热装置。由于乙二醇温度低于0℃，末端换热装置易结冰而被损坏。
（2）双循环系统下图中的流程图描述了制冷机置于蓄冰设备上游的双循环回路，此设计允许系统以五种运行模式运行。①主机制冰、②主机制冰的同时供冷、③制冷机供冷、④融冰供冷、⑤制冷机与融冰同时供冷。
2、串联系统——主机下游
制冷机组位于蓄冰装置的下游，如图所示。即回液先经蓄冰装置释冷冷却后，再经制冷机组冷却至空调负荷要求的供冷温度。系统的运行模式与主机上游的串联系统相似。
通常当蓄冰装置的融冰出口温度不能维持稳定时，则必须采用主机置于下游的串联系统将板换前入口温度恒定，否则会直接影响室内设计温度的恒定。
与主机上游串联系统相比，放置下游的主机进口温度相对较低，主机的实际制冷量随之衰减，因而系统需相应增大主机容量或蓄冰容量。另外，主机在较低的蒸发温度下工作，其能效比将会显著地降低，增加系统运行成本。
3、并联系统
并联系统通常应用于系统乙二醇溶液温差在5℃的情形下，其系统有以下特点：
（1）制冷机组与蓄冰装置的入口温度相同。通常情况下，设定的出口温度不能过低或过高，温度均衡方能发挥制冷机组和蓄冰装置的效率。
（2）冷负荷的增减变化由制冷机组及蓄冰装置并联分担，为此所采用的温度控制及流量分配方法较为复杂。
（3）当制冷机组，蓄冰装置同时供冷时，混合后溶液温度的恒定以及控制效果不如串联系统。
（4）蓄冰的潜热量无法得以充分利用。
系统综合比较
制冷机组能耗通常占空调系统总能耗的50%以上，而提高主机运行效率，是减少能耗，节省运行费用的重要手段。
主机上游的串联系统与主机下游相比，有以下优点：
1、制冷机先预冷较高温度的回流乙二醇，由此使得制冷机能够获得较高的制冷能力，从而减少了蓄冰装置及主机的装机容量，减少设备初投资。
2、由于制冷机在较高的蒸发温度下工作，制冷机的能效比得到提高，蒸发温度每提高1℃，制冷机能效比可提高3%。
串联系统与并联系统相比较又有以下特点：
1、系统流程简单，布置紧凑
2、串联系统输出温度较为稳定，易实现系统的稳定运行
3、串联系统的乙二醇溶液温差高达8-10℃C，可带来以下的优点：
· 系统流量减少
· 水泵规格及能耗减小
· 乙二醇管路及阀门尺寸，规格减小
· 乙二醇使用量减小
· 板式换热器的平均对数温差较大，最大限度地减小换热面积和板式换热器规格
· 节省设备所占空间
· 最大限度节省系统投资成本
· 串联系统可提供1-4℃冷冻水，为实现大温差送水、送风提供必要的前提条件
采用大温差送水、送风设计技术，最大限度地降低了乙二醇、冷冻水、送风系统的流量，从而减少所有空调系统相关电力设备和材料的投资和能耗，使系统能最大限度移峰填谷和节约能耗，是现代空调系统发展方向。