中国大陆蓄冷技术的发展40页PPT

六、运行模式
❖ （二）部分蓄冷模式
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。
六、运行模式
❖ （二）部分蓄冷式
制冷量Q
蓄冷
放冷 制冷机制冷 蓄冷
时间h
❖ 就选择的制冷机容量而言，常规系统最大， 全部蓄冷系统次之，部分蓄冷系统最小。
❖ 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 策略那么高但初投资相对较低，特别是均 衡负荷系统初投资最少。从系统组成、设 备投资、系统运行可靠性和运行费用等方 面综合考虑，部分蓄冷策略易为用户接受。
思考题
❖ 1、蓄冷技术原理？ ❖ 2、蓄冷空调的形式有哪些? ❖ 3、水蓄冷空调和冰蓄冷空调比较，各自
全国冰蓄冷+水蓄冷空调项目数量统计 （按地区分）
地北上天重浙江山湖湖河河广江广四福安山辽陕甘宁 总 区京海津庆江苏东南北南北东西西川建徽西宁西肃夏 计
冰
蓄 61 26 6 1 69 58 30 10 22 7 15 32 12 4 23 15 13 2 9 14 1
430
冷
水 蓄7 3 2 冷
1 126
❖ 蓄冷技术发展方向
1、建立区域性蓄冷空调供冷站 2、建立与冰蓄冷相结合的低温送风空调系统 3、开发新型的蓄冷空调机组 4、开发新型的蓄冷技术
如直接接触式冰蓄冷；气体水合物蓄冷；过冷水蓄冷 5、开发新型蓄冷蓄热介质 6、发展和完善蓄冷技术理论和工程设计方法 7、建立客观公正的蓄冷空调系统经济分析和评估方法
500 450 400 350 300 250 200 150 100 50
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

三、蓄冷空调技术特点
缺点： ❖ 空调蓄冷系统的一次性投资比常规空调
系统要高。如果计入供电增容费及用电 集资费等，有可能投资相当或增加不多。
蓄冷空调的节能问题：
❖ 节能：机组满负荷、长时间运行，效率高； 夜间运行，冷凝温度低；
❖ 不节能：增加了蓄冷环节，换热温差增大； 冰蓄冷低蒸发温度运行，COP低；to低1℃，耗电增3%。 蓄冷设备的冷量损失。
日本冰蓄冷的实用化大约只有10余年，但已有30多家 公司的40余种不同的系统存在
二、国内外蓄冷技术的历史、现状及发展方向
80年代末北京首都体育馆空调系统被改造为水蓄 冷空调系统，深圳科技大厦引进国外技术采用冰 球蓄冷装置的冰蓄冷技术 1995年4月我国成立了“全国蓄冷空调研究中心” 1996年5月组建“全国蓄冷空调节能技术工程பைடு நூலகம்心” 北京西冷工程公司研制的有压罐式齿球蓄冷器已 获国家专利
四、蓄冷空调适用场合
❖ 1、 商场、宾馆、饭店、办公楼等冷负荷高峰和用 电高峰基本相同，持续时间长的场合。（日本现在 已开发出带蓄冷的小型空调机组，用在一些民用和 商用建筑上。）
❖ 2、 体育馆、食品加工、啤酒工业、奶制品工业等 用冷量大，绝大多数空调负荷在白天的行业。
❖ 3、适合于改扩建空调工程。现有空调系统能力已 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，改造成冰蓄冷系统
❖ 蓄能空调：就是利用蓄能设备在空调系统不 需要能量的时间内将能量储存起来，在空调 系统需要的时间将这部分能量释放出来。
❖ 潜热蓄能：将物质发生相变时所吸收或释放 的热能储存起来。待需要时再释放出来。
❖ 冰蓄冷：利用潜热蓄能的原理将冷量以冰的 形式储存起来。每1千克冰变成水需要吸收 80千卡的热量(334kJ/kg)。

直径98mm,相变温度为0℃，蓄冷量为6RTh/m3,冰
球重量560g,每立方米冰球的个数为1222个。冰球
为光滑的球形，每个冰球作为一个独立的蓄冰单元，
可承受20bar的压力。一个蓄冰系统有几十万甚至
上百万个这样的独立单元，任一独立单元的损坏都
不会对整个系统的性能产生影响，从而系统运行可
靠，维护量最低；冰球为高密度聚烯烃外壳，不存
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美国Fafco公司的U行盘管
• FAFCO蓄冰槽由外径为6.35mm的耐高低温 石腊脂塑料管制成平行流换热盘管垂直放 入保温槽内构成，平均冰层厚度为10mm， 盘管换热表面积为 13ft2/RTH(0.345m2/KWH)。盘管管径小， 易堵塞。载冷剂必须经过过滤，或者过滤 器没有很好的清洗，管道就会堵塞。
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冰蓄冷空调与常规空调的异同
一、常规空调系统的组成
1. 常现空调系统的组成
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2. 蓄冷空调系统的组成
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与常规空调系统相比蓄冷空调系统优点
（1）节省电费。（2）节省电力设备费用与 用电困扰。 （3）蓄冷空调效率高，具有节 能效果。 （4）节省冷水设备费用。 （5） 节省空调箱等设备费用。 （6）除湿效果良 好。 （7）断电时利用一般功率发电机仍可 保持室内空调运行。 （8）可快速达到冷却 效果 。（9）节省空调及电力设备的保养成 本。 （10）降低噪音及冷水流量与循环风
管构成换热表面的一种蓄冷设备。因为盘 管的管道阻力较大，宜采用串联系统，特 别适合低温送风系统。

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静态冰蓄冷和动态冰蓄冷
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静态冰蓄冷和动态冰蓄冷
• 静态制冰：冰的制备和融化在同一位置进 行，蓄冰设备和制冰部件为一体机构。具 体形式有冰盘管式（盘管外融冰）、完全 冻结式（盘管内融冰）和密封体蓄冰。
• 动态制冰：冰的制备和储存不在同一个位 置，制冰机和蓄冰槽相对独立。如制冰滑 落式、冰浆式系统。
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载冷剂循环式制冰系统
• 盘管式蓄冰装置：载冷剂为体积浓度25％乙烯 乙二醇水溶液，盘管浸在水槽中，制冷剂直接 在盘管内循环吸收水热量，使水温降低，在盘 管外表面形成冰层。盘管形式有导热塑料盘管 、 蛇形盘管、螺旋盘管、U型盘管四种形式。 融冰方式为外融冰和内融冰两种。 ①外融冰：用冷冻水泵抽取蓄冰槽中1—2℃的 冷冻水供空调使用，然后回水到冰槽内与盘管 外的冰直接热交换融冰（融冰效果好），释冷 量的大小取决于回水温度的高低和流量的大小 。
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圆形冰球制冷
• 冷介质封装在球形（蕊芯冰球、冰板）小 容器内，将许许多多小球密集放置在密封 钢制罐或开式冰槽内。运行时，低温载冷 剂在球外空隙流动，带走热量，使球内冷 介质结冰。融冰时，来自空调系统的高温 载冷剂流过蓄冰罐中的蓄冰单元间隙进行 融冰取冷。 • 目前应用普遍的是圆形冰球（PE外壳）和 蕊芯冰球（金属外壳）式系统。
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静态冰蓄冷和动态冰蓄冷
•
在静态冰蓄冷系统中，冷水和冰层明显分层， 增大了固液界面的热阻，降低了系统的换热效 率。
• 在动态冰蓄冷系统中，冰晶与液体充分混合， 可以提供更优的传热性能，释冷速度较之静态 冰蓄冷系统快。然而，大多数动态冰蓄冷系统 使用一种水溶液（常用二乙醇水溶液）作为 相变材料以此来帮助冰晶的流动。在这种情况 下，冰晶的凝固点和相变潜热都有所降低。

丹麦国际冰浆研究中心
（International Ice Slurry Centre of Denmark）
国际能源署
（International Energy Agency）
研究冰浆的学术机构
美国阿尔贡国家实验室 美国橡树岭国家实验室 加拿大 多伦多大学应用化学系 新西兰 西新西兰应用科计大学 丹麦科技研究院 荷兰代夫特大学机械系 瑞典皇家技术学院 英国埃克塞特大学机械系 日本东京工业大学
想一想
A
你能用所学的知识说
A’
说这样做的理由吗？
我知道 了，相 当于八 层楼高。
O
B
B’
做一做
有一个
她想知道
的
长,
B
A
但是她只有
你能用现有的工具帮
小丽测量出AB的长的吗？说说你的方法。
B A
小结
目的：利用三角形全等测“可望而不可及”
的距离。
依据：全等三角形的判定性质。 关键：将实际问题转化成数学问题，构建全
流动处于湍流区，扰动增加，换热系数较大，使得流体温度场均匀， 避免管内冻结。由于管壁温度较低，管内边界层低温区转移到中心 区域，而周围溶液的温度要高，因此，形成的晶核无法长大形成冰 晶，而只能以晶核的形式存在与溶液中，且晶核向缩小的方向发展， 因此可以采用机械搅拌装置。
5.6利用三角形全等测距离
判定 ：
出
口
温
度
过冷器管内防冻结策略
（1）换热器基底壁面处理 表面处理的目的是为了提高冰晶与基底材料之间的表面能垒
，使得晶核不容易在壁面产生。 壁面处理一般方法：金属壁面电解抛光；精加工提高表面的
光滑度；采用特殊的壁面涂层材料。 涂层材料可以采用聚四氟乙烯、酚醛树脂、清漆和其他高分 子材料。

实施水蓄冷的基本条件
水蓄冷和冰蓄冷的对比
项目
冰蓄冷系统
水蓄冷系统
蓄冷槽容积
小（仅为水蓄冷槽的10%~35%）
大
冷机冷冻水出水温度
1~3℃
4~6℃
冷机耗电
较高
较低
蓄冷系统初投资
较高
较低
蓄冷冷源
需要能独立运行的制冰机组或双工况冷机
可利用现有系统冷源
设计及运行
技术要求高，运行费用较高
技术要求低，运行费用较低
一般来说，自然分层法储水既无迷宫法容易产生用水死区导致蓄冷量减少的问题，也无隔板法机械活动机构的故障隐患，是最简单、有效和经济的储水方法，如果设计合理，蓄冷效率可以达到85%-95%。 自然分层式储水的技术关键在于散流器/布水器，将水平稳地引入罐中，依靠密度差而不是惯性力产生一个沿罐底或罐顶水平分布的重力流，形成一个使冷热水混合作用尽量小、厚度尽量薄的斜温层，要求通过散流器的进出口水流流速合理，以免造成斜温层的扰动破坏。 最适合自然分层的蓄水罐的形状为直立的平底圆柱体。与立方体或长方体蓄水罐相比，圆柱体在同样的容量下，蓄冷罐的面积容量比最低，热损失就越小，单位冷量的基建投资就越低。
散流器/布水器的形式
蓄冷罐的设计要素
蓄冷罐的容积V的计算公式为： V=3600*Q/Δt*ρ*Cp*FOM*av 其中除ρ蓄冷水密度（1000kg/m3）、Cp冷水比热容（4.18kJ/kg*℃）为定值外，其余均为直接影响蓄冷罐最终容积的变量，如Q蓄冷量（RT）、Δt放冷回水温度与蓄冷进水温度间的温差、FOM蓄冷罐保温效率、av蓄冷罐容积效率。
氮封系统原理图
通过在蓄冷罐外立面采用结构装饰件，除了起到美观作用外，还可以一定程度上掩盖蓄冷罐的功能性、减轻周边人员的抵触感

中国大陆冰蓄冷空调工程716个，不仅采用美国BAC、 FAFCO、CALMAC、MUELLER、CRYOGEL和法国 CIAT的先进蓄冰设备，我国北京西冷、清华同方，浙 江华源和浙江国祥等也开发有自己特色的蓄冰设备。最 近中国科学院广州能源研究所下属广州鑫誉蓄能科技有 限公司研发了拥有多项专利的动态冰蓄冷技术。
清 华 同 方
北 京 高 灵 蓄 冰 筒
北 京 西 冷
广 州 鑫 誉
水 蓄 冷
其 它
管
项 目 总 139 54 122 26 5 15 35 33 81 140 4 3 28 12 5 7 117 7 数
图1 中国大陆蓄冷空调项目数量统计（按项目划分）
图2 中国大陆蓄冷空调项目蓄冷量统计（按蓄冷量划分）
蓄冷空调实绩较多的依次是
江苏省（117个）、北京市（115个）、广东省
（106个，其中70个在深圳市）、浙江省（100 个，全部是冰蓄冷）、上海市（63个）、 湖北 省（54个）、山东省（46个）、广西省（35个， 其中31个是水蓄冷）、河北省（28个）、四川 省（27个）、安徽省（24个）和江西省（22 个） 。但是，由表1可见，已建的蓄冷空调工 程主要是集中在城市建设和经济发展迅速、同 时白天高峰电力紧缺的北京市、深圳市和东南 沿海地区。预计今后这种蓄冷技术将会在中国 更广大的地区得到应用和推广。
上海浦东国际机场T2航站楼能源中心
最近上海虹桥机场扩建工程（候机楼空调），上 海虹桥交通枢纽中心，深圳机场改造工程（区域 供冷），以及以前桂林两江国际机场（候机楼空 调），均采用水蓄冷。 重庆世纪金源广场，其中高档商业面积27万m2， 采用水蓄冷，利用消防水池扩大到10,000 m3， 采用美的10kV高压离心机组。 北京用友软件园建筑面积47.3万m2，采用地埋管 地源热泵加蓄冷（热）系统。一期采用冰球蓄冷， 总蓄冷量2,040RTh，二期采用水蓄冷（蓄热）， 蓄冷水池容积5,200 m3 。 中国大陆水源热泵、地源热泵与水蓄冷、水蓄热 相结合的水蓄能系统相继出现，日益显示它的节 能效果。适应热泵空调系统的专用末端装置也进 行了开发和应用。