冰蓄冷空调系统设计介绍

1、冰蓄冷技术交流冰蓄冷技术交流Click to edit Master title style冰蓄冷空调系统设计n冰蓄冷原理简介冰蓄冷原理简介n冰蓄冷系统组件冰蓄冷系统组件n冰蓄冷系统设计冰蓄冷系统设计n冰蓄冷系统控制冰蓄冷系统控制n外融冰系统介绍外融冰系统介绍n项目经验问题总结项目经验问题总结2日程n冰蓄冷原理简介冰蓄冷原理简介n冰蓄冷系统组件冰蓄冷系统组件n冰蓄冷系统设计冰蓄冷系统设计n冰蓄冷系统控制冰蓄冷系统控制n外融冰系统介绍外融冰系统介绍n项目经验问题总结项目经验问题总结3日程4典型逐时空调负荷图蓄冰系统运行模式示意图典型逐时空调负荷图蓄冰系统运行模式示意图n蓄冰系统的好处蓄冰系统的好处减少主机及塔泵装机容量和功率可减少 30%50%减少相应的电力设备投资,如:变压器,配电柜等节省大量的运行费用设备满负荷运行比例增大,充分提高设备利用率和效率 可作为应急冷源,停电时可利用自备电力启动水泵融冰供冷 减少机房有效占地面积蓄冰运行模式示意图n电费差率电费差率利用峰谷电价比主机及塔泵转移到电价较低的夜间运行以节约大量的运行费用。n减低泵的耗电量减低泵的耗电量(大温差设计大温差设计)利用

2、冰水的低温实现大温差系统设计减少了 系统的流量，节省泵的功耗n降低风机动力消耗降低风机动力消耗(低温送风技术低温送风技术)低温送风减少了 33%空气处理量.风机动力消耗可减少近 70%。降低能源费用旁通阀旁通阀泵泵主机主机板换板换冰槽冰槽控制阀控制阀蓄冰槽蓄冰槽典型的蓄冰系统7 7CCn制冰工况时：压缩机需要提供更高的压头制冷量减小效率变低焓焓压力压力节流阀节流阀冷凝器冷凝器压缩机压缩机蒸发器蒸发器-5.6-5.6C)C)制冰工况制冰工况制冷工况制冷工况出水温度%Nom.Cap.COP(kW/Ton)6.7C(44F)97%5.2 (.67)2.2C(36F)85%4.3 (.82)-5.6C(22F)63%3.6 (.98)运行模式运行模式出口温度出口温度蒸发温度蒸发温度制冷剂密度制冷剂密度制冷制冷4040 F F3636 F F 0.972 lb/ft0.972 lb/ft(4.4C)(4.4C)(2.2C)(2.2C)(15.6 kg/m)(15.6 kg/m)制冰制冰22F22F15F 15F 0.640 lb/ft0.640 lb/ft(-5.6C)(-5.6C)(-9.4C

3、)(-9.4C)(10.2 kg/m)(10.2 kg/m)*HFC-134aHFC-134a制冰时制冷剂的压力降低，密度下降，制冷剂质量流量下降，主机制冷能力降低螺杆式或者离心式压缩机在不同工况下体积流量一样。制冰工况对容量影响冷却水温度冷却水温度30C24C19C15C定频定频4.1184.6835.3865.861变频变频3.9434.8185.7466.465节省比例节省比例-4.44%2.80%6.27%9.34%变频双工况离心机效率对比双工况夜间制冰时的效率比较数据（-5.6C出口的COP）降低冷冻水出口温度降低冷冻水出口温度冷负荷冷负荷n外融冰系统外融冰盘管外融冰盘管板式换热器板式换热器板式换热器板式换热器双工况主机双工况主机板式换热器板式换热器板式换热器板式换热器乙二醇蒸发器乙二醇蒸发器冷冻水蒸发器冷冻水蒸发器制冰制冰干球温度干球温度湿球温度制冰制冰设计湿球温度设计干球温度设计干球温度温度补偿温度补偿18.921.123.926.729.432.23512345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24时间温度温度冷

4、却水温对主机影响蓄冰槽n影响蓄冰槽性能的主要因素:换热面积换热器的结构与导热系数进入冰槽的流量 进入冰槽的液体温度Q=k F Dt Q :换热量 F:换热面积k :平均传热系数 （材质、结构、流速）Dt:对数平均温差（进出口温度）蓄冰装置性能10 tons10 tons(35 kW)(35 kW)20 tons20 tons(70 kW)(70 kW)30 tons30 tons(105 kW)(105 kW)40 tons40 tons(140 kW)(140 kW)结冰速率结冰速率冰槽进口温度冰槽进口温度20F20F(-6.7C)(-6.7C)24F24F(-4.4C)(-4.4C)28F28F(-2.2C)(-2.2C)32F32F(0C)(0C)100 gpm100 gpm(6.3 L/s)(6.3 L/s)75 gpm75 gpm(4.7 L/s)(4.7 L/s)50 gpm50 gpm(3.2 L/s)(3.2 L/s)流量与温度对制冰速率的影响大多数冰槽融冰出口温度会受剩余冰量影响少数冰槽的融冰温度不受剩余冰量影响对于内融冰来说，融冰速度对槽出口温度影响非常大融冰速度对

5、外融冰的出口温度影响不大融冰速率低出口温度低出口高于设计要求为剩冰融冰速率高出口温度高冰槽出口温度冰槽出口温度剩余冰量剩余冰量影响融冰温度因素制冰初期制冰末期冰冰水水载冷剂在载冷剂在管内流动管内流动制冰温度与冰厚度关系制冰温度通常是指制冰末期所达到的最终制冰温度。17实际蓄冰量说明2020212122222323242425252626272728282929303031313232-6.7-6.7-6.1-6.1-5.6-5.6-5-5-4.5-4.5-4-4-3.3-3.3-2.8-2.8-2.2-2.2-1.7-1.7-1.1-1.1-0.56-0.56000 1 2 3 4 5 6 7 80 1 2 3 4 5 6 7 8 小时小时 1919-7.2-7.2制冰区域制冰区域降载制冰降载制冰满载制冰满载制冰冰槽出液温度冰槽出液温度冰槽进液温度冰槽进液温度不蓄冰区域不蓄冰区域3.5%制冰时间对制冰温度影响制冰时间对制冰温度影响-3.33.3-4.44.4-5.65.6-6.76.7-7.87.8-8.98.9-10-10蓄冰温度蓄冰温度制冰时间对制冰温度影响制冰时间对制冰温度影响-

6、3.33.3-4.44.4-5.65.6-6.76.7-7.87.8-8.98.9-10-10蓄冰温度蓄冰温度制冰时间对制冰温度影响制冰时间对制冰温度影响-3.33.3-4.44.4-5.65.6-6.76.7-7.87.8-8.98.9-10-10蓄冰温度蓄冰温度薄冰盘管厚冰盘管厚冰盘管-3.33.3-4.44.4-5.65.6-6.76.7-7.87.8-8.98.9-10-10蓄冰温度蓄冰温度冰层厚度对制冰温度影响冰层厚度对制冰温度影响乙烯乙二醇Ethylene glycol丙烯乙二醇Propylene glycol载冷剂0 0101020203030404050506060结冰温度结冰温度F F(C)(C)质量浓度质量浓度%70700F0F(-18C)(-18C)20F20F(-7C)(-7C)20F20F(-29C)(-29C)40F40F(-40C)(-40C)40F40F(4C)(4C)ethyleneethyleneglycolglycol乙二醇乙二醇propylenepropyleneglycolglycol丙二醇丙二醇载冷剂冰点温度solutionsolution结

7、冰温度结冰温度 比热比热粘度粘度水水 32 32 F F 1.0 Btu/lb-F 1.0 Btu/lb-F 1.5 cp 1.5 cp(0C)(0C)(4.2 kJ/kg-K)(4.2 kJ/kg-K)(1.5 mPa-sec)(1.5 mPa-sec)乙烯乙烯 11.4F 11.4F 0.90 Btu/lb-F 0.90 Btu/lb-F 3.2 cp 3.2 cp乙二醇乙二醇(25%)(25%)(-11.7C)(-11.7C)(3.77 kJ/kg-K)(3.77 kJ/kg-K)(3.2 mPa-sec)(3.2 mPa-sec)丙烯丙烯 9.3F 9.3F 0.92 Btu/lb-F 0.92 Btu/lb-F 5.2 cp 5.2 cp乙二醇乙二醇(30%)(30%)(-12.8C)(-12.8C)(3.85 kJ/kg-K)(3.85 kJ/kg-K)(5.2 mPa-sec)(5.2 mPa-sec)乙二醇的热工性能更好丙二醇无毒载冷剂热工性能n冰蓄冷原理简介冰蓄冷原理简介n冰蓄冷系统组件冰蓄冷系统组件n冰蓄冷系统设计冰蓄冷系统设计确定蓄冰量确定蓄冰量确定系统形式确定系

8、统形式确定设备选型确定设备选型n冰蓄冷系统控制冰蓄冷系统控制n外融冰系统介绍外融冰系统介绍n项目经验问题总结项目经验问题总结25日程项目特殊要求项目特殊要求某项目说要拿绿色三星认证，其蓄冰量要求达到30%(新版30%得，20分，20%得10分，10%得5分）某项目的蓄冰量需要达到60%才可以申请到当地政府的补贴变压器的容量不够用冰槽的安装空间冰槽的安装空间多数项目的蓄冰量是由安装空间决定初投资增加初投资增加运行费用运行费用节省确定蓄冰量增加的投资。l蓄冰槽l系统自控增加l载冷剂的费用减小的投资。l减少了主机，泵，冷却塔的容量及配电设备费l减少未端系统的投资l减小风机的功率l减小管路系统的尺寸影响蓄冰量因素节省的运行费用l需要对全年进行逐时的运行费用计算成本线工具5 5 5 5年费用节省与初投资增加比较年费用节省与初投资增加比较年费用节省与初投资增加比较年费用节省与初投资增加比较n费用节省：负荷特性电价政策n投资增加：冰槽的形式及价格全年冷负荷曲线hours of occurrencehours of occurrencecooling load,%of designcooling lo

9、ad,%of design20204040606080801001000 0蓄冰蓄冰量多量多蓄冰蓄冰量少量少系统投资分析n削峰量少n削峰量多n主机容量最小化虽然最省初投资，但并不是最佳的配置方案：扩展性风险运行上的风险经济上的风险n适当增加冰槽容量：减少融冰速率稳定冰槽出口温度提高主机出口温度五年费用节省与初投资分析五年费用节省与初投资分析成本线工具成本线工具主机容量最小化配置32SUIT最佳冰蓄冷系统nSeries arrangement冷水机组和蓄冰设备是串联连接的冷水机组和蓄冰设备是串联连接的nChiller Upstream冷水机组是设在蓄冰设备的上游冷水机组是设在蓄冰设备的上游nIce priority以融冰优先的运行模式操作以融冰优先的运行模式操作nLower leaving Temperature采用低温送水或低温送风分配采用低温送水或低温送风分配11.5136 4 6.1 串联系统33确定大致设备配置主要设备配置主要设备配置运行模式说明运行模式说明系统温度流量系统温度流量n制冰速率n融冰速率n载冷剂温度n载冷剂流量设备选型（深化设计）0 0252550507575设计日

10、空调负荷设计日空调负荷%100100主机制冰主机制冰主机制冰主机制冰midnightmidnight6 a.m.6 a.m.noonnoon6 p.m.6 p.m.midnightmidnight融冰供冷融冰供冷融冰供冷融冰供冷主机供冷主机供冷主机供冷主机供冷35实际蓄冰量说明2020212122222323242425252626272728282929303031313232-6.7-6.7-6.1-6.1-5.6-5.6-5-5-4.5-4.5-4-4-3.3-3.3-2.8-2.8-2.2-2.2-1.7-1.7-1.1-1.1-0.56-0.56000 1 2 3 4 5 6 7 80 1 2 3 4 5 6 7 8 小时小时 1919-7.2-7.2制冰区域制冰区域降载制冰降载制冰满载制冰满载制冰冰槽出液温度冰槽出液温度冰槽进液温度冰槽进液温度不蓄冰区域不蓄冰区域3.5%大多数冰槽融冰出口温度会受剩余冰量影响少数冰槽的融冰温度不受剩余冰量影响对于内融冰来说，融冰速度对槽出口温度影响非常大融冰速度对外融冰的出口温度影响不大融冰速率低出口温度低设计冰槽供冷温度设计冰槽供冷温度出

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