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1、2022/12/13,1,冰蓄冷空调的原理和组成,郭盛桢,2022/12/13,2,讨论主题,基本知识和定义冰蓄冷空调组成冰蓄冷空调运行工况冰蓄冷空调流程冰蓄冷空调运行策略,2022/12/13,3,基本知识和定义,物质相变和特点、蓄冰率IPF、融冰能力Discharge Capacity、融冰效率Discharge Efficiency、蓄冷效率Storage Efficiency、过冷现象Supercooling、全部蓄冷、负荷均衡部分蓄冷、负载限制部分蓄冷,2022/12/13,4,物质相变和特点,自然界中的物质通常有三态，从一种状态变到另一种状态称为物质的相变。相变过程一般是等温或近似
2、等温的过程。相变过程中伴有能量的吸收或释放，这部分能量称为相变潜热。冰蓄冷空调技术是利用水的固 液相变来达到最大限度蓄冷的。,2022/12/13,5,蓄冰率IPF,在冰蓄冷空调系统中，蓄冰槽内的液体并不一定全部结成冰，常采用蓄冰率(Ice Packing Factor)来衡量蓄冰槽内冰所占有的体积份额。工程上一般用IPF来决定蓄冰槽的大小。目前各种蓄冰设备的IPF约都在2070范围内。,2022/12/13,6,融冰能力,它是指蓄冰槽中的冰实际可融解用于空调的蓄冷量。通常蓄冰槽中乙二醇溶液流速分布比较均匀的，其融冰能力就大，反之则小。,2022/12/13,7,融冰效率,它是指用于空调负荷的
3、融冰冷量占总蓄冰冷量的份额。,2022/12/13,8,蓄冷效率,指实际可用于应付空调负荷的融冰能量除以用于制冰蓄冷的能量的值。蓄冷效率和融冰效率有些不同，但有时蓄冷效率也定义为融冰效率。,2022/12/13,9,过冷现象,当液态物质冷却到凝固点时并不结晶，而须冷却到凝固点以下某一温度时才开始结晶，这种现象称为过冷。在冰蓄冷空调技术中，由于过冷现象的存在，必须降低制冷机的蒸发温度，从而降低了制冷机的性能系数COP，增大了耗电量。,2022/12/13,10,全部蓄冷,全部蓄冷是利用非空调使用时间或电力部门规定的低峰期的若干小时运转压缩机蓄存足够的冷量，供应高峰时全部的空调负荷需求，在空调使用
4、时间压缩机停止运转，冷负荷完全有蓄冷系统供给，系统只要运转必要的泵和风机即可。采用全部蓄冷模式对减少高峰时期的用电量效果十分显著。,2022/12/13,11,负荷均衡部分蓄冷,选择适当的空调系统设备及蓄冷容量，压缩机连续24小时运转，进行蓄冷或直接供应空调系统，将空调负荷和电力负荷平均分配，以满足全天空调负荷设计总需求量。,2022/12/13,12,负载限制部分蓄冷,这种部分蓄冷方式是采用某种技术控制压缩机的运行时间，避开电力高峰时段而在另外时间运行，由于压缩机的精微调控使得建筑物的非空调及空调电力负载都被限制在某个规定范围之内。负载限制方式对建筑物电力负载的影响是除少数泵、风机等必要的空
5、调用电外，在高峰期的空调用电量已减少到极点。,2022/12/13,13,冰蓄冷空调组成,制冷主机冷却系统乙二醇溶液泵蓄冰装置板式换热器,2022/12/13,14,制冷主机,冰蓄冷空调用制冷主机通常有活塞式、螺杆式和离心式。就使用情况来看，螺杆式冷水机组是最理想的制冷主机形式。根据冰蓄冷空调的特点，尤其是部分蓄冰系统，往往要求制冷主机能在两种工况下运行。主机容量CP=（TH（1QI）/（CIIHCOOH）,2022/12/13,15,冷却系统,冷却系统包括冷却塔和冷却水泵，从能耗的角度看以蒸发式冷凝器效果最佳，但市场上缺乏带蒸发式冷凝器的冷水机组，冷却塔应用较多，在选择冷却塔时要注意容量的合
6、理搭配，长江以南地区按每冷吨制冷容量配备每小时一吨容量的冷却塔较为合适。,2022/12/13,16,乙二醇溶液泵,乙二醇溶液泵的选型除扬程、流量、功率是必须要根据乙二醇溶液的有关物理参数进行计算选型外，其密封性是关键，因为载冷剂价格较高，因泄漏造成的损失较大，故要求水泵不能泄漏，通常只需将填料密封改为机械密封即可。,2022/12/13,17,蓄冰装置,蓄冰装置的占地面积往往是用户最关心的内容之一，通常要求蓄冰体积不超过10立方/100RTh，或占地面积不超过5平方/100RTh，尽量埋入地下或筏基内，以不占用有效建筑空间为佳。,2022/12/13,18,板式换热器,对于载冷剂循环的蓄冰系
7、统，由于末端管线长，容量大，不宜直接采用载冷剂循环系统。通常用一板式换热器实现载冷剂与空调冷冻水的冷量交换，由于载冷剂与冷冻水的传热温差小，采用普通壳管式换热器体积庞大，不经济，板式换热器效率高，传热温差小，体积小等特点，因而在冰蓄冷空调系统中得到了广泛的应用。,2022/12/13,19,冰蓄冷空调系统流程,主机上游串联流程主机下游串联流程主机上下游串联流程并联流程串并联流程,2022/12/13,20,主机上游串联流程,蒸发器温度较高，有利于提高压缩机的容量和效率，但蓄冷槽释冷速度低，使蓄冷槽的可用容量减少。,2022/12/13,21,2022/12/13,22,主机下游串联流程,由于蒸
8、发温度较低，与蓄冷槽的温差较大，与前一种流程配置相比，其优缺点正好相反。,2022/12/13,23,2022/12/13,24,主机上下游串联流程,融冰初期主机在蓄冰槽上游，此时仍能保证蓄冰槽的释冷速度，而且蒸发器温度较高，有利于提高压缩机的容量和效率。融冰后期主机可切换至蓄冰槽下游，此时仍能保证蓄冰槽的释冷速度和可用容量，但蒸发器温度较低，影响压缩机的容量和效率。,2022/12/13,25,2022/12/13,26,并联流程,板换或空调末端回水分别同时送到蒸发器和蓄冷槽，降温并混合后送至负荷端。其优点是兼顾了压缩机的容量和效率及蓄冷槽的可用容量，但系统操作控制复杂，且所供冷冻水温度较高
9、。,2022/12/13,27,2022/12/13,28,串并联流程,融冰前期用串联流程，有利于提高压缩机的容量和效率，同时释冷速度也能保证；融冰后期可切换为并联流程，兼顾了压缩机的容量和效率及蓄冷槽的可用容量。,2022/12/13,29,2022/12/13,30,冰蓄冷空调操作模式,蓄冷空调系统流程无论是选用上述的哪一种，在设计上均应具备以下四种基本系统操作模式：蓄冷操作释冷空调操作模式释冷空调主机辅助空调操作模式主机独立供应空调操作模式,2022/12/13,31,蓄冷操作,具有夜间或非高峰电力时间进行蓄冷的运转功能,2022/12/13,32,释冷空调操作模式,具有白天或高峰电力时
10、间将蓄存的冷能释放，满足空调需要而主机不需要运转的系统功能，尤其是在全部蓄冷时或春秋季空调负荷较少不必运行辅助主机时。,2022/12/13,33,释冷空调主机辅助空调操作模式,具有白天或高峰电力时间将蓄存的冷能释放以供应一部分空调负荷并配以主机运转辅助供应另一部分空调负荷的功能，尤其是在部分蓄冷夏季空调负荷量较大时。,2022/12/13,34,主机独立供应空调操作模式,在蓄冷槽维修期间无法运行蓄冷功能或有空调负荷需求而无冷量蓄备的时候，系统流程在操作上应具有主机运转独立供应空调的操作模式。,2022/12/13,35,冰蓄冷空调运行策略,主机优先融冰优先优化控制,2022/12/13,36
11、,主机优先,当空调负荷大于压缩机容量时优先运行压缩机，不足部分再由蓄冷补足。在负荷低于压缩机容量时则只运转压缩机。,2022/12/13,37,融冰优先,空调负荷主要由蓄冷系统优先供应，不足部分再起动压缩机补足，所以又称为压缩机辅助模式。,2022/12/13,38,优化控制,目标函数怎样达到运行费最少优化控制约束条件优化控制实现方式优化控制的具体形式,2022/12/13,39,目标函数,优化控制的目的称为目标函数，优化控制需满足的各种条件称为约束条件。对于冰蓄冷空调，优化控制即在满足建筑物负荷的前提下使运行费用达到最少，它是蓄冰空调控制的关键。其目标函数为,2022/12/13,40,怎样达到运行费最少,不开空调？全融冰运行？融冰优先运行？高峰段融冰，平段联合供冷？,2022/12/13,41,优化控制约束条件,2022/12/13,42,优化控制实现方式,用户只需根据天气预报输入第二天的气温T、相对湿度、空调使用起止时间t以及第二天的人数n，优化控制软件将自动调整空调运行策略，使运行费用达到最低。,2022/12/13,43,优化控制的具体形式,1. 设计日采用主机优先模式2. 非设计日冷负荷相对较大时，在保证负荷要求和冰完全用完的条件下，尽量将冰用于电价高峰时段，从而达到节约运行费用的目的。冷负荷相对较小时，白天不需开主机，使用全融冰模式。,
