冰蓄冷系统随着经济的发展,建筑中使用的中央空调系统日益增多,不但使用电量增加,也造成昼夜用电的不平衡。转移尖峰用电,达到平衡供电,减少电力设备投资,节省制冷设备运行费用,是一项急迫的任务。冰蓄冷是实现这个目标的重要手段之一。冰蓄冷系统如图3一11所示。系统由三部分组成:制冷系统、蓄冰槽和用冷系统,构成了蓄冷循环和放冷循环。晚上制冷系统启动,将冷量储存在蓄冰槽中,白天槽内冰逐渐融化,通过热交换器把冷量输送到用冷处。按槽内冰的生成方式,有静态制冰和动态制冰两类。
(1)静态制冰结冰和融冰均在蓄冰槽内完成。常见的静态制冰方式为:冰-盘管式和冰球-载冷剂式。
①冰-盘管式。图3-12所示为冰-盘管式,盘管沉浸在水中,管内通入制冷剂。制冷时,蓄冰槽内的水结冰;释冷时,空调回水进入蓄冰槽,使冰融化,获取冷量。因融冰时空调回水直接与冰接触,故释冷快。为了提高热交换率,蓄冰槽的蓄冰率不超过50%。
②冰球-载冷剂式。蓄冰槽内流动着载冷剂(如:乙稀乙二醇水溶液),冰球密集放置在槽内,使冰球与载冷剂的热交换面积尽可能大,且冰球不会因彼此相撞而损坏,见图3-13(b)。图3-13(a)为球形冰球,直径约80mm,球内封装蓄冷介质,它由水和少量添加剂组成。蓄冷介质体积约为球容积的90%,剩下的10%作为水结冰时的缓冲容积。蓄冷时,载冷剂的温度为一5~一2℃,释冷时,载冷剂的温度为4~10℃。这种蓄冷装置的蓄冷量大,例如:一台容积为1100m3的冰球蓄冷装置,可装入300万个小球,制冰率为55%,蓄冷量为8800kW。
(2)动态制冰静态制冰时,制冰和融冰发生在同一处
(蓄冰槽内或冰球内)。若制冰和融冰处分离,即为动态制冰(例如:在一处生成的冰落入蓄冰槽后用输送设备输送到蓄冰槽外融化)。动态制冰时,制冰表面处形成的冰不断转移,冰层薄,热阻小,制冰速度快,蒸发温度高于静态制冰。
先进的动态制冰装置生产流态冰,见图3-14。
含水量大的低浓度不冻液流经蒸发器时,被制冷剂冷却,水发生相变,析出细粒冰约0.1mm,形成流态冰供蓄冷用。析冰过程中,溶液浓度提高,析冰温度下降,使蒸发温度下降,对制冷循环不利,这一点在选用不冻液时应仔细考虑。流态冰在释冷处融化后,溶液变稀,返回蓄冰器,再进入制冷循环侧重新制造流态冰,见图3-15。