滑落式冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)原理與運(yùn)行特性分析

蔡智勇，趙美華，彭同哲，汪瑞東

(中機(jī)西南能源科技有限公司，重慶 401520)

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滑落式冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)原理與運(yùn)行特性分析

蔡智勇，趙美華，彭同哲，汪瑞東

(中機(jī)西南能源科技有限公司，重慶 401520)

摘要：指出了滑落式冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)移高峰用電量，平衡電網(wǎng)峰谷差，提高設(shè)備利用率，維持電網(wǎng)用電平穩(wěn)和降低運(yùn)行費(fèi)用的作用。介紹了滑落式冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的組成與工作原理，并對其運(yùn)行特性進(jìn)行了分析，總結(jié)了滑落式冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：滑落式冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)；工作原理；運(yùn)行特性

1引言

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，用電需求越來越大，因此合理利用電量，平衡用電高峰和低谷十分重要。滑落式冰蓄冷技術(shù)是指制冰裝置和蓄冰裝置分離，制冰過程中冰凍結(jié)到一定厚度時(shí)，通過高溫高壓的熱氣使冰與制冰裝置分離，冰塊滑落到蓄冰裝置中，如此循環(huán)往復(fù)直至達(dá)到需求的蓄冰量[1～3]。滑落式冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)是一種通過在低電價(jià)或低負(fù)荷時(shí)制冰以儲(chǔ)存冷量，而在高電價(jià)或用冷高負(fù)荷時(shí)通過融冰釋放冷量供冷，以降低空調(diào)制冷機(jī)組的負(fù)荷，提高設(shè)備利用率和維持電網(wǎng)用電平穩(wěn)，并可節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用，目前已成為國家積極推廣應(yīng)用的一項(xiàng)新型節(jié)能技術(shù)[4，5]。

2滑落式冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的組成和工作原理

滑落式冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)包括雙蒸發(fā)器空調(diào)主機(jī)、空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)以及空調(diào)末端3大部分。

雙蒸發(fā)器空調(diào)主機(jī)由制冷壓縮機(jī)、制冰蒸發(fā)器、油分離器、冷凝器、空調(diào)蒸發(fā)器以及循環(huán)桶組成。空調(diào)制冷主機(jī)的冷凍水進(jìn)出口分別通過管道與空調(diào)末端的進(jìn)出口相連，同時(shí)在空調(diào)制冷主機(jī)與空調(diào)末端之間的管道上設(shè)有空調(diào)冷凍水泵，用于冷凍水循環(huán)。

空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)由供水裝置、蓄冰裝置和中間換熱器組成。供水裝置位于制冰蒸發(fā)器上方，在供水裝置的進(jìn)口設(shè)有制冰進(jìn)水溫度傳感器，當(dāng)進(jìn)水溫度低于1.5 ℃時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入制冰模式，反之系統(tǒng)進(jìn)入制冷水模式。蓄冰裝置位于制冰蒸發(fā)器的正下方，蓄冰裝置的出口與循環(huán)水泵相連，循環(huán)水泵的出口同時(shí)與供水裝置和中間換熱器相連，在循環(huán)水泵與供水裝置和中間換熱器之間分別設(shè)有換熱電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和旁通電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，用于切換機(jī)組不同運(yùn)行狀態(tài)。

空調(diào)末端的出口同時(shí)通過管道與中間換熱器中另一組換熱管的一端相連，在空調(diào)末端與中間換熱器之間的管道上設(shè)有融冰冷凍水泵，該換熱管的另一端與空調(diào)末端的進(jìn)口相連。在空調(diào)末端的進(jìn)出口處分別設(shè)有系統(tǒng)供水溫度傳感器和系統(tǒng)回水溫度傳感器，用于檢測供回水溫度，實(shí)現(xiàn)根據(jù)末端負(fù)荷需求及峰谷電價(jià)調(diào)整融冰供冷和空調(diào)制冷主機(jī)直接向末端供冷的運(yùn)行策略。

機(jī)組運(yùn)行時(shí)，將低溫低壓的制冷劑輸送到制冰蒸發(fā)器內(nèi)，循環(huán)水泵不斷將蓄冰槽內(nèi)的水輸送到制冰蒸發(fā)板上方，自上而下均勻噴撒在外表面上，凍結(jié)成冰片，待冰片凍結(jié)到一定厚度時(shí)，制冰蒸發(fā)器內(nèi)通入熱氣，使冰片與蒸發(fā)器表面接觸的融化，冰塊在噴淋水和自身重力作用下，滑落到蓄冰槽內(nèi)，完成蓄冰。圖1為滑落式冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的工作原理示意圖。

3滑落式冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行特性分析

3.1制冰過程

關(guān)閉換熱電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，開啟旁通電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，蓄冰裝置中低溫冷水經(jīng)板式換熱器與空調(diào)回水換熱后進(jìn)入制冰蒸發(fā)器上方的供水裝置均勻噴淋分配，循環(huán)水沿蒸發(fā)板表面呈膜狀均勻流下，制冷劑在蒸發(fā)板內(nèi)蒸發(fā)吸熱，部分水凝結(jié)成冰附著在蒸發(fā)板的表面，并不斷增厚，另一部分水落到蓄冰槽內(nèi)，由循環(huán)水泵吸入，進(jìn)入制冰蒸發(fā)器上方的供水裝置，從而完成整個(gè)制冰循環(huán)。

3.2脫冰過程

當(dāng)某組蒸發(fā)板表面冰層厚度達(dá)到5～9 mm后，該蒸發(fā)模塊的換熱電動(dòng)調(diào)節(jié)閥打開，高溫制冷劑氣體進(jìn)入蒸發(fā)板內(nèi)，蒸發(fā)板表面溫度升高，與蒸發(fā)板表面接觸的冰受熱微融失去附著力，在噴淋水與重力的作用下，冰片滑落到蓄冰槽內(nèi)，當(dāng)蒸發(fā)板表面冰層完全脫落后，關(guān)閉換熱電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，重新進(jìn)入制冰狀態(tài)并依次循環(huán)。

3.3融冰供冷

蓄冰裝置中低溫冷水由循環(huán)水泵送至中間換熱器對空調(diào)回水側(cè)放冷，通過空調(diào)回水出水溫度傳感器檢定值調(diào)節(jié)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、旁通電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度控制進(jìn)入中間換熱器的循環(huán)水量，經(jīng)過中間換熱器溫度升高的水與經(jīng)過旁通電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的冷水混合后經(jīng)過制冰蒸發(fā)器落入蓄冰槽中繼續(xù)融冰，再由循環(huán)水泵輸送至中間換熱器，完成融冰供冷循環(huán)。

3.4制冷+融冰過程

蓄冰裝置中低溫冷水由循環(huán)水泵送至中間換熱器與空調(diào)回水換熱后，一部分水進(jìn)入制冰蒸發(fā)器上端的供水裝置，用來制冷；另外一部分水進(jìn)入蓄冰槽內(nèi)，用來融冰。

4結(jié)語

通過對滑落式冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)工作原理和運(yùn)行特性分析，可以總結(jié)出以下優(yōu)點(diǎn)。

1) 系統(tǒng)制冰裝置與蓄冰裝置分開，蓄冰直觀，制的板冰厚度小且傳熱熱阻小，制冰效率高。

2) 制冷劑直接蒸發(fā)，無中間換熱環(huán)節(jié)，系統(tǒng)蒸發(fā)溫度高，節(jié)能性能好。

3) 系統(tǒng)運(yùn)行模式多種多樣，更好的節(jié)能降耗。

4) 冷熱共槽，蓄冰槽既可作為夏季蓄冰槽，也可作為冬季的蓄熱槽。

參考文獻(xiàn)：

[1]王茜，徐士鳴．冰蓄冷系統(tǒng)研究新進(jìn)展[J]．節(jié)能，2003(11)：37～38．

[2]陸天柱，杜塏．動(dòng)態(tài)蓄冰系統(tǒng)原理及其(火用)分析[C]//中國制冷學(xué)會(huì).第六屆全國制冷空調(diào)新技術(shù)研討會(huì)論文集.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006.

[3] 張永銓．我國蓄冷技術(shù)的發(fā)展[J]．暖通空調(diào)，2010(6)：51～52．

[4] 丁慶，段紹輝，王執(zhí)中，等. 冰蓄冷空調(diào)在高峰谷負(fù)荷差地區(qū)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性[J]. 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2014(1): 72～75.

[5]蔣福偉. 冰蓄冷空調(diào)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析方法研究[D].大連：大連海事大學(xué)， 2003.

文章編號：1674-9944(2016)02-0001-02

中圖分類號：TK02

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

作者簡介：蔡智勇(1987—)，男，四川瀘州人，助理工程師，主要從事制冷工程方面的研究工作。

基金項(xiàng)目：國家科技支撐項(xiàng)目(編號：2012BAD53G01)

收稿日期：2015-11-04