滑落式冰蓄冷空調系統原理與運行特性分析

蔡智勇，趙美華，彭同哲，汪瑞東

(中機西南能源科技有限公司，重慶 401520)

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滑落式冰蓄冷空調系統原理與運行特性分析

蔡智勇，趙美華，彭同哲，汪瑞東

(中機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系統具有轉移高峰用電量，平衡電網峰谷差，提高設備利用率，維持電網用電平穩和降低運行費用的作用。介紹了滑落式冰蓄冷空調系統的組成與工作原理，并對其運行特性進行了分析，總結了滑落式冰蓄冷空調系統的優點。

關鍵詞：滑落式冰蓄冷空調系統；工作原理；運行特性

1引言

隨著我國社會經濟的高速發展，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。滑落式冰蓄冷技術是指制冰裝置和蓄冰裝置分離，制冰過程中冰凍結到一定厚度時，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，如此循環往復直至達到需求的蓄冰量[1～3]。滑落式冰蓄冷空調系統是一種通過在低電價或低負荷時制冰以儲存冷量，而在高電價或用冷高負荷時通過融冰釋放冷量供冷，以降低空調制冷機組的負荷，提高設備利用率和維持電網用電平穩，并可節約運行費用，目前已成為國家積極推廣應用的一項新型節能技術[4，5]。

2滑落式冰蓄冷空調系統的組成和工作原理

滑落式冰蓄冷空調系統包括雙蒸發器空調主機、空調水循環系統以及空調末端3大部分。

雙蒸發器空調主機由制冷壓縮機、制冰蒸發器、油分離器、冷凝器、空調蒸發器以及循環桶組成。空調制冷主機的冷凍水進出口分別通過管道與空調末端的進出口相連，同時在空調制冷主機與空調末端之間的管道上設有空調冷凍水泵，用于冷凍水循環。

空調水循環系統由供水裝置、蓄冰裝置和中間換熱器組成。供水裝置位于制冰蒸發器上方，在供水裝置的進口設有制冰進水溫度傳感器，當進水溫度低于1.5 ℃時系統進入制冰模式，反之系統進入制冷水模式。蓄冰裝置位于制冰蒸發器的正下方，蓄冰裝置的出口與循環水泵相連，循環水泵的出口同時與供水裝置和中間換熱器相連，在循環水泵與供水裝置和中間換熱器之間分別設有換熱電動調節閥和旁通電動調節閥，用于切換機組不同運行狀態。

空調末端的出口同時通過管道與中間換熱器中另一組換熱管的一端相連，在空調末端與中間換熱器之間的管道上設有融冰冷凍水泵，該換熱管的另一端與空調末端的進口相連。在空調末端的進出口處分別設有系統供水溫度傳感器和系統回水溫度傳感器，用于檢測供回水溫度，實現根據末端負荷需求及峰谷電價調整融冰供冷和空調制冷主機直接向末端供冷的運行策略。

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

3滑落式冰蓄冷空調系統運行特性分析

3.1制冰過程

關閉換熱電動調節閥，開啟旁通電動調節閥，蓄冰裝置中低溫冷水經板式換熱器與空調回水換熱后進入制冰蒸發器上方的供水裝置均勻噴淋分配，循環水沿蒸發板表面呈膜狀均勻流下，制冷劑在蒸發板內蒸發吸熱，部分水凝結成冰附著在蒸發板的表面，并不斷增厚，另一部分水落到蓄冰槽內，由循環水泵吸入，進入制冰蒸發器上方的供水裝置，從而完成整個制冰循環。

3.2脫冰過程

當某組蒸發板表面冰層厚度達到5～9 mm后，該蒸發模塊的換熱電動調節閥打開，高溫制冷劑氣體進入蒸發板內，蒸發板表面溫度升高，與蒸發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，當蒸發板表面冰層完全脫落后，關閉換熱電動調節閥，重新進入制冰狀態并依次循環。

3.3融冰供冷

蓄冰裝置中低溫冷水由循環水泵送至中間換熱器對空調回水側放冷，通過空調回水出水溫度傳感器檢定值調節電動調節閥、旁通電動調節閥開度控制進入中間換熱器的循環水量，經過中間換熱器溫度升高的水與經過旁通電動調節閥的冷水混合后經過制冰蒸發器落入蓄冰槽中繼續融冰，再由循環水泵輸送至中間換熱器，完成融冰供冷循環。

3.4制冷+融冰過程

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

4結語

通過對滑落式冰蓄冷空調系統工作原理和運行特性分析，可以總結出以下優點。

1) 系統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，無中間換熱環節，系統蒸發溫度高，節能性能好。

3) 系統運行模式多種多樣，更好的節能降耗。

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：

[1]王茜，徐士鳴．冰蓄冷系統研究新進展[J]．節能，2003(11)：37～38．

[2]陸天柱，杜塏．動態蓄冰系統原理及其(火用)分析[C]//中國制冷學會.第六屆全國制冷空調新技術研討會論文集.武漢：華中科技大學出版社，2006.

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

[4] 丁慶，段紹輝，王執中，等. 冰蓄冷空調在高峰谷負荷差地區應用的經濟性[J]. 電力系統及其自動化學報，2014(1): 72～75.

[5]蔣福偉. 冰蓄冷空調的經濟技術分析方法研究[D].大連：大連海事大學， 2003.

文章編號：1674-9944(2016)02-0001-02

中圖分類號：TK02

文獻標識碼：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。

基金項目：國家科技支撐項目(編號：2012BAD53G01)

收稿日期：2015-11-04