冰蓄冷系統隨著經濟的發展,建筑中使用的中央空調系統日益增多,不但使用電量增加,也造成晝夜用電的不平衡。轉移尖峰用電,達到平衡供電,減少電力設備投資,節省制冷設備運行費用,是一項急迫的任務。冰蓄冷是實現這個目標的重要手段之一。冰蓄冷系統如圖3一11所示。系統由三部分組成:制冷系統、蓄冰槽和用冷系統,構成了蓄冷循環和放冷循環。晚上制冷系統啟動,將冷量儲存在蓄冰槽中,白天槽內冰逐漸融化,通過熱交換器把冷量輸送到用冷處。按槽內冰的生成方式,有靜態制冰和動態制冰兩類。
(1)靜態制冰結冰和融冰均在蓄冰槽內完成。常見的靜態制冰方式為:冰-盤管式和冰球-載冷劑式。
①冰-盤管式。圖3-12所示為冰-盤管式,盤管沉浸在水中,管內通入制冷劑。制冷時,蓄冰槽內的水結冰;釋冷時,空調回水進入蓄冰槽,使冰融化,獲取冷量。因融冰時空調回水直接與冰接觸,故釋冷快。為了提高熱交換率,蓄冰槽的蓄冰率不超過50%。
②冰球-載冷劑式。蓄冰槽內流動著載冷劑(如:乙稀乙二醇水溶液),冰球密集放置在槽內,使冰球與載冷劑的熱交換面積盡可能大,且冰球不會因彼此相撞而損壞,見圖3-13(b)。圖3-13(a)為球形冰球,直徑約80mm,球內封裝蓄冷介質,它由水和少量添加劑組成。蓄冷介質體積約為球容積的90%,剩下的10%作為水結冰時的緩沖容積。蓄冷時,載冷劑的溫度為一5~一2℃,釋冷時,載冷劑的溫度為4~10℃。這種蓄冷裝置的蓄冷量大,例如:一臺容積為1100m3的冰球蓄冷裝置,可裝入300萬個小球,制冰率為55%,蓄冷量為8800kW。
(2)動態制冰靜態制冰時,制冰和融冰發生在同一處
(蓄冰槽內或冰球內)。若制冰和融冰處分離,即為動態制冰(例如:在一處生成的冰落入蓄冰槽后用輸送設備輸送到蓄冰槽外融化)。動態制冰時,制冰表面處形成的冰不斷轉移,冰層薄,熱阻小,制冰速度快,蒸發溫度高于靜態制冰。
先進的動態制冰裝置生產流態冰,見圖3-14。
含水量大的低濃度不凍液流經蒸發器時,被制冷劑冷卻,水發生相變,析出細粒冰約0.1mm,形成流態冰供蓄冷用。析冰過程中,溶液濃度提高,析冰溫度下降,使蒸發溫度下降,對制冷循環不利,這一點在選用不凍液時應仔細考慮。流態冰在釋冷處融化后,溶液變稀,返回蓄冰器,再進入制冷循環側重新制造流態冰,見圖3-15。