[练习]建筑节能新技术——动态冰蓄冷

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1、建筑节能新技术一动态冰蓄冷冯自平（中国科学院广州510640）S3动态冰蓄冷的冰浆及其生成过程§1冰蓄冷的节能原理冰蓄冷空调是利用夜间低谷时段电力制冰并蓄存起来，在白天用电高峰时段不开或少开制冷主机，利用夜间蓄存的冰来满足空调冷负荷需求的一种节能手段。冰蕃冷空调的广泛应用具有利国利民的重蓉斎义"从空调甲户的角痔来说，由于可以充分利用夜间低谷廉价电力，从而大大降低了空调系统的运行费用；从电网公司的角度来说，由于冰舊冷空调可以把白天高峰时段电力需求大量转移到夜间低谷时段，实现电网移蜂填谷.平衡峰谷矛盾，因而从宏观上大大降低峰谷差带

2、来的能源损失。因此，冰蓄冷空调技术是任何国家在经济发展到一定水平之后所必然要大力推行的节能减排技术。・一¥■■•11S1冰蓄冷空调的基本运行原理图1是冰蓄冷空调系统的基本运行原理。由于制冷主机既可在非空调时段蓄冷、也可在空调时段直接供冷，因此主机的装机容量可以显著减小，与此同时，配电系统的容量也可以相应减小。§2冰蓄冷技术的种类及其特点.我国现有的冰誉冷技术主要包括冰球式和盘管式两大类，如图2所示。在冰球技术中，作为蓄冷介质的水被封装在塑料球壳中形成所谓的冰球,大量的冰球再置于具有一定耐压能力的密封罐体中，冰球与冰球之间的空

3、隙充满乙二醇等不冻液。蓄冷运行时，经制冷主机冷却到0°C以下的不冻液流经冰球罐,从而将冰球中的水冻结成冰,实现蓄冷。放冷运行时，流经冰球罐的不冻液把冰球融化所释放的冷疑带出以供空调末端，实现放冷「一一••…-在盘管式冰蓄冷技术中，由金属或导热塑料制成的盘管置于蕃冰槽中，盘管之间充满蓄冷介质水/冰。在蓄冷运行时，经制冷主机冷却到（TC以下的不冻液流经盘管内部厂从而逐渐将管外的水冻结成冰，实现蓄冷。放冷运行时，流经盘管内部的不冻液把冰融化所释放的冷量带出以供空调末端，实现放冷。—图2传统冰蓄冷技术不管冰球还是盘管式冰蓄冷技术,在制

4、冰和融冰的过程中,蓄冷介质始终处于静止状态，因此冰球和盘管式冰蓄冷技术又称为静态冰蓄冷v静态冰番冷传热条件差，制冰和融冰速度慢，制冷主机冏氐。为了解决或避免传统冰蓄冷技术中的固有缺陷，动态冰蓄冷技术的概念应运而生。动态冰蓄冷于20世纪90年代7T妬Z5UR匹不，在卩能忌"橄垃“日本首先实现产业化应用。动态冰蓄冷技术的最大特点是在动态过板决玉特；程中制取冰浆，从而解决了传统冰球和盘管式冰蓄冷技术中的诸多固有难题，把冰蓄冷技术提升到了一个新的技术高度，可以称得上“节能技术中的节能技术”。如图3是动态冰蓄冷中制取的流态化冰浆及其生成

5、原理。当前，动态冰蓄冷技术又分为两个分支：一是纯水冰浆技术；一是盐水冰浆技术。纯水冰浆技术釆用普通水（无任何忝加成分）作为蓄冷介质，通过过冷却换热原理动态制取纯水冰浆。盐水冰浆的制取技术与其相同，但采用的是10%以下的稀盐水溶液（乙二醇、乙醇等）作为蓄冷介质，相应地生成的冰浆的温度纯水冰浆。动态冰蕃冷技术最早于2000年代初在日本实现产业化，之后发展迅速。目前，动态冰蓄冷己成为日本市场的技术主流。日本的高砂热学、新菱冷热、新日本制铁、竹中工务店、大林组等公司是纯水冰浆式动态冰蓄冷技术的主要代表厂家，SUNWELL0本公司则是盐

6、水冰浆式动态冰蓄冷技术的主要代表厂家。从日本的使用情况来看，纯水式动态冰蓄冷技术是目前动态冰蓄冷技术的主流代表，盐水式动态冰蓄冷的实用案例相对较少。S3动态冰蓄冷技术的突出优势动态冰蓄冷是针对传统静态冰蓄冷的各种缺陷而发展起来的新技术，具有能效高，蓄冰和融冰快等优点，以下是动态冰莖冷相对于传统冰球式和盘管式冰蓄冷所具有的主要技术优势。♦制冰过程蒸发温度高，机组cop提高，能耗显著降低动态冰蓄冷由于制冰过程中的传热效率大幅度提髙，使得制冷主机的蒸发温度得到显著提高。制冷蒸发温度的提髙直接导致机组能效比（C0P）的提高。不管冰球还

7、是盘管，制冰运行过程中制冷剂蒸发温度都在-10・C以下，而且随着冰层的加厚,蓄冷后期的蒸发温度还将持续降低。而动态冰蓄冷的蒸发温度盛被提高至-3・C以上，机组COP提高20%以上，也就是说在相同蓄冷量的情况下,动态冰蓄冷所需消耗的电能可以节约20%以上。如图4所示。此外,动态冰蓄冷制冰过程中由于蒸发温度维持不变，机组工况稳定，寿命延长。IICOHISM%♦—--lor图4制冷蒸发温度对比♦传热效率高，制冰速度快传统的冰球/盘管式冰蒂冷的制冰和融冰过程都是在静态下，主要通过导热的传热方式完成。当冰层较厚时，热量传递穿过冰层时的热

8、阻非常大，导致传热系数低下，制冰禾JS&廉枝暗绍慢.而日筋■&掃失大。动态冰蓄冷技术则彻底改变了原有的传热方式，传热和相变（结冰或融冰）两个环节被分开在不同的空间完成。如图5所示，传热时不结揀，结冰时不传热,传热过程始终为高效的液体强制对流方式，避免了静态冰蓄冷中的冰层热动态