連載三 | 源牌冰蓄冷技術設計與應用
2022-10-28
冰蓄冷系統形式及比較
冰蓄冷系統分類
按結冰的狀態分為靜態制冰和動態制冰，靜態制冰經過一段時間的發展，逐步淘汰了因系統載冷劑充注量大、制冰溫度低、融冰供冷溫度不穩定的封裝式蓄冰系統，目前民用建筑冰蓄冷系統多采用蓄冰盤管式制冰。動態制冰因易冰堵、超聲波促晶不穩定、過冷態溫度不易控制等性能缺陷目前尚無在民用建筑中大規模投用的案例。
冰蓄冷的常見系統分類
分 類 | 類 型 | ||
靜態制冰 | 冰盤管 | 外融冰 | 直接、間接式制冰 |
內融冰 | |||
封裝式 | 冰球、冰板 | ||
動態制冰 | 收獲式制冰 | 片冰滑落式、冰晶或冰泥 | |
冰晶式 | 過冷水制冰、二元溶液制冰 | ||
靜態冰盤管式蓄冰裝置按制冷劑是否直接和蓄冰裝置中水的換熱分為直接蒸發式蓄冰和載冷劑間接式蓄冰。
直接蒸發式蓄冰系統（如下圖）采用壓縮機制冷配蒸發式冷凝器，制冷劑直接在蓄冰換熱盤管中循環流動，該系統具有瞬時釋冷速率高的優點，但由于制冷劑管路直接作為換熱管蓄冰，系統需要注入較大容量制冷劑，且盤管承壓高，對管路的密封性要求高。
直接式蓄冰系統
間接式蓄冰系統（如下圖）一般以乙二醇水溶液作（25%體積濃度）為載冷劑，流經蓄冰盤管，進行制冰及融冰循環，此系統形式制冷劑充注量較少，但需注入載冷劑作為換熱介質。
間接式蓄冰系統
內/外融冰系統
間接式蓄冰系統按融冰的方式不同分內融冰和外融冰系統。其流程如下：
內融冰系統流程 外融冰系統流程
內融冰系統制冰時，冷水機組制出的低溫載冷劑（-6℃左右）通過盤管進行循環，使其外表面形成冰，儲存冷量；釋冷過程中，溫度較高的載冷劑通過盤管循環，管壁上的冰從冰層內部開始向外融化，釋放出冷量。此種系統形式具備以下特點：
融冰時載冷劑溫度一般為3～4℃，經板式換熱器換熱可提供4~7℃冷水；
不完全凍結式盤管融冰釋冷能穩定提供低溫供水；
制冰和融冰系統均為閉式系統；
技術成熟、可靠穩定、系統簡單；
內融冰系統中蓄冰槽里的水為靜態；
蓄冰裝置可以采用不完全凍結盤管或完全凍結式盤管。
外融冰系統制冰時，冷水機組制出的低溫載冷劑或制冷劑通過管內進行循環，使其外表面形成冰，儲存冷量；釋冷時，溫度較高的冷水回水進入蓄冰槽，直接在冰盤管管外循環，與冰直接接觸，冰層由外向內融化，獲得低溫水，釋放出冷量。此種系統形式具備以下特點：
釋冷速率高，出水溫度低且穩定，可以提供1～2℃低溫水；
融冰系統為開式系統，一般采用板式換熱器與末端管網隔開；
需配置布水器及鼓氣裝置等輔助設施，投資一般較內融冰高；
外融冰系統中蓄冰槽里的水為動態。
內融冰系統制冰及融冰系統流程示意圖
外融冰系統制冰及融冰系統流程示意圖
