1、冰蓄冷低温送风空调系统的原理、应用和发展黄茂文(江苏省华建建设股份有限公司，扬州225002)摘要：本文通过冰蓄冷与低温送风空调系统的原理分析，阐述了该系统的应用、要求、l自控和存在问题及对策。节能降耗等优势给系统的发展前景带来很大空间关键词：冰蓄冷；空调系统；冰蓄冷低温送风空调系统；节能降耗；发展前景中图分类号：TB6572 文献标识码：B 文章编号：10023607(2009)01-002803引言随着现代工业的发展和人民生活水平的提高，城市建筑能耗特别是空调能耗呈现加速增长的趋势，使得电力系统峰谷差急剧增加，电网负荷率明显下降。因此，许多地方电力公司纷纷推出了峰谷分时电价政策，为冰蓄冷技
2、术的应用带来了契机。我国积极推广应用冰蓄冷空调系统技术对实现经济、能源和环境的协调发展具有十分重要的意义。冰蓄冷技术是80年代国外发展起来的一项新技术。众所周知，冰蓄冷空调是利用夜间电网低谷时间(同时也是空调负荷很低的时间)，制冷主机制冷并由蓄冷设备将冷量储存起来，待白天电网高峰用电时间(同时也是空调负荷高峰时间)，再将冷量释放出来满足高峰空调负荷的需要或生产工艺用冷的需求。这样制冷系统的大部分耗电发生在夜间用电低峰期，而在白天用电高峰期只有辅助设备在运行，从而实现用电负荷的“移峰填谷”，为业主带来更多的经济效益，改善用电结构和电厂发电机组的运行状况，减少对矿物燃料的消耗和运行效率低的调峰电站
3、的投入。1冰蓄冷空调系统介绍11冰蓄冷技术的分类冰蓄冷技术按是否使用载冷剂分为直接蒸发制冰和间接蒸发制冰。直接蒸发制冰又按制冰装置有无运动部件分为静态制冰和动态制冰。静态制冰是指制冰的制备和融化在同一位置，蓄冰设备和制冰设备部件为一体结构，具体形式有冰盘管式(外融冰式管外蓄冰)、完全冰结式(内融冰式管外蓄冰)、密封件蓄冰。动态制冰是指冰的制备和融化不在同一位置，制冰机和蓄冰槽相对独立，具体形式有制冰滑落式、冰晶式。12系统组成冰蓄冷空调系统一般由制冷机组、蓄冷设备、辅助设备及设备之间的连接、调节控制等部件组成。如图1为冰蓄冷空调系统基本原理图。三通阔制冷机组图1蓄冰空调系统基本原理图13常见运
4、行模式和形式冰蓄冷空调系统的制冷机组与蓄冷设备所组成的管道系统可以是多种多样的，但是制冷机组与蓄冷设备的连接方式基本可分为串联系统和并联系统两种。串联形式又分为主机在上游的串联系统和主机在下游28 2009年第l期 万方数据的串联系统。冰蓄冷系统的常见形式为冰蓄冷与低温送风系统相结合、家用空调中的冰蓄冷系统和冰蓄冷与热泵系统相结合。本文主要介绍冰蓄冷与低温送风系统相结合的形式。2冰蓄冷与低温送风系统相结合21系统介绍冰蓄冷的融冰温度可在2左右或更低，即使通过板式热交换器进行换热，仍然可以获得3左右的空调冷冻水。低温送风系统的送风温差可达1320，冷冻水温差可达1016。相对于常规空调5水温差和
5、10送风温差，系统的风量和循环水量可以大幅减少。从而使系统的设备、机房面积、电力需求、维修更换费用等均减少，降低了系统的初期投资。另外，低温送风使室内空气的去湿能力加强，提高了热舒适性，并有利于抑止细菌的繁殖，改善了空气的品质。22与常规系统的区别低温送风和常规系统的区别见表1。裹1冰蓄冷两种不同应用形式的区别形式 冰蓄冷作用 水温 送风温度 初期投资 能源利用率与常规空调结合 空调冷源 712 1315 较高 降低与低温直接热交换 23 41I 减少 提高送风结合23低温送风系统分类低温送风系统按送风温度的高低可分为三类：(1)超低温送风。送风温度为46“C。由于需要特制的风口，较少推广应用
6、。(2)8“C低温送风。送风温度为68“C。通常与冰蓄冷技术紧密结合，能获得较好的空调效果和经济效益，得到了推广应用。(3)10低温送风。送风温度为912。可与冰蓄冷或常规空调结合，较灵活，但获得经济效益小，较少推广应用。24负荷计算空调负荷计算对于冰蓄冷系统的设计是至关重要的，对于具有同样的峰值负荷而有不同逐时负荷的建筑，冰蓄冷系统会出现完全不同的设备配置和运行方案。所以，应力求准确反映出设计日全天逐时负荷。低温送风系统的空调负荷与常规系统在负荷组成比例上有以下差距： (1)低温送风系统可以消除更多的湿负荷，新风的潜热负荷比常规系统大； (2)低温送风系统的风量与水量的减少，使系统的风机与水
7、泵温升负荷降低，设备容量减小； (3)低温送风系统的空气和水在被输送过程中的管道温升负荷也减少。25设备要求(1)低温送风设备。由于低温送风系统的送风温度越低越减少系统风量，但也会增加低温送风设备的费用、能耗以及保温费用。所以低温送风设备的冷却盘管应通过技术经济比较来确定。一般需要812排管，翅片数应小于472片cm，过密的翅片不便清洗。迎面风速一般取18-23ms，极限为28ms，载冷剂进口温度控制在13左右为宜。(2)过滤装置。由于空调送风量减少，意味着室内被处理的空气量的减少，应该提高空气过滤等级，而且对于保护较密翅片的盘管也有必要。(3)风机。风机选型方法与常规送风选用相同，按抽出式配
8、置的风机必须计算温升，风机温升一般为1318，而按压入式配置的风机则不计算空气温升。(4)低温送风风口。低温送风风口不能只局限在具有比常温风口更广泛的温度适用范围，还要具有更广泛的风量适用范围、很好的空气分布特性和空气混合特性，以满足变风量系统的要求，而且还应具有可接受的阻力和噪声性能。高诱导型低温风口能将低温的一次风与周围空气进行诱导混合。(5)风管及保温。低温送风风管的摩擦阻力应较小且便于安装，不漏风，空气动力噪声小。矩形风管的宽高比尽可能小。管道保温的最小保温层厚度按防止凝露来确定，而最佳保温层厚度则按经济分析确定。26系统自控空调自控系统是实现空调系统安全可靠运行、满足功能需要、降低能
9、耗以及减少运行费用的根本保障。当前自动控制多数采用DDC(直接数字控制)带中央程序控制的微电脑控制系统，它能满足低温送风的特殊控制要求，并能发挥低温送风的全部效益。INSTALLATION 29 万方数据27节能降耗(1)实现用户侧的“移峰填谷”，运行成本大大降低，使业主最终获利。(2)终端节能优势不仅在于其投资的节省，还为国家节约大量的电力投资。(3)从环境角度，降低发电能耗，提高能源利用率，减少对大气的污染，保护了环境。(4)降低相对湿度，改善环境的舒适度，同时也较减少了噪声对环境的影响。28存在问题和解决方法(1)易产生凝结水。管道保温应严格按照要求进行，并注意保护保温管道的隔汽层。另外
10、，系统应采用“软启动”，使冷冻水供水温度和送风温度逐渐降低。设备间可采用除湿或加热的方法防结露。(2)送风量较小，流速也低，影响空气品质。可以采用变风量方式，确定一个最小新风量，随着室内负荷减小，新风比增大，提高空气品质。(3)低温空气下沉，有吹风感。采用高诱导比的末端装置，可以迅速与周围空气混合而升温，同时风量也加大。3冰蓄冷低温送风空调系统发展前景冰蓄冷低温送风空调系统由于具有初投资省、运行费用低、效率高、电力需求小、空气品质优良等实用价值，在中国以及全球空调领域得到推广应用。我国由于起步迟、技术运用不成熟等原因，需在以下方面不断研究发展，积累经验，加速冰蓄冷技术的发展。31努力实现高效率
11、化。降低耗电率。提高性能系数冰蓄冷低温送风空调系统作为新生事物，对整个系统的评价显得及其重要。这方面有待于进一步的研究，并在我国的推广。 32建立区域性蓄冷站区域性蓄冷站对宏观节能较为有利，不仅可以节约大量初期投资和运行费用，而且减少了电力消耗及环境污染。33开发新产品，降低成本不断开发蓄冷介质、设备、诱导末端等产品，降低成本，提高整体性能。34辅助设备节能辅助设备的研究，通过改进制冷系统的辅助设备达到节能目的。参考文献：1】叶水泉冰蓄冷空调技术及其发展【C】中国科协2004年学术年会电力分会场暨中国电机工程学会2004年学术年会论文集2004，432-4382】潘雨顺，吴建国，贾燕芳冰蓄别嗨
12、送风空调技术研究现状与发展优势J】低温与特气，2001，1 9(5)：143李圣代冰蓄剖隘送风空调系统的节能特点及应用M节能，1907，(8)：17-20【4】武彬彬蓄冰一氏、温送风空调系统J】能源研究与利用，2001，(6)：27-29【5】程建杰，陈汝东空调系统的优化一冰蓄冷低温送风空调系统【J】节能，1999，(6)：68【61陈杨华，吴逸飞论蓄冷空调技术与节目戡J1江西能源，2004，(3)：35-37【7】陈正东 浅谈与冰蓄冷相结合的低温送风空调系统J】江苏煤炭，2003，(4)：67_688】潘雨顺，林志远论当代最优越的空调方式冰蓄冷与低温送风J】制冷，2000，19(4)：212
13、530 2009年第1期 万方数据冰蓄冷低温送风空调系统的原理、应用和发展作者： 黄茂文作者单位： 江苏省华建建设股份有限公司,扬州,225002刊名： 安装英文刊名： INSTALLATION年，卷(期)： 2009，(1)被引用次数： 0次参考文献(8条)1.叶水泉 冰蓄冷空调技术及其发展会议论文 20042.潘雨顺.吴建国.贾燕芳 冰蓄冷低温送风空调技术研究现状与发展优势期刊论文-低温与特气 2001(05)3.李圣代 冰蓄冷低温送风空调系统的节能特点及应用期刊论文-节能 1997(08)4.武彬彬 蓄冰-低温送风空调系统期刊论文-能源研究与利用 2001(06)5.程建杰.陈汝东 空调
14、系统的优化-冰蓄冷低温送风空调系统期刊论文-节能 1999(06)6.陈杨华.吴逸飞 论蓄冷空调技术与节能期刊论文-江西能源 2004(03)7.陈正东 浅谈与冰蓄冷相结合的低温送风空调系统期刊论文-江苏煤炭 2003(04)8.潘雨顺.林志远 论当代最优越的空调方式-冰蓄冷与低温送风 2000(04)相似文献(10条)1.会议论文 王井丰.张华.肖红海 小型多联机冰蓄冷空调系统的试验研究 2007给出了一种小型家用冰蓄冷兼蓄热的空调系统的原理和结构，该系统采用制冷剂直接蒸发制冰蓄冷，内融冰取冷。蓄冷过程中，蓄冷桶作为蒸发器，在蓄冷桶的蒸发盘管外形成冰层储存冷量；白天用电高峰，蓄冷桶作为冷凝器
15、后的过冷器来提高制冷剂的过冷度，从而提高了制冷量和性能系数COP。同时冬季可以做热泵和蓄热运行。通过蓄冷和释冷试验，结果表明该系统满足设计要求。2.学位论文 张智力 冰蓄冷-低温送风空调系统的仿真优化及风口性能研究 2004自“冰蓄冷与低温送风相结合“的概念被提出以来,所开展的科研工作往往针对这两项技术分别进行,研究冰蓄冷-低温送风空调系统的工作尚不多见.本文依托系统优化理论、计算机仿真技术以及物理实验等手段,对冰蓄冷-低温送风空调系统的设计方法、参数优化等相关问题进行了一系列的研究,主要内容如下:分析了冰蓄冷空调系统在不同类型建筑物中的适用性.着重用制冷机装机率、冰蓄冷空调系统的蓄冷率以及系
16、统在高峰用电时段的放冷率三项指标来衡量冰蓄冷系统的适用性,并通过优化分析给出了这三项指标分别应用于办公建筑、商业建筑及集会建筑时的优选值范围.应优化分析过程的要求,还归纳总结了空调负荷统计数据,对空调逐时负荷简化算法的相关资料进行了补充和完善.建立了制冷系统和蓄冰装置的数学模型,为设备的性能仿真奠定了理论基础.并对制冷系统和蓄冰装置的运行进行了实测,用实测数据检验了设备的数学模型.在此基础上,通过计算机仿真得到了盘管式内融冰蓄冰槽在不同条件下的蓄、融冰性能,为空调方案的经济分析提供了相关数据.对常规空调系统、常规冰蓄冷空调系统以及冰蓄冷-低温送风空调系统搭建了经济分析模型.用经济分析的方法,对
17、不同规模办公建筑的最佳空调方案进行了筛选,对冰蓄冷-低温送风空调系统的送风温度进行了优化.针对低温送风空调系统末端可能出现的“气流组织恶化“及“风口结露“两大问题进行了实验研究,基本建立了解决这两类问题的方法.凝露实验得到了低温送风条件下,空调系统使用普通风口时的软启动控制具体参数;诱导比实验得到了气流引射型及风车-风扇型内诱导风口的诱导比计算关联式;普通风口射流特性研究得到了低温送风条件下,气流组织设计的新思路.3.期刊论文 任秀宏.杨历.王丽娜.REN Xiu-hong.YANG Li.WANG Li-na 冰蓄冷空调系统与常规空调系统的经济比较-煤气与热力2006,26(10)以天津某办
18、公大楼为例,比较冰蓄冷空调系统和常规空调系统的经济性.冰蓄冷空调系统的系统造价比常规空调系统高,年运行费用比常规空调系统低,但多出的系统造价可在短期内收回.4.期刊论文 常先问.冀兆良.CHANG Xianwen.JI Zhaoliang 动态冰蓄冷空调系统特性分析 -制冷2007,26(3)由于动态冰蓄冷技术比传统的静态冰蓄冷技术表现出更好的性能,具有更广阔的发展前景,本文以冰片滑落式蓄冷和冰晶式蓄冷为例,论述了动态冰蓄冷系统的工作原理及主要技术性能;以冰片滑落式蓄冷空调系统为重点,分析了动态冰蓄冷空调系统的运行特性,并提出了冰蓄冷系统节能方面几个值得深入研究的问题.5.会议论文 孙震波.雷
19、波 冰蓄冷空调系统的热力学分析 2000该文运用热力学分析，对冰蓄冷低温空调系统和冰蓄冷常规空调系统两种方式进行了(火用)、能级、冷负热和送风量的分析和计算，计算结果表明：与冰蓄冷常规空调系统相比，低温空调系统的冷冰水供水(火用)值提高约51、能级提高约25；在满足房间相同热舒适感时，冷负荷可减少约16.5，送风量减少约44。6.学位论文 张东生 低温送风冰蓄冷空调系统技术研究及评价 2008冰蓄冷空调系统较常规空调系统相比优势在于能够达到“削峰填谷”、减轻电网负荷、节省电费、降低设备容量的目的。冰蓄冷空调系统增加了蓄冷设备，使其初投资增加。而低温送风系统与冰蓄冷系统相结合能够充分利用冰蓄冷系
20、统所产生的低温冷冻水，使其能以1320的大温差送风，减小风管尺寸及设备型号，节省建筑空间，从而在一定程度上降低系统初投资及运行费用。但是，如此大的送风温差势必会对室内气流组织及热舒适产生影响。可见，对低温送风冰蓄冷空调系统的经济性及室内气流组织和舒适性的研究有着极为重要的意义。针对上述分析，本文在对冰蓄冷的技术核心“蓄冰过程”模拟的基础上，从经济及热舒适两个方面对低温送风冰蓄冷空调系统进行了评价。在热舒适评价过程中，本文选取一具有代表性的房间，采用三维标准k-模型，应用FLUENT软件对低温送风及常规送风两种送风形式下房间的气流组织，热环境进行模拟。按照ISO7730标准，采用有效吹风感温度T
21、ed,空气分布特性ADPI等指标对室内热舒适度进行评价；经济评价过程中，以超高层建筑为例，根据中央空调系统的主要构成对超高层建筑中冰蓄冷空调与常规空调初投资进行理论分析，得出了两种空调形式初投资相等时必须满足的条件。利用动态经济评价方法对上海某一超高层建筑的低温送风冰蓄冷空调系统与常规空调系统两种空调形式进行经济评价。本文的研究结论可为低温送风冰蓄冷空调的设计及优化提供参考。7.期刊论文 李玉娜.吴玉杰.周晓丽.Li Yuna.Wu Yujie.Zhou Xiaoli 冰蓄冷空调系统的经济性研究 -低温与超导2008,36(6)从建立经济性分析模型,介绍特殊冰蓄冷空调系统和工程实例以及冰蓄冷经
22、济性的影响因素等方面总结了冰蓄冷空调系统经济性分析的研究现状,简述了冰蓄冷空调系统经济性评价的几种主要方法,最后,指出研究过程中存在的问题及需要改进的地方.8.期刊论文 戴辉阳.曹红奋.王敏 冰蓄冷空调系统的经济分析 -能源与环境2006(2)阐述影响冰蓄冷空调系统经济性的主要因素,建立理论模型并对一冰蓄冷空调系统工程实例进行经济分析,与常规空调系统的比较结果表明,当电力部门实施峰谷分时电价等政策时,冰蓄冷空调系统具有很好的经济效益.9.学位论文 戴辉阳 基于BP神经网络的冰蓄冷空调系统负荷预测研究 2006空调系统是重要的用电大户，也是造成电网峰谷负荷差的主要原因。冰蓄冷空调则是解决这个问题
23、的一个有效方法，它在夜间用电低谷时段使制冷机运行制冷，利用蓄冷介质将冷量储存起来，在白天用电高峰时段将冷量释放出来。因此已经成为实现电网移峰填谷和节省运行费用的很重要的技术措施之一。近年来，一些大中城市为缓解城市电网压力，推行峰谷电价，冰蓄冷空调系统的应用取得了长足的发展。目前现有的冰蓄冷系统多数以主机优先方式运行，往往由于运行管理水平的限制，没能实现能量的消耗和运行费用的最低化，在一定程度上影响了业主使用冰蓄冷空调的积极性。预测控制(优化控制)是冰蓄冷系统运行管理的目标，从而在满足建筑物供冷要求的前提下尽可能地减少运行费用。精确的负荷预测是优化控制的基础，是合理分配制冷机供冷与融冰供冷来满足
24、负荷的基础与前提。如何在非设计条件下使系统经济合理地运行，是冰蓄冷空调系统运行管理中面临的一个棘手而又必须解决的课题，是提高冰蓄冷空调系统经济效益的重要途径之一。负荷预测恰恰是关键，它可以用于为空调系统运行管理人员确定合理的开、关制冷主机台数，提高调节的预见性和系统的稳定性。本文的主要工作就是对基于神经网络的冰蓄冷空调系统负荷预测进行相关研究。首先，对上海某科技馆冰蓄冷空调工程进行了实验测定，证实了该冰蓄冷空调系统运行情况良好，同时采集了大量数据，并作了相关的技术分析，为后续的负荷预测模型提供了样本数据。其次，系统阐述了人工神经网络理论，并对人工神经网络模型的BP算法用数学形式予以详细描述，为
25、负荷预测模型的软件实现奠定了基础。另外，空调系统负荷是一个典型的具有动态性、时变性、多扰量性、不确定性等随机特性的非线性模型。本文针对空调负荷的特性，结合人工神经网络的特点和功能，设计了一个三层BP神经网络，建立了较切合实际的提前1小时预测的神经网络负荷预测模型。最后，采用自己编写的简化Microsoft Visual Basic 6.0神经网络程序，在实验测定的样本数据的基础上，运用BP神经网络预测方法对该空调系统负荷进行预测，其负荷预测的精度、预测程序的实现过程和运算速度是符合负荷预测实际要求的。10.会议论文 王玉刚.裴秀英.赵丽宁 某办公建筑冰蓄冷空调系统经济性分析与比较 2008以某办公建筑为例,利用静态经济评价法为标准,分析比较了冰蓄冷空调系统和常规空调系统的经济性,得出冰蓄冷空调系统较常规空调系统具有更好的经济效益和社会效益。本文链接：http:/
