摘要：介紹了再冷式冰蓄冷工程的運(yùn)行原理，利用模擬計(jì)算的方法對(duì)影響再冷式冰蓄冷工程性能的因素進(jìn)行了分析，分析結(jié)果表明該工程制冷機(jī)夜間運(yùn)行的COP值比傳統(tǒng)蓄冰工程高出約14%，可把夜間制冷機(jī)的蒸發(fā)溫度提高2℃且不需要任何附加能量。
關(guān)鍵詞：冰蓄冷 再冷器 性能系數(shù) 節(jié)能
Abstract　 Presents operation principles of the sub-cooled ice-storage system, analyses affecting factors of this system by use of simulation calculation. The results reveal that the COP of this system is about 14% higher than that of the conventional system, and it can raise the evaporation temperature by 2℃ at night but needs no extra energy.

　　Keywords　ice-storage, sub-cooler, COP, energy saving

　　★TsinghuaUniversity, China

　　0 引言

　　冰蓄冷技術(shù)是利用峰谷電價(jià)的差別將用電高峰時(shí)的空調(diào)負(fù)荷轉(zhuǎn)移到電價(jià)較為便宜的夜間從而節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用。傳統(tǒng)的冰蓄冷工程可節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用但不節(jié)能，但這主要是制冰運(yùn)行期間為了得到0℃的冰，制冷機(jī)的蒸發(fā)溫度往往需要降低至-8℃，從而造成夜間蓄冷過(guò)程中制冷機(jī)運(yùn)行的性能系數(shù)（COP）僅是白天的60%～70%，造成了能源的浪費(fèi)。

　　冰蓄冷的制冰方式主要分為兩種。第一種是靜態(tài)制冰方式，即在冷卻管外或盛冰容器內(nèi)結(jié)冰，冰本身處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)。第二種是動(dòng)態(tài)制冰方式，即冰相對(duì)于制冰介質(zhì)是處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

　　靜態(tài)制冰法工程簡(jiǎn)單，現(xiàn)已成為應(yīng)用中的主流。然而，靜態(tài)制冰法也存在著由于冰層厚度的增加使熱阻增大，導(dǎo)致制冷機(jī)的性能工程（COP）降低的缺點(diǎn)。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，產(chǎn)生了制冰法中的收獲（harvest）制冰法。收獲制冰法利用熱量使一定厚度的冰脫落從而減小冰層厚度。

　　收獲制冰法有兩個(gè)階段：①制冰階段，采用的方法有水從冷卻表面流下和冷卻表面浸在水中；② 脫冰階段，有機(jī)械剝離法和熱融解剝離法。但收獲制冰法也存在剝離能耗較大的缺點(diǎn)，而再冷式蓄冷工程利用了新型的冰層剝離法--再冷器剝離法，減少了剝離能耗，較傳統(tǒng)收獲制冰法的效率有較大的提高。

　　1 再冷式冰蓄冷工程原理

　　1．1 工程簡(jiǎn)圖及其原理

　　圖1為再冷式冰蓄冷工程的工程流程圖。它與傳統(tǒng)冰蓄冷工程的最大區(qū)別是在冷凝器與膨脹閥之間加裝了再冷器（sub-cooler）。再冷器剝離法利用冷凝器后較熱的制冷劑將乙二醇溶液加熱到0℃以上，通過(guò)泵1送入蓄冰槽后將冰融化并使之脫離。

圖1工程原理簡(jiǎn)圖

　　再冷式冰蓄冷工程有三種運(yùn)行工況，其運(yùn)行原理如下（以蓄冰槽1為例，其它蓄冰槽以此類(lèi)推）：

　�、僦票�工況

　　當(dāng)制冷機(jī)制冰時(shí)，可以有以下兩種運(yùn)行狀態(tài)：

　　a 全部冷量用來(lái)制冰，閥2，3，22開(kāi)，閥1，4，21，23關(guān)時(shí)，蓄冰槽1制冰；

　　b 在制冰的同時(shí)對(duì)用戶(hù)供冷，閥2，3，22，23開(kāi)，閥1，4，21關(guān)時(shí)，調(diào)節(jié)閥22，23的開(kāi)度改變通過(guò)板式換熱器的流量，從而蓄冰槽1制冰的同時(shí)對(duì)用戶(hù)供冷。

　　② 脫冰工況

　　脫冰是指利用再冷器得到的高于0℃的載冷劑，將蓄冰槽內(nèi)制冰介質(zhì)上的冰融化并使之脫離表面。當(dāng)閥1，4開(kāi)，閥2，3關(guān)閉時(shí)，蓄冰槽1脫冰，其它以此類(lèi)推。

　�、鄄恢票�而直接為用戶(hù)供冷

　　閥21，23開(kāi)，閥1，2，3，4，22關(guān)時(shí)，制冷機(jī)不進(jìn)行制冰而直接向用戶(hù)供冷。

　　現(xiàn)冷式蓄冰式工程蓄冰槽制冰、脫冰兩種工況下的切換是在制冷機(jī)制冷循環(huán)沒(méi)有變化的條件下得到的，因此可以避免制冷機(jī)制冷/熱泵循環(huán)轉(zhuǎn)換時(shí)所帶來(lái)的損失及對(duì)制冷機(jī)壽命的影響。

　　1．2 再冷式蓄冰工程制冷循環(huán)分析

　　圖2所示T-s圖表示制冷工程的循環(huán)過(guò)程。在沒(méi)有再冷器的制冷循環(huán)中，1-2為壓縮過(guò)程、2-5為冷凝過(guò)程、5-6為節(jié)流過(guò)程、6-1為蒸發(fā)過(guò)程。當(dāng)使用再冷器進(jìn)行制冷循環(huán)時(shí)，設(shè)制冷劑通過(guò)再冷器從5點(diǎn)冷卻到5′點(diǎn)，那么節(jié)流過(guò)程就由5-6變?yōu)?′-6′了，而蒸發(fā)過(guò)程則由6-1變?yōu)?′-1。需要說(shuō)明的是，圖中5-5′下陰影所示的Q2與6-6′下的Q1面積相同（即Q1=Q2），即用于冷卻再冷器的那部分冷量通過(guò)蒸發(fā)器的再度變?yōu)槔淞慷�并沒(méi)有損失。顯然由于減少了制冷機(jī)的節(jié)流損失而提高了制冷機(jī)效率。

圖2 制冷循環(huán)圖

　　2 再冷式冰蓄冷工程數(shù)學(xué)模型

　　為了對(duì)再冷式蓄冰工程和傳統(tǒng)靜態(tài)蓄冰工程進(jìn)行比較，需要建立數(shù)學(xué)模型以對(duì)兩種工程進(jìn)行模擬分析。為突出問(wèn)題本質(zhì)，便于分析比較再冷式與傳統(tǒng)式冰蓄冷工程的性能，我們以板式工程為例。

　　蓄冰工程由制冷機(jī)和蓄冰槽兩大部分組成，下面就對(duì)這兩大部分分別建立數(shù)學(xué)模型。模型中次要的因素如水泵的影響均忽略不計(jì)。

　　2．1 制冷機(jī)模型

　　為了簡(jiǎn)化上述兩種蓄冰工程的能耗比較，這里只考慮蒸發(fā)器和再冷器兩部分。

　　蒸發(fā)器的計(jì)算采用的是傳熱單元數(shù)法。蒸發(fā)器中的制冷劑側(cè)大部分處于沸騰狀態(tài)下，為了計(jì)算方便將其簡(jiǎn)化成為整個(gè)蒸發(fā)器均處于沸騰狀態(tài)。因此效能ε=1-e-NTU, 其中NTU=KF/Cmin[1],K，F(xiàn)分別為傳熱系數(shù)和傳熱面積； ，即換熱器兩側(cè)流量乘以較小比熱值。通過(guò)換熱器交能就可以計(jì)算出其余參數(shù)。

　　再冷器模型也是采用傳熱單元數(shù)法，但它與蒸發(fā)器的模型不同之處在于它不經(jīng)歷相變過(guò)程。由于再冷為逆流換熱：

（1）

　　式中 ，即換熱器兩側(cè)流量乘以較大比熱值。

　　2．2 蓄冰槽模型

　　再冷式工程中蓄冰時(shí)有制冰和脫冰兩種工況，應(yīng)分別建立相應(yīng)的模型。為了簡(jiǎn)化制冰模型，不考慮沿蓄冰槽內(nèi)換熱器方向冰層厚度的變化即取平均厚度 。板式蓄冰槽的制冰模型見(jiàn)圖3，建立如下方程：

　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（2）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 （3）

　　邊界條件：t( 0)=tin , t(l)=tout

　　初始條件：t=0℃ ，ΔH=0，式中R主要分為三部分：第一是板內(nèi)載冷劑熱阻，第二是制冷板的傳導(dǎo)熱阻，第三是冰層熱阻， 這三部分熱阻中冰層熱阻占的比重最大；tm，t分別為冰層與水相變界面的溫度值和蓄冰板內(nèi)載冷劑溫度值；tin , tout為蓄冰槽的進(jìn)出口溫度值。 ，ρ，cp，l，rm分別為載冷劑流量、水的密度、載冷劑的定壓比熱容、蓄冰槽的總長(zhǎng)度和水的單位質(zhì)量凝固熱。

圖3 蓄冰槽示意圖

　　由于上述兩式為微分表達(dá)式，為了計(jì)算的簡(jiǎn)便對(duì)其進(jìn)行積分得到：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　�。�4）

　　　　　　　　　　　　　　　（5）

　　式中Δ 是冰層厚度的增加值。

　　脫冰模型依據(jù)的公式與上面兩個(gè)公式非常相似，這里就不再贅述。

　　3 傳統(tǒng)冰蓄冷工程熱性能分析

　　藉上述模型進(jìn)行模擬計(jì)算得到圖4，5所示的結(jié)果。該工程的具體參數(shù)為蓄冰槽內(nèi)板間距70mm，制冷板寬0.25m，總長(zhǎng)500m。制冷機(jī)的制冷為R12，蒸發(fā)溫度-8℃，在蓄冰剛開(kāi)始時(shí)制冷量為60kW。模擬冰蓄冷工程載冷劑為乙二醇溶液，流量為10L/s。

圖4 冰槽出口溫度、冰層厚

安裝前應(yīng)全面熟悉了解風(fēng)機(jī)的說(shuō)明書(shū)，弄清風(fēng)機(jī)工作的通風(fēng)工程圖紙，開(kāi)箱檢查風(fēng)機(jī)各部件是否齊全，機(jī)殼外部有否碰傷，特別要注意頭部整流器是否有碰傷變形，各部件聯(lián)接是否緊密，葉片電機(jī)有無(wú)損傷，葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活，如發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)予以修理及調(diào)整。
檢查風(fēng)機(jī)的安裝基礎(chǔ)，它必須有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證能承受風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷，同時(shí)檢查基礎(chǔ)與風(fēng)機(jī)的聯(lián)接尺寸是否符合設(shè)計(jì)要求。

◆風(fēng)機(jī)的安裝

1、風(fēng)機(jī)臥地式安裝
將減振器通過(guò)聯(lián)接螺栓固定于風(fēng)機(jī)機(jī)座，用中心高調(diào)整墊板調(diào)節(jié)各減振器水平高度，用固定螺栓將風(fēng)機(jī)固于已焊接在基礎(chǔ)上的聯(lián)接鋼板上，如風(fēng)機(jī)由于抗震等原因無(wú)需減振器，則將風(fēng)機(jī)機(jī)座上的螺孔與基礎(chǔ)上的預(yù)埋螺栓直接聯(lián)接即可。

2、側(cè)墻臥式安裝
風(fēng)機(jī)安裝的基本要求與臥地式安裝相同，只是安裝托架做成斜臂支撐式，托架要有足夠的強(qiáng)度和剛度，10#以上風(fēng)機(jī)不宜采用此種安裝方式。

3、懸掛式安裝
先將減振器與風(fēng)機(jī)用螺栓聯(lián)接成一體，減振器對(duì)稱(chēng)安裝，布置于風(fēng)機(jī)重心兩側(cè)，直接將風(fēng)機(jī)提升插入安裝于懸掛支架，懸掛支架的高度，視實(shí)際空間距離由用戶(hù)自定，16#以上風(fēng)機(jī)一般不采用此種安裝型式。

4、立式安裝：風(fēng)機(jī)立式安裝方法與臥地式安裝一致，對(duì)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的強(qiáng)度與剛度要求更嚴(yán)格。

◆風(fēng)機(jī)與兩端管道的聯(lián)接必須采用撓性接頭，以隔離振動(dòng)和保護(hù)風(fēng)機(jī)

降溫水簾
廠(chǎng)房負(fù)壓風(fēng)機(jī)
通風(fēng)降溫設(shè)備

鋒速達(dá)是水簾生產(chǎn)廠(chǎng)家|環(huán)�？照{(diào)生產(chǎn)廠(chǎng)家|屋頂風(fēng)機(jī)廠(chǎng)家|，鋒速達(dá)承接規(guī)劃：豬場(chǎng)降溫|車(chē)間降溫|廠(chǎng)房降溫|豬場(chǎng)通風(fēng)|車(chē)間通風(fēng)|廠(chǎng)房通風(fēng)|屋頂排風(fēng)機(jī)|屋頂排熱|廠(chǎng)房通風(fēng)降溫|車(chē)間通風(fēng)降溫|通風(fēng)換氣排熱降溫工程|屋頂風(fēng)機(jī)安裝|負(fù)壓風(fēng)機(jī)安裝|水簾安裝|環(huán)保空調(diào)安裝|通風(fēng)設(shè)備安裝|通風(fēng)降溫設(shè)備|通風(fēng)系統(tǒng)安裝案例|通風(fēng)降溫系統(tǒng)|屋頂通風(fēng)機(jī)|屋頂排風(fēng)系統(tǒng)
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