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目 錄 一、概況二、目前市場蓄冰形式介紹三、冰晶式動態冰蓄冷技術分析四、與靜態（盤管式）蓄冰的綜合對比五、市場案例及分析六、結論及建議一、概況 因項目開發中業主方有對冰晶式動態冰蓄冷系統應用的需求，我司整理本報告。但本系統市場案例較少，對于系統在項目中運用的經濟型、可靠性和穩定性沒有一定的參考，業主希望我司顧問方能對本系統情況進行了解分析，并給出專業性的建議。 本報告通過對冰晶式動態冰蓄冷系統的了解，并結合目前市場主流的盤管式靜態冰蓄冷系統，從技術、成本、運營維護及穩定可靠性上進行綜合對比分析，為本項目業主方決策做參考。 二、目前市場蓄冰形式介紹 冰蓄冷系統應用的原理是：通過增設蓄冰裝置，對具有峰谷電價的城市（一般白天電價高，晚上電價低），夏季利用晚上的低谷電進行蓄冷，并在白天高峰電價時將儲存的冷量釋放出來，從而為項目節省電費。蓄冰系統的系統組成基本相同，主機、冷卻塔、輸送設備、蓄冰槽及管路等，主要區別在蓄冰形式上。 蓄冰形式主要可以分為：靜態蓄冰和動態蓄冰，靜態蓄冰系統主要是早期的冰球蓄冰方式和目前主流的盤管蓄冰方式；動態蓄冰系統主要有冰片滑落式、過冷水蓄冰方式以及本報告要討論分析的冰晶式蓄冰方式，以下簡單介紹幾種形式的原理。 2.1、靜態蓄冰系統 靜態冰蓄冷系統的原理圖，如下：
原理：利用內充有可相變介質的小圓球（為增大熱交換面積，一些廠家在球體上會再設有若干個小的凹陷，后統稱冰球）來蓄冷，并將冰球儲存于專門的罐體中，通過循環于主機與罐體間的低溫載冷劑，將冰球內的介質完成相變，從而儲存冷量；釋冷時，通過循環于換熱器（二次側為空調末端）和罐體間的載冷劑，將冷量釋放到空調末端，從而形成一個完整的蓄冷、釋冷的過程。 屬于中國最早引進的系統，因各種缺陷，如冰球破損多，新建項目已應用較少。
原理：利用設于蓄冰槽內的盤管（浸在水中），將設于盤管外的水相變成冰。盤管和主機間循環的介質為低溫載冷劑，盤管外所結的冰沿著圓管逐漸加厚，最終達到設計值為止；釋冷時，通過盤管內與板換間循環的載冷劑（二次側為空調末端），將冷量釋放到空調末端，從而形成一個完整的蓄冷、釋冷的過程，有內融冰與外融冰兩種系統。 因技術較為成熟，在目前廣泛應用于冰蓄冷系統項目中。 2.2 、動態冰蓄冷系統 2.2.1冰片滑落式 原理：通過水泵將蓄冰槽的水自上向下噴灑在制冰機的板狀蒸發器表面上，使其凍結成冰。當冰層厚度達到5～9㎜時，通過制冰機的四通閥換向，將高溫氣態制冷劑通入蒸發器放熱，使與蒸發器板面接觸的冰融化，板冰靠自重滑落至蓄冰槽內，形式如下圖。 該系統四通閥切換頻繁，熱氣脫冰效率低、噪音大，民用使用較少。
原理：通過把普通淡水冷卻到低于0℃的液態過冷狀態，再經超聲波促晶生成流態化冰漿的技術，乙二醇溶液是處于亞穩定狀態，溶液進出制冰換熱器時溫差很小，當達到一定的過冷時會自發出現成核現象。其核心是讓水在換熱器中降溫到0℃以下的狀態而不發生相變，在過冷卻解除器中消除過冷狀態，低于0℃的水通過相變成為0℃的冰，也有歸納到冰晶式蓄冷方式的。系統原理圖如下： 該系統冷卻速度要快，水流高，易堵塞板換等缺點，應用較少。
原理：通過將融入水中的抗凍劑（一般為乙二醇或丙二醇）設定在合適的比例，將此流體通過制冰主機的蒸發器，直接在流體內形成小的冰晶（-1℃左右），然后再進入儲冰槽內，利用冰較水密度小，冰晶留在罐體上部，通過多次循環，來實現蓄冰；釋冰時載冷劑從蓄冰罐體上部淋下，下部將水抽出，通過循環于換熱器（二次側為空調末端）和槽內的載冷劑，將冷量釋放到空調末端，從而形成一個完整的蓄冷、釋冷的過程。 該系統技術較為先進，但控制復雜，存在隱患，技術品牌少，應用案例少。 三、冰晶式動態冰蓄冷的技術分析 以上對冰晶式動態冰蓄冷的原理做了簡單概述，針對本次業主方提供的中機能源的冰晶式蓄冰系統主要特點是集制冷水、制冰晶及熱泵三功能與一體，區別于常規的雙工況(制冷、制冰工況)機組。 3.1 、系統各功能工況的概述 該主機采用的是立式滿液式蒸發器，該蒸發器配有旋浮式攪拌裝置強化換熱，蓄冰時促進冰晶生成，設備外形如下：
3.1.1制冷水工況 可同常規機組制取供空調末端直接使用的空調工況的冷凍水，本報告不再詳述。 3.1.2制冰晶工況 同上述原理，本系統采用的是以約3.5%溶度改性抑制性乙二醇水溶液或丙二醇水溶液替代水作為供冷（蓄冷）介質，溶液集載冷、蓄冷、供冷于一體，蓄冰時溶液在蒸發器（換熱器或冰晶生成器）中降溫析出冰晶，溶液析出冰晶后成為流態冰，此時流態冰平均質量溶度2.5～3.5%，在蓄冰槽內冰晶與溶液自然分離，溶液在下部，冰晶在上部。 3.1.3熱泵工況 熱泵原理同能源塔的系統原理，是從蓄冰槽內吸收水的熱量進行制熱，可通過冷卻水、土壤、河湖水等進行釋冷。供熱時，即時或分時向大氣或其它熱源全部或部分放冷。當放冷速率跟不上時，冷量就以冰晶的形式蓄存，供熱放冷可以不同時，如10小時供熱可以24小時錯時放冷；條件允許時，可用低谷電化冰間接蓄熱。 3.2 該系統相對于靜態蓄冰的優勢 3.2.1主機能效高。初始的冰點溫度約為-1℃，蒸發溫度約為-4.5℃，每個循環約形成2%的冰晶，每個循環后溶液會有增加，一般設計為50%的蓄冰量，蓄冰完成后，溶液濃度會增加到6%，這時對應的冰點是-2.5℃，蒸發溫度約為-5.5℃，主機能效有所下降，主機COP在4.5以上。而雙工況盤管蓄冰，乙二醇為-5.6℃，蒸發溫度為-7℃的，主機的COP在3.5以下，且同樣靜態冰制取過程中，由于隨著冰層厚度的增加，傳熱也逐漸有所減少，主機需要卸載，從而會延長制冰時間，增加能耗。注：對于系統，須考慮綜合能耗。 （對于大于1200RT,同樣需要用雙工況冷水機組經制冰換熱器實現。） 3.2.2系統耗材少。當蓄冰量為65%蓄冰槽與盤管蓄冰槽體積相當，但無需盤管，且在蓄冰槽內不需要預留檢修空間。 3.2.3可供熱。通過吸收蓄冰槽內水的熱量進行制熱，經冷卻塔或其它方式散冷，若為四管制系統，可同時利用此冷對空調末端進行供冷，達到使用熱回收的節能目的。 3.2.4可隨時蓄冰。 3.2.5增加蓄冰量代價小。加大蓄冰池和蓄冰時間即可。 3.3 系統存在的問題及潛在的風險 從技術原理上來看，冰晶式動態蓄冰相對于靜態蓄冰有一定的技術先進性，但之所以該系統未成為目前市場的主流蓄冰形式，主要是在系統的穩定性及可靠性上也存在潛在的風險，甚至有因為冰晶堵塞導致系統不能使用的失敗案例。以下對該系統存在的潛在問題分析如下： 3.3.1溫度傳感的延遲性可能造成結冰誤差 因為溫度傳感的延遲性，當傳感器檢測的溫度＜實際溫度時，溶液不會結冰；當傳感器檢測的溫度＞實際溫度時，溶液結冰過多，溶液發生蒸發器冰堵、管道、閥門、水泵葉輪磨損的問題,甚至堵塞。 3.3.2離心機進出水溫差小，可能發生喘振，甚至停機 制冰開始后，蓄冰槽溶液的溫度不斷下降，經過約2h后為0℃～-2℃，這個溫度的溶液再次進入制冰器制冰時，溫度又不能高于-3℃，以防止結冰晶過多，溫差很小，離心主機會發生喘振或停機。 3.3.3主機溫度設置要不斷隨溶液溫度變化而變化，控制難度大 結冰過程溶液濃度會變化：初期3%的乙二醇溶液濃度，到結冰量達到60%時，溶液濃度達到7%，冰點溫度為-2.7℃；各溶液溫度再低1.5℃，制冰過程要求控制設定要求溫度不斷的變化,屬于動態控制過程，控制難度較大。 3.3.4由于水泵流量大，造成槽內漩渦，可能造成冰晶吸入管道 制冰換熱器2%的含冰溶液出來，到制冰結束時蓄冰槽的冰量容積比為65%，槽內溶液和已經冰粒會成漩渦狀態吸入管道和水泵，再度結冰而形成更多更大的冰核，造成冰堵。 四、與靜態（盤管式）蓄冰的綜合對比 下表給出與市場主流蓄冰方式的對比總結，以便更直觀了解該系統。
五、市場案例及分析（略） 六、結論及建議 通過以上分析內容，并結合我司市場調研的情況，對中機能源公司提供的冰晶式動態蓄冰系統進行總結如下，并提出初步建議，供業主參考： 6.1、從系統原理上看，冰晶式動態蓄冰屬于技術上更為先進的系統。但目前國家沒 有相關的技術規范。 6.2、從初投資和機房面積上看，可同時為夏季供冷和冬季供暖，節省了熱源系統的初投資和機房面積，且蓄冰系統本身成本無增加。 6.3、從運行費用上，無論蓄冰功能還是熱泵功能能效都較高，特別在冬季同時需要供冷的情況下，節能效果明顯。 6.4、 從系統穩定性和可靠性上來看，該系統對控制精度要求比較高，控制比較復雜，系統的穩定性和可靠性大多取決與系統的自控，否則會產生冰堵、機組喘振、能耗高等一系列問題。 6.5、從與ZJ能源公司溝通與交流來看，其公司設備是專利技術，克服了冰晶式動態蓄冰系統上傳統的技術問題，以上風險在其項目案例中未見相關隱患。但所提供的項目案例時間均不超過5年，還有待市場時間上的進一步檢驗。 綜上，該蓄冰系統節能性較好，能夠降低投資，節約運行費用，如果能夠解決報告中的技術風險，可考慮在本項目中采用。建議廠家進一步提供冰晶式蓄冷技術風險控制的具體做法與實際項目的運營數據，并建議業主方考察具體項目案例并與物業管理方進行深度交流。 END 本文不是給某品牌推廣，僅為新技術分享和交流。
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