动态冰蓄冷中央空调技术
江苏浩菱机电工程有限公司
2015年05月12日
目录
蓄冷空调的概念和意义
蓄冷空调的主要技术分类
过冷水式动态冰浆蓄冷技术 过冷水式动态冰蓄冷的技术优势
动态冰蓄冷工程技术开发和应用
动态冰蓄冷工程案例展示
蓄冷空调的概念和意义
蓄冷空调的概念
蓄冷空调的意义
用户侧效益：
过冷水热交换器 （板式换热器）
切换阀 双工况制冷主机 0℃
融冰回水布管/喷嘴 冰浆喷嘴
冰层
水层 冰浆输送管
取水布管 （制冰/融冰）
动态制冰的基本技术过程
本环节只换热不结冰， 采用板式换热器， 主机不冻液出水温度 提高至-3℃
本环节只结冰不换热， 采用超声波器诱导结 冰， 彻底避免冰层对换热 效率的不利影响 0℃ 冰浆
温 度
过冷却 0℃水
促晶 0℃冰浆
普通自来水：
Ts ≈ 3.8 ℃
0℃
最低过 冷度Tm 安全过 冷度Ts
Tm ≈ 5.8 ℃
时间
促晶技术
（解除过冷却，生成冰浆）
促晶器
θout= -2℃ 过冷水
θm= 0 ℃冰浆
超声波促晶器
利用超声波在液 相水中的强烈空 化效应，在过冷 水中均匀产生强 烈的内部微小扰 动，破坏过冷水 的亚稳态，快速 诱发结冰。
流速≥ 临界值
壁面加热 （冷却水） 憎水化处理： 迫使沿壁面生 成的冰晶脱落 壁面加热： 流速≥临界值：冲刷脱离壁面 的冰晶
过冷水式动态冰浆蓄冷 技术优势
既有蓄冰技术的缺陷
冰层
蓄 冰 过 程
冰层
管壁
不冻液
融 冰 过 程
水膜 管壁 不冻液
典型静态冰蓄冷（冰球式、盘管式、片冰式等）的先天性技术缺陷
1. 制冰过程的传热收到冰层的严重阻碍，导致系统传热能效低，主机COP衰减严重。 2. 融冰过程因块状冰与换热流体的有效接触面积小而十分缓慢，导致蓄冰槽难以独立承担峰段电价 时段的末端空调负荷（需要双工况主机联合供冷），致使蓄冷的经济效益受到明显影响。
4
1
避免冰层和水层的静态热阻，
加之采用板式换热器，系统 热交换效率成数十倍增加。
夜间蓄冷省电 15%
1’
动态制冰
蓄冰制冷能力
制冷能耗
静态制冰
蓄冰制冷能力
制冷能耗
h
动态冰蓄冷优势2——融冰放冷速度快，前后段均匀
放冷回水与冰浆直接渗透接触， 融冰放冷能力可达蓄冷主机能力 的4倍以上，具备在电价高峰时 段全停主机的全移峰能力。
蓄冷空调的主要技术分类
蓄冷空调的典型种类
冰蓄冷技术分类
过冷水式 动态冰浆蓄冷技术
技术原理图
0℃ 接 冷 却 水 预 热 器
关键技 术工艺
0℃ 超 声 波 促 晶 器
冰晶过滤器
≤11℃
12℃
0.5℃ -1℃
乙二醇液循环
融冰板换
末 端 供 冷
-2℃
-3℃
制 冰 泵
融 冰 泵
7℃
冰晶传播阻断 器
环保。乙二醇不冻液用量极少。
制冰设备置于槽外，维修保养 简单方便。
计。
动态冰蓄冷新技术 对传统蓄冷空调系统设计的变革
一、蓄冷单元高度模块化、系统设计简单化
系统集成化 设备模块化
0℃ 促超 晶声 器波
接 冷 却 水
0℃ 预 热 器 0.5℃
冰晶过滤 器 乙二醇液 -0.5℃ 循环 -3.5℃ 制 冰 泵
广州广美香满楼畜牧有限 公司动态冰蓄冷工艺冷源
设计日总冷负荷：1200RTh 设计蓄冷量：1000RTh 0~2℃鲜奶加工工艺冷源
广州光明乳品有限公司动 态冰蓄冷工艺冷源
设计日总冷负荷：2200RTh 设计蓄冷量：1800RTh 0~2℃鲜奶加工工艺冷源
广州九龙维记牛奶有限公 司动态冰蓄冷工艺冷源
设计日总冷负荷：1200RTh 设计蓄冷量：800RTh 0~2℃鲜奶加工工艺冷源
动态制冰 机组结构 简图
动态制冰机组型号规格
截至目前已 开发的标准 化机组系列
针对具体的项目 需求，可快速设
计和生产非标系
列机组
控制系统介绍
动态制冰机组控制及保护系统
模块化、封闭式设计，具有跨系统通用性。对外开放通讯端口，可接受
外部控制系统的启、停指令控制。
中央空调机房侧整体控制系统
鑫誉蓄能智能化中央空调控制系统（SIBCS） 包含“冷源机群控”、“水泵群控”、“水系统变流量控制”、“负荷 预测”、“冷源最优化分配”等核心控制技术。由PLC本地控制系统和 可选配的上位机（含上位机软件）控制系统构成。 既适用于蓄冷中央空调系统的冷源侧控制，也适用于常规非蓄冷中央空 调系统的最优化节能控制。
动态冰蓄冷系统放冷曲线图
（佛山高新区动态冰蓄冷项目实测运行数据-2010年7月）
动态冰蓄冷其他优势
场地占用适应性强
蓄冰槽内无制冰设备，任意形状任 意尺寸均可，可因地制宜充分利用 现场既有空间。 蓄冷介质为普通自来水，安全
安全环保，维修保养简单方便
蓄冰槽的蓄冰率（IPF）达50%，蓄
冷密度高，水槽容积小。 动态制冰设备可选用标准化系列机 组，也可根据现场特殊情况非标设
策的低价电力，大幅 降低空调系统运行费 用
发电侧效益：
提高发电厂一次能源 利用效率，实现宏观 节能
社会综合效益：
节约社会能源使用成 本
◎充分利用峰谷电价政 ◎缩小电力负荷峰谷差，◎减少发电厂建设数量，
◎降低制冷主机及其配 ◎避开高峰紧缺时段用 ◎减少SO2、NOx、CO2排 套设备的装机容量， 电，实现电网的移峰 降低相应的配电容量， 填谷，避免高峰时段 节约初投资 “拉闸限电” 放，保护环境
深圳市卫武光明生物有限 公司光明新区富力工业园 动态冰蓄冷中央空调
设计日总冷负荷：14000RTh 设计蓄冷量：4800RTh
惠阳海天堂食品有限公司 动态冰蓄冷中央空调
设计日总冷负荷：1750RTh 设计蓄冷量：600RTh
广州中颐创意产业园动 态冰蓄冷中央空调
设计日总冷负荷：2800RTh 设计蓄冷量：900RTh
东莞帝光电子科技有限公司 动态冰蓄冷中央空调
设计日总冷负荷：3700RTh 设计蓄冷量：600RTh
0℃ 水
-2℃ 过冷水
固体冰沙
从过冷水到冰浆
实际工程中的冰浆蓄冷过程
核心技术点
超声波过冷 却解除技术
冰晶防传播 技术
过冷板换防 冻结保护技 术
冰浆的管道 输送技术
水的过冷特性
水的冰点在标准大气压下为0℃，但温度降到0℃时并不立即结 冰，而是低于0℃ 以下的某个温度点才开始结冰，低于0℃的差值就 是过冷度。过冷度的大小决定于水的初始条件和外界环境。
回水温度降温补偿原理 回水温度降低时减载冷源机，反之无响应， 目的是避免末端过度供冷，从而浪费冷源
动态冰蓄冷工程案例展示
深圳艺茂中心动态冰蓄冷 中央空调
设计日总冷负荷：6000RTh 设计蓄冷量：5400RTh
深圳恒丰财富港国际中 心动态冰蓄冷中央空调
设计日总冷负荷：35500RTh 设计蓄冷量：6600RTh
深圳财富港大厦动态冰蓄冷系统实测释冷特性曲线
动态冰蓄冷优势3——融冰出水温度可恒定在2℃以内，
为温、湿度独立控制和大温 差送风等节能技术应用提供 放冷时冰槽取水温度低于 2℃，具备满足某些特殊工 艺用冷的条件（如牛奶加工 过程中对0-2℃冷冻水冷源 的苛刻要求）。
温度 ℃
了必要条件。
11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 1 2 3 时间 h 4 5 6 7
可完全避开峰电， 错峰用电经济效 益最大化
8 蓄 冰 6 槽 放 冷 出 4 水 温 度 2 ℃ 0 10:00 11:00 12:00 时间 13:00 14:00 放冷能力 =蓄冷能 力×4倍 融冰放冷运行时段约2h
8h蓄冷量 可在2h内 放冷完毕 取水温度≤2℃
湿冷特性曲线线性度高，即放冷 速率均匀，前、中、后期的融冰 放冷能力差别极小。
动态冰蓄冷优势1——制冰过程能耗低
COP提高 10%以上 3 2 1’234’1：静态制冰制冷循环
制冷主机不冻液出水温度最 低仅需-3.0℃，比传统静态 冰蓄冷高3~5℃，蒸发温度/ 压力提高，主机能效比（COP） 增加10%以上。 换热和结冰过程分离，完全
p
12341：动态制冰制冷循环
p1 p1’ 4’
燕塘乳业公司湛江分厂动 态冰蓄冷工艺冷源
设计日总冷负荷：1500RTh 设计蓄冷量：900RTh 0~2℃鲜奶加工工艺冷源
广东燕塘乳业股份有限动 态冰蓄冷工艺冷源
设计日总冷负荷：2000RTh 设计蓄冷量：900RTh 0~2℃鲜奶加工工艺冷源
东莞环球经贸中心动态冰 蓄冷中央空调
设计日总冷负荷：31700RTh 设计蓄冷量：10000RTh
以某实际冰蓄冷空调系统为例
控制内容：
1） 主机台数启停控制
根据实时监测的末端冷负荷（即下图中横坐标）决定冷源机（含主 机及等效主机——放冷和直供板换）的加载或减载台数。
R1+R2+R3+R4+R5
R1+R2+R3+R4
R1+R2+R3+R4+R5
R1+R2+R4+R5
R1+R2+R3
R1+R4+R5 Δ Δ R4+R5 Δ Δ R4 Δ Δ Δ=300×8%=24RT Δ=200×8%=16 RT
R1 Δ Δ
Δ=550×8%=44 RT
R1+R2 Δ Δ Δ=200×8%=16 RT