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冰蓄冷空調蓄冰流程運行模式的選擇與選型

發布日期:(2017-8-31)   點擊次數:440
蓄冰流程選擇:
 
      蓄冰空調系統在運行過程中制冷機可有兩種運行工況,即蓄冰工況和放冷工況。在蓄冰工況時,經制冷機冷卻的低溫乙二醇溶液進入蓄冰槽的蓄冰換熱器內,將蓄冰槽內靜止的水冷卻并凍結成冰,當蓄冰過程完成時,整個蓄冰設備的水將基本完全凍結。融冰時,經板式換熱器換熱后的系統回流溫熱乙二醇溶液進入蓄冰換熱器,將乙二醇溶液溫度降低,再送回負荷端滿足空調冷負荷的需要。
 
乙二醇溶液系統的流程有兩種:并聯流程和串聯流程。
 
1、并聯流程:
 
     這種流程中制冷機與蓄冰罐在系統中處于并聯位置,當最大負荷時,可以聯合供冷。同時該流程可以蓄冷、蓄冷并供冷、單融冰供冷、冷機直接供冷等。
 
①、制冷機蓄冰
 
     在空調系統不運行的時間段(如:夜間),制冷機自動轉換為蓄冰工況:關閉V2、V4閥門,開啟V1、V3閥門,使得乙二醇溶液在制冷機和蓄冰罐之間循環。隨著制冰時間的延長,乙二醇溫度逐步降低,在管外完成要求冰量的凍結。
 
②、蓄冰罐供冷
 
     當需要蓄冰罐通過融冰提供冷量,制冷機停止運行,但是仍作為系統的通路。通過乙二醇泵將乙二醇溶液送入蓄冰罐,經過降溫后的乙二醇溶液進入板換換熱。關閉閥門3,為了控制進入板換的乙二醇溫度,將V2、V1閥門設為調節狀態。
 
③、制冷機供冷
 
     為維持較高的制冷效率,當制冷機需直接加入制冷時,按空調工況運行。乙二醇溶液在制冷機和板換之間循環,系統關閉V1和V3、V4,開啟V2閥門。通過板換降溫后的冷凍水向用戶供冷。
 
④、制冷機、蓄冰罐聯合供冷
 
     為了滿足空調高峰期時的用冷量,乙二醇溶液經過兩次降溫,即乙二醇溶液先經過制冷機進行一次降溫,然后經過蓄冰罐進行二次降溫。所以乙二醇溶液在板換前后的溫差達到7℃。為了控制進入板換的乙二醇溶液溫度,調節V2、V1閥門來達到目的。
 
2、串聯流程:
 
     即制冷機與蓄冰罐在流程中處于串聯位置,以一套循環泵維持系統內的流量與壓力,供應空調所需的基本負荷。串聯流程配置適當自控,也可實現各種工況的切換。
 
     并聯流程在發揮制冷機與蓄冰罐的放冷能力方面均衡性較好,夜間蓄冷時只需開啟功率較小的初級泵運行,蓄冷時更節能,運行靈活。串聯流程系統較簡單,放冷恒定,適合于較小的工程和大溫差供冷系統。
 
     蓄冰系統可以采用溫差較大的主機上游式內融冰串聯系統,蓄冰設備選用蓄冰筒。由于乙二醇水溶液溫度較低,可以保證板式換熱器為系統提供3.5℃出水同時有較高的制冷效率和較低的初投資。在典型設計日空調冷負荷由制冷機和蓄冰筒共同承擔,非典型設計日通過優化控制來滿足冷負荷需求并將系統運行費用降低到最低。在系統供冷時,乙二醇溶液首先經過冷機在空調工況下降溫以保持高效的運行,再經蓄冰筒的冷卻使乙二醇溶液溫度進一步降低,板式換熱器進出口處乙二醇溶液可以達到較大的溫差,從而使相同負荷條件下串聯系統乙二醇溶液的流量較小,因此在相同條件下串聯系統的乙二醇循環泵小于并聯系統,使串聯系統的設備投資和運行費用都優于并聯系統,而且串聯方式管路簡單運行可靠。
 
蓄冰空調的選型:
 
除了空調供冷外,全天的其余時間全部用于蓄冷,這樣可以使主機的容量減少至最小值。
 
蓄冷比例的確定是非常重要的一個環節,在方案設計中一般先初步選擇教典型的幾個值(如30%等),經設備初選型,根據當地有關的電力政策并計算初投資、運行費、并考慮其他因素最后選定較佳的比例值。
 
蓄冰罐計算:
 
蓄冰槽容量:Q′=n2×q×T2
 
板式換熱器選型:F=Q/(K×Δtm)
 
公式中Q為總換熱量;K為換熱系數;Δtm為對數平均溫差;
 
水泵:
 
冰蓄冷系統中,由于乙二醇價格較高,對水泵的密封性能要求較高。一般建議采用帶機械密封的水泵,可以減少漏液或幾乎不漏液。
 
水泵選型:
 
根據流程,確定滿足各種工況下的最大阻力和流量;為達到節能的目的,盡量選用多臺泵。
 
該工程采用并聯流程,初級泵流量=Q/C×Δt
 
揚程P(估算)=P主機+P蓄冷罐+P管道+P閥門
 
揚程P=P換熱器+P蓄冷罐+P管道+P閥門
 
水泵選型后,還需與自控專業配合,校核各工況下的流量和阻力分配,以及三通閥的調節能力能否滿足工況要求等。
 
考慮以下幾點:
 
①、采用主機上游的串聯系統,主機上游回水先流經主機,使主機在較高的溫度下運行,提高了壓縮機的效率,使能耗降低。
 
②、蓄冰裝置標準蓄冰槽。標準蓄冰槽有以下優點:
 
a、在保證導熱性能的同時,徹底杜絕腐蝕隱患,重量輕;
 
b、采用不完全凍結式,可提供穩定的低溫載冷劑,減小循環水泵的流量及相應管道的管徑,降低初投資;
 
c、外結冰,無內應力,使用壽命長;
 
d、傳熱面積大,結冰融冰速率穩定;
 
e、結冰厚度薄,制冷主機運行效率高。
 
③、設計日聯合供冷時,采用主機優先模式,主機一直滿負荷運行,機組利用率高,主機和蓄冷盤管容量最小,投資最節省。
 
④、所有水泵采用原裝進口優質產品,變頻運行。整個供冷期,大部分時間都為部分負荷,水泵通過無級調速、變頻、節能效果明顯。
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