（1）一、空調蓄冰電能難于儲存，單靠供電機構本身的設備難以達成"削峰填谷"的目的，無法盡量在電力低谷期間使用電力；固然，有些電力公司由于電網調峰能力局限性，建設抽水蓄能電站進行調峰，但其初投資高、運行費用大，難以推廣。因此，大多數國家的供電機構都采用多種行政和經濟手段，迫使顧客各自將用電高峰削平，并盡量將用電時間轉移到夜間，蓄冷系統就是在這種狀況下發展起來的。

蓄冷系統就是在不需冷量或需冷量少的時間（如夜間），運用制冷設備將蓄冷介質中的熱量移出，進行蓄冷，然后將此冷量用在空調用冷或工藝用冷高峰期。蓄冷介質能夠是水、冰或共晶鹽。因此，蓄冷系統的特點是：轉移制冷設備的運行時間；這樣，首先能夠運用夜間的便宜電，另首先也就減少了白天的峰值電負荷，達成電力移峰填谷的目的。

空調系統是當代公用建筑與商業用房不可缺少的設施，其耗電量很大，并且基本處在電負荷峰值期。例如，飯店和辦公樓每平米建筑面積的空調峰值耗電量約40～60瓦；以北京為例，現在，公用與商用建筑的空調用電負荷約為60萬千瓦，約為高峰電負荷的16%，因此，空調負荷含有很大的削峰填谷潛力。二、全負荷蓄冷與部分負荷蓄冷除某些工業空調系統以外，商用建筑空調和普通工業建筑用空調均非全日空調，普通空調系統每天只需運行10～14小時，并且幾乎均在非滿負荷下工作。圖1-1中的A部分為某建筑典型設計日空調冷負荷圖。如果不采用蓄冷，制冷機組的制冷量應滿足瞬時最大負荷的需要，即qmax為應選制冷機組的容量。

蓄冷系統的設計思想普通有二種，即：全負荷蓄冷和部分負荷蓄冷。1.全負荷蓄冷全負荷蓄冷或稱負荷轉移，其方略是將電高峰期的冷負荷全部轉移到電力低谷期。如圖1-1，全天所需冷量A均由用電低谷或平峰時間所蓄存的冷量供應；即蓄冷量B+C等于A，在用電高峰時間制冷機不運行。這樣，全負荷蓄冷系統需設立較大的制冷機和蓄冷裝置。即使，運行費用低，但設備投資高、蓄冷裝置占地面積大，除峰值需冷量大且用冷時間短的建筑以外，普通不適宜采用。2.部分負荷蓄冷部分負荷蓄冷就是全天所需冷量部分由蓄冷裝置供應。如圖1-2所示，夜間用電低谷期運用制冷機蓄存一定冷量，補充電高峰時間所需部分冷量；即蓄冷量B+C等于A1，而全天需冷量為A1+A2。部分負荷蓄冷系統能夠按典型設計日制冷機基本為24小時工作設計，這樣，制冷機容量最小，蓄冷系統比較經濟合理，是現在常采用的辦法稱之謂負荷均衡蓄冷。固然，有些都市地區對高峰用電量有所限制，這時就需要根據峰期可使用的限制電量設計部分負荷蓄冷系統，此時，制冷機容量和蓄冷裝置容量均需稍大。如圖1-3所示：規定蓄冷量B＋C3A2＋A3，而全天需冷量為A1＋A2＋A3。如杭州夏季每天上午8:00～11:00有三個小時不允許普通企事業單位制冷機組啟動運行。因此出現A3部分的負荷必須由蓄冷系統提供。這種方式稱之謂"限量用電部分負荷蓄冷法。（2）蓄冰設備蓄冷設備的種類（上）一、分類

美國制冷工業協會（ARI）1994年出版的《蓄冷設備熱性能指南》將蓄冷設備廣義地分為顯熱式蓄冷和潛熱式蓄冷。

最慣用的蓄冷介質是水、冰和其它相變材料，不同蓄冷介質含有不同的單位體積蓄冷能力和不同的蓄冷溫度。1.水顯熱式蓄冷以水作為蓄冷介質，是運用水溫變化可蓄存的顯熱量，水的比熱為4.184KJ/Kg.K(1.0Kcal/Kg·℃)。蓄冷槽的體積和效率取決于供冷回水與蓄冷槽供水之間的溫差，對于大多數建筑的空調系統來說，此溫差可為8～11℃。水蓄冷的蓄冷溫度為4～6℃，是空調慣用冷水機組可適應的溫度。另外，空調水蓄冷系統的設計，應異于常規空調系統的設計，就是說應當盡量提高空調回水溫度，以充足運用蓄冷水槽的體積。蓄冷水槽所需體積受蓄冷水和回水之間保持分層程度的影響。普通蓄冷溫差為8℃，每蓄冷1冷噸時（符號為RTH，折合3024千卡）需0.417m3（或0.118m3/KWH）；如溫差為11℃，則蓄冷水量可減為0.303m3/RTH(0.086m3/KWH）。2.冰蓄冰則是運用冰的融解潛熱335KJ/Kg(80Kcal/Kg)。蓄冷槽的體積取決于槽中冰水比例，普通蓄冰槽的體積為0.068～0.085m3/RTH(0.02～0.025m3/KWH)。冰蓄冷的蓄存溫度為水的凝固點-0℃。為了使水凍結，制冷機應提供-3～-7℃的溫度，它低于常規空調用制冷設備所提供的溫度。固然，蓄冰裝置能夠提供較低的空調供水溫度，有助于提高空調供回水溫差，以減小配管尺寸和水泵電耗。3.共晶鹽（EutecticSalt）為了提高蓄冰溫度，不變化冷水機的空調工況運行，能夠采用除冰以外的其它相變材料。現在慣用的相變材料為共晶鹽，即無機鹽與水的混合物。對于用作為蓄冷介質的共晶鹽有以下規定：a.融解或凝固溫度為5～8℃。b.融解潛熱大，導熱系數大。c.比重大。d.無毒、無腐蝕。二、水蓄冷裝置：為避免和減少蓄冷水槽內因溫度較高的水流和溫度較低的水流發生混合，引發能量損失，水蓄冷系統中水槽構造和配備時，普通有幾個方案可供選擇：隔閡或隔板式、復合水槽式、迷宮式、水分層式。水槽可用鋼筋混凝土或鋼板制作，也可單建蓄冷水槽或運用消防水池等。

三、蓄冰裝置冰盤管式蓄冷裝置是由沉醉在水槽中的盤管構成換熱表面的一種蓄冰設備。在蓄冷過程，載冷劑（普通為重量比例為25%的乙烯乙二醇水溶液）或制冷劑在盤管內循環，吸取水槽中水的熱量，在盤管外表面形成冰層。取冷過程則有內融冰和外融冰兩種方式，各具特點。

外融冰方式。溫度較高的空調回水直接送入盤管表面結有冰層的蓄冰水槽，使盤管表面上的冰層自外向內逐步融化，故稱為外融冰方式。由于空調回水與冰直接接觸，換熱效果好，取冷快，來自蓄冰槽的供水溫度可低達1℃左右。另外，空調用冷水直接來自蓄冰槽，故可不需要二次換熱裝置。但是，為了使外融冰系統能達成快速融冰放冷，蓄冰槽內水的空間應占二分之一，也就是說蓄冰槽的蓄冰率（IPF）不不不大于50%，故蓄冰槽容積較大。同時，由于盤管外表面凍結的冰層不均勻，易形成水流死角，而使冰槽局部形成永不融化的冰層，故需采用攪拌方法，以增進冰的均勻融化。內融冰方式。來自顧客或二次換熱裝置的溫度較高的載冷劑（或制冷劑）仍在盤管內循環，通過盤管表面將熱量傳遞給冰層，使盤管外表面的冰層自內向外逐步融化進行取冷，故稱為內融冰方式。冰層自內向外融化時，由于在盤管表面與冰層之間形成薄的水層，其導熱系統僅為冰的25%左右，故融冰換熱熱阻較大，影響取冷速率。為理解決此問題，現在多采用細管、薄冰層蓄冰。1.盤管式蓄冰裝置：（1）蛇形盤管此種形式的冰蓄冷盤管以美國B.A.C公司為代表，如圖2-6。盤管為鋼制、持續卷焊而成的立置蛇形盤管，外表面熱鍍鋅，管外徑1.05"（26.67mm），冰層厚度約30mm，因此，盤管外表面積折合為0.62m2/RTH。盤管能夠制成不同長度，如圖2-7所示盤管，長度為5.5m者，其潛冷量為238RTH（約836KWH）。

盤管放置在蓄冰水槽內，蓄冰槽體可為鋼制、玻璃鋼制或鋼筋混凝土制，槽體壁面覆有80～100mm厚保溫層。此種冰盤管式蓄冷槽可為外融冰式，也可設計為內融冰式。當采用外融冰方式時，為了融冰均勻，可在盤管下部設立壓縮空氣管，從管中泵送出空氣，起攪拌作用。固然，長久送入空氣將使槽中水呈弱酸性，對盤管有腐蝕作用。為了確保安裝與維護，當采用鋼制或玻璃鋼制整體式蓄冰槽時，槽體距墻壁或槽體之間普通應保450mm距離。。（2）圖形盤管此種形式的冰蓄冷盤管以美國Clamac公司和Dunham-Bush公司的Ice-Cel為代表，如圖2-8。

盤管為聚乙烯管，Clamac公司的冰盤管管外徑為16mm，Ice-Cel盤管的管外徑為19mm。該類型蓄冰裝置為內融冰方式，并做成整體式蓄冰筒，筒體為高密度聚乙烯板，外設保溫層或采用雙層玻璃纖維壁體，內夾保溫材料，故耐腐蝕。

此種圓形冰盤管，由于管徑較細，管間距離較小，設計的冰層厚度較薄，盤管的相對換熱表面積較大，故有助于融冰與蓄冰。但是，由于筒體為圓形，故占地面積較大。Clamac公司典型蓄冰筒的型號為1190A型，直徑2.26m，高度2.57m，潛冷蓄冷能力為162RTH。Ice-Cel典型蓄冰罐的型號為TS240型，直徑2.54m，高度2.48m，潛冷蓄冷能力為240RTH。圓形冰盤管與蛇形冰盤管由于單路管長達數十米，故流體流動阻力較大，約8～10m水柱。（3）U形盤管此種形式的冰蓄冷盤管以美國Fafco公司的Fafco-Icestor為代表，如圖2-9。該種冰盤管由耐高溫低溫的Polyolefin石蠟脂噴射成型。每片盤管由200根外徑為6.35mm的中空管構成，管兩端與直徑50mm的集管相聯。典型盤管型號為HXR-12型，每根管全長為12英尺，每片潛冷蓄冷量為10.4RTH，重量18.9公斤，盤管換熱面積為15.14m2。為了適應不同的房高，管的全長分別做為8、10、12、18、24英尺，每片潛冷蓄冷量分別為6.9、8.6、10.4、15.8、17.6RTH。這類型的冰盤管，由于管徑很細，故易堵塞。

U型蓄冰盤管為內融冰式，置于鋼制或玻璃鋼制槽體內構成整體式蓄冰槽；或以約12片為一組，置于鋼筋混凝土槽體或筏基內，其布置如圖2-10。

蓄冷設備的種類（下）四、封裝式蓄冰裝置將蓄冷介質封裝在球形或板形小容器內，并將許多此種小蓄冷容器密集地放置在密封罐或開式槽體內，從而形成封裝式蓄冰裝置。如圖2-11。運行時，載冷劑在球形或板形小容器外流動，將其中蓄冷介質凍結、蓄冷，或使其融解，取冷。

封裝在容器內的蓄冷介質有二種，即冰和其它相變材料，現分述以下：1.冰此種類型的封裝容器現在有三種形式，即冰球、冰板和蕊芯摺囊式冰球。此種蓄冷裝置運行可靠，流動阻力小，但載冷劑充注量比較大。以冰球式蓄冰罐為例，乙二醇需要量約27.6Kg/RTH，冰/水重量約37.8Kg/RTH，蓄冰罐本體重量約8.3Kg/RTH，但是，載冷劑的流動阻力僅約2.0mH2O。

(1)冰球冰球封裝式蓄冰裝置以法國CIAT公司和深圳中亞特公司為代表。封裝球為硬質塑料制空心球，壁厚1.5mm，外徑95mm或77mm。封裝球內充注水，予留約9%的膨脹空間，水在其中凍結蓄冷。外徑95mm冰球，換熱表面約2.8m2/RTH，每立方米罐體空間容納Φ95mm冰球1300個，Φ77mm冰球2550個，總蓄冷量約16.2RTH，潛冷蓄冷量約13.8RTH。值得注意的是，不管采用開放式槽體還是封密罐，均需注意冰球要密集堆放，避免載冷劑從自由水面或無球空間旁通流過。(2)冰板

冰板封裝式蓄冰裝置以美國Reaction公司為代表，如圖2-12。中空冰板的外形尺寸為812×304×44.5mm，由高密度聚乙烯制成，板中充注去離子水，其換熱表面積為2.32m2/RTH。

冰板有次序地放置在臥式圓形密封罐內，冰板約占罐體積的80%，罐中載冷劑的流程可為1、2和4流程。密封蓄冰罐尺寸小至直徑1.5m、長度2.4m，大至直徑3.6m、長度21m，其潛冷蓄冷能力從76RTH至3600RTH。蓄冰罐可置于室內，室外或地下。(3)蕊芯摺囊式冰球蕊芯蓄冰摺囊為臺灣產品，如圖2-13。蕊芯摺囊由高彈性高強度聚乙烯制成，摺皺有助于適應凍結和融冰時內部冰/水體積變化而產生的膨脹與收縮。同時，兩側設有中空金屬蕊芯，首先可增強熱交換，另首先起配重作用，在開放式槽體內放置時凍結后不會浮起。蕊芯摺囊式冰球直徑為130mm，長度242mm，球內充注95%的水和5%添加劑，以增進凍結。每1000個摺囊球的潛冷蓄冷量為58.85RTH。2.其它相變材料現在采用的其它相變材料重要是共晶鹽，能夠美國Transphase公司為代表，其蓄冷介質以五水硫酸納化合物為主，充注在高密度聚乙烯板式容器內。高溫相變蓄冷介質材料的核心有二點：(1)但是冷。蓄冷介質應含有精確的凍結點，以保凍結完全以及取冷時供冷水溫不致過高。(2)不層化。普通共晶鹽在過飽和狀態融解時，一部分無機鹽可能沉在容器的底部，而使部分液體浮在容器上部，此種現象稱為"層化"。層化現象可使共晶鹽在重復凍結與融解后來，融解潛熱大幅度減少，這樣將大大減少蓄冷裝置的蓄冷能力。影響層化的因素諸多，重要是共晶鹽種類，核化辦法，以及封裝容器的厚度。現在高溫相變蓄冷的缺點是造價較高，并且，凍結融解溫度為5～6℃的相變材料尚待進一步開發研究。五、動態制冰裝置：1.片冰滑落式上述兩種蓄冰裝置其蓄冰層或冰球系一次凍結完畢，故稱為靜態蓄冰。蓄冰時，冰層凍結的越厚，制冷機的蒸發溫度越低，性能系數也越低。如果控制凍結冰層的厚度，每次僅凍結薄層片冰，而進行高運轉率地重復快速制冷，則可提高制冷機的蒸發溫度（約-4～-8℃），比采用冰盤管時提高2～3℃。片冰滑落式蓄冰裝置就是在制冷機的板式蒸發器表面上不停凍結薄片冰，然后滑落至蓄冰水槽內，進行蓄冷，此種辦法又稱為動態制冰。該種類型的蓄冰裝置的代表性廠家有Turbo、Mueller和Morris等公司。圖2-14為片冰滑落式蓄冰裝置的典型示意圖。蓄冰過程。圖2-14(a)為片冰凍結及蓄冷過程。通過水泵將蓄冰水槽的水自上向下噴灑在制冷機的板狀蒸發器表面，使其凍結成薄冰層。當冰層厚度達成3～6mm時，通過制冰機上的四通閥，將高溫氣態制冷劑通入蒸發器，使與蒸發器板面接觸的冰融化，則片冰靠自重滑落至蓄冰水槽內，如此重復進行"凍結"和"取冰"過程。蓄冰水槽的蓄冰率為40～50%。取冷過程。圖2-14(b)為融冰取冷過程。空調回水仍可自上向下地噴灑在制冷機的板狀蒸發器表面，或向蓄冰水槽均勻送入空調回水，使槽內片冰不停融化，而送出溫度頗低的空調用水。為了滿足全日供冷需要，取冷過程制冷機可同時運行，以減少流經板狀蒸發器表面的空調回水，使其降溫后流入蓄冰水槽，這樣，能夠延緩融冰過程，以確保供冷規定。片冰滑落式蓄冰裝置，取冷供水溫度低，融冰放冷速率極快，特別適合尖峰用冷。但是，該種蓄冰裝置初投資較高，并且需要層高較高的機房。2.冰晶式蓄冰裝置冰晶式蓄冰裝置也屬于動態制冰，它是通過冰晶制冷機將低濃度的乙烯乙二醇水溶液冷卻至低于0℃，然后，將此狀態的過冷水溶液送入蓄冰水槽，溶液中即可分解出0℃的冰晶。這種過程猶如自然界降過冷態的雨，著地立刻形成"雨冰"；又如冬季凌晨過冷狀態的霧與樹木接觸，在其上形成冰層，即所謂"樹掛"。如果過冷溫度為-2℃，即可產生2.5%的直徑約100微米的冰晶。由于單顆粒冰晶十分細小，冰晶在蓄冰水槽中分布十分均勻，水槽蓄冰率約50%。結晶化的溶液可用泵直接輸送。冰晶制冷制冷機產品以加拿大Sunwell公司和美國Mueller公司為代表，單臺最大制冷能力不超出100冷噸。以TS-30型為例，其制冰能力為30冷噸，配有半封閉活塞式制冷機，水冷殼管式冷凝器，吸氣分液蓄液器，氣液回熱器等。其特殊之處在于蒸發器部分，該機配有6個長度為1.83m的套筒式蒸發器，內管直徑約300mm。制冷劑R-22從內外管之間的夾層內通過；冰/水雙相液為8%的乙二醇水溶液，在內管中過冷。為了保持內管內壁表面溫度均一，配有三臺電動擦拭機，每臺負責二個套筒蒸發器。該機外型尺寸為2.36m長、1.75m寬、2.16m高，能夠制造冰晶，也可像普通冷水機組同樣備制冷水。3、氣體水合物相變材料蓄冰這是一種新型的蓄冷技術，自80年代以來，人們提出運用一種稱為氣體水合物的包絡狀水結晶體，作為蓄冷的高溫相變材料，重要是運用那些常規制冷劑形式的氣體水合物。致冷劑氣體水合物含有適合空調蓄冷的抱負性質，其形成結晶的溫度在8～12℃，結晶形成時釋放的反映熱較大，（330～380KJ/Kg）傳熱性能也比較好，另外，這種高溫相變蓄冷材料含有較好的化學穩定性，腐蝕性低、安全性好。1994年以來，已受到我國國家自然科學基金委員會支持，現在已建成實驗臺,并從中測試，提示了氣體水合物形成的某些基本規律，并獲得了構造這類高性能空調蓄冷材料的基礎數據和辦法，相信很快的將來會將之使用在工程實踐中去。現在在廣州能源所主持下進行進一步的研究開發。

（3）水蓄冷系統水蓄冷系統投資較低，首先由于普通用于空調的冷水機，均可直接用于水蓄冷，因而即使在蓄冷階段也可保持較高的制冷效率，另首先蓄冷用水池往往能夠和消防水池等共同使用，因而能夠節省水池構造部分的單獨投資。

但是，水蓄冷運用的是水的顯熱變化，由于水的比熱遠遠不大于其相變熱量（水比熱為：1.0Kcal/kg·℃，水冰相變熱為：80Kcal/kg·℃），因此，即使將運用的水溫差加大到10℃（5℃/15℃），其單位容積蓄冷量也要比冰蓄冷小10倍之多。并且其可運用溫差影響因素諸多，由于水蓄冷技術重要是運用水的物理特性，隨著水溫的減少其密度也在不停加大，如果不受到外力擾動，普通容易形成冷水在下，熱水在上的自然分層狀態，但水在4℃下列時物性卻出現明顯的非規律性變化，即4℃水溫時其密度最大（冰下魚兒的生存條件也是運用了這個條件），因而水蓄冷水溫可運用的下限為4℃。影響水蓄冷效率的重要因素是如何盡量減少水池內冷熱水（進出水）之間的直接滲混。而影響滲混的核心是進出水口處的水流擾動和不可避免的水流與池壁之間摩擦引發的擾動。固然制冷機與否能提供穩定的較低水溫的冷源是前提條件。我們能夠初步規納為以下幾個因素來分別研究：冷機可提供的最低水溫，空調系統設計中允許采用的最高水溫（例如慣用為7℃/12℃），水池構造形式，進出水口的分布器構造，水池允許的水位多少，水池保溫條件等等。現在，認為蓄冷效率最高的是分層蓄冷水池。所謂"分層"就是僅只運用密度的影響將熱水與冷水分隔開。為了使蓄冷水池達成分層，就要在上部熱區和下部冷區之間發明和保持一種溫度劇變層，依靠穩定的溫度劇變層制止下部的冷水與上部的熱水互相混合。如圖3-1，在水池3米深度處形成溫度劇變層，該層將4℃的冷水和13℃的熱水分開，溫度劇變層的厚度越薄越好，普通不但愿超出0.5m。蓄冷水池應通過水流分布器從池中取水和向池中送水，水流分布器可使水緩慢地流入水池和從水池流出，以盡量減少紊流和擾亂溫度劇變層。這樣，才干如圖3-2所示，當蓄冷時，隨著冷水不停從下部送入水池和熱水不停從上部被抽出，溫度劇變層穩步上升。反之，當取冷時，隨著熱水不停從上部流入和冷水不停從下部被抽出，溫度劇變層逐步下降。好的分層的蓄冷水池所蓄存能量的90%能夠有效地用于供冷。水溫在槽內的分布狀況，可參見圖3-1，3-2。一、蓄冷水池蓄冷水池可為鋼制或鋼筋混凝土制，形狀可為園形或矩形。蓄冷水池最佳的形狀是平底立式圓柱形，圓柱形水池外表面與體積之比不大于同體積的矩形水池。再者，對圓柱形蓄冷水池的高徑比有一定限制，由于，增加高徑比能夠減少溫度劇變層所占據的水池容積，提高蓄冷效率，但是，水池造價將有所增加，因此，鋼筋混凝土蓄冷水池的高徑比普通為0.25～0.5。地面以上鋼槽，高徑比可采用0.5～1.2。

其它形狀的蓄冷水池也可采用，但必須注意避免由于水流垂直運動，造成冷熱水混摻。不但愿采用臥式圓柱形蓄冷水罐，它難以解決分層問題。蓄冷水池的體積可按下式計算：

式中：ESC―設計日所需蓄冷量KW·h。P－容積率與貯槽構造、形式等因素有關，普通為1.08～1.3，對分層蓄冷型水槽可取低限，對多槽混合型及容量小者可取高限。h－蓄冷效率與蓄槽構造、形式、保溫狀況等有關，普通取為0.8～0.90.Dt－水蓄冷槽可運用的進出水溫差，普通為6～10℃。固然，實際蓄冷水池的體積應不不大于上述計算值，由于要考慮水面距池頂的空間。二、水流分布器水流分布器放置于蓄冷水池的上部（熱水）和底部（冷水）。它的作用是使水以重力流或活塞流平穩地流入或引出水槽，方便使水按不同溫度對應的密度差別依次分層，形成并維持一種穩定的斜溫層，以確保水流在貯槽內均勻分布，擾動小。此斜溫層流體力學特性可用弗蘭德（Frande）準數決定，同時也受雷諾（Renolds）準數及系統運行合理與否的影響。Fr準數的流體力學物理意義是作用于流體的慣性力與浮升力之比，無量綱。它是確立形成斜溫層的必要條件，流體狀態與Fr準數值之間的關系，經大量研究能夠用下列數值作簡樸鑒別：當Fr≤1時，在進出口水流中，浮力不不大于慣性力，則流型為重力流；當Fr>1時，重力流仍將維持；當Fr≈2時，慣性流為主、水流混合明顯出現。所覺得了使取冷時從上部進入的熱水和蓄冷時從下部進入的冷水，重要依靠密度差而不是依靠慣性力橫向流動，設計水流分布器時應確保Fr數約為1，而絕不不不大于2。Fr（弗諾德）數為慣性力與浮力之比，由下式計算：

式中：G--最大流量，m3/s；

L--分布器有效管長，m；

G--重力加速度，m/s2；hi--最小入口高度（分布器管底距池底的距離）m；ρi--進水密度，Kg/m3；ρa--周邊水的密度，Kg/m3。再者，為了盡量減少溫度劇變層上下部分水的混合，應確保蓄冷水進水流的Re數不超出一定范疇。Re（雷諾）數為慣性力與粘性力之比，可用下式計算：

式中：ν--水的運動粘滯系數，m2/s。對于很小的水池，但愿Re不大于200；普通來說，建議Re不超出850。對于高度超出12m的水槽Re數可合適稍大些。至于分布器孔口的水出流速度，但愿限制在0.3～0.6m/s；孔口之間的距離不大于2hi。布水器孔口應根據不同水池形式選用，普通有花管孔口形、持續縫隙形、蝸殼漸擴形等等，為使水流均勻，對應布管形狀也諸多。如圖3-3、3-4所示的八角形、樹枝形等。三、蓄冷水系統蓄冷水池為開式水池，而空調冷水系統普通均采用閉式系統，兩者如何相聯是蓄冷水系統必須解決的問題。圖3-5給出一種含有蓄冷水池的管道系統聯接圖。該系統設有四個電動蝶閥（V1～V4）用于啟閉某管段，一種電動調節閥V5，一種閥前壓力調節閥V6。系統共設三臺水泵，水泵P1為冷凍機供冷用水泵；水泵P2為蓄冷用水泵，該泵流量不要不不大于P1，以增大進出水溫差，有利蓄冷；水泵P3為取冷用水泵。

該系統能夠有四種運行模式，即蓄冷工況、冷凍機供冷工況、蓄冷水池供冷工況以及冷凍機與蓄冷水池同時供冷工況。值得強調的是，只要采用蓄冷水池供冷，必須依靠V6確保閥前壓力為膨脹水箱維持的系統靜水壓力，這樣，可確保系統全部充滿水，方便實現可靠的運行。

由于水池為開式狀態，依靠壓力傳感器能夠合適控制系統中水的倒流，但若空調水系統壓力過高，樓層高靜壓過大，受壓力傳感器控制的閥門承壓過高，操作敏捷度很受限制，會造成系統運行中的失誤。因此建議采用水蓄冷的系統，不要供應超出6層的建筑。若必須供高層時，可在出口加板式換熱器，將水力系統隔開，固然水溫最少要損失1℃。

第二節

冰蓄冷系統設計

冰蓄冷系統形式應隨選用的蓄冰設備不同而不同。最慣用的蓄冰設備是內融冰式蓄冰裝置（如多種冰盤管和封裝式冰球板）。下面首先針對該類冰裝置，談談蓄冷系統的構成形式。冰蓄冷系統的制冷主機和蓄冰裝置所構成的管道系統能夠是多種形式，但是，基本可分為并聯系統和串聯系統。但是，對于冰蓄冷系統來說，必須考慮一種問題，就是夜間（即電力低谷期）需要不需要供冷？所需供冷量占所需最大供冷量的比例？

有許多建筑，特別是賓館、飯店等商用建筑，夏季夜間仍需要一定數量的供冷量，以確保整個建筑維持一定的空氣溫度。由于夜間是蓄冷時間，制冷機需要產生用于蓄冰的0℃下列的低溫水，如果同時有空調供冷規定，則需將0℃下列的載冷液經換熱器供出約7℃的空調用冷水，這樣，制冷系統運行效率低。為了提高運行經濟性，應設基載冷水機組，直接供應7℃左右的冷水，以確保夜間或蓄冰時期空調所需冷量。對于夜間供冷負荷比較少的建筑，此基載冷水機組重要夜間使用；如果夜間供冷負荷較大，此基載冷水機組可全天使用，以減少初投資。固然，如果夜間建筑所需供冷量極少，也不適宜設立基載冷水機組，可由蓄冰用低溫載冷液負責承當。一、并聯系統圖3-6為并聯系統。全系統由兩部分構成，一部分為空調用冷水系統，介質為水；另一部分為乙二醇水溶液系統（圖中點畫線框內部分）可進行蓄冷或供冷。

乙二醇水溶液系統則由制冷主機、蓄冰槽、板式換熱器（與空調用冷水系統的分界面）和泵、閥門等構成。注：表中水溫值僅為示例。空調用冷水共有三個回路，一路為基載冷水機組回路，可晝夜供應空調用冷水；一路為通過板式換熱器1被來自乙二醇水溶液制冷機的低溫溶液冷卻的空調水回路；尚有一路為通過板式換熱器2被來自蓄冰槽的低溫乙二醇水溶液冷卻的空調水回路。蓄冰時，閥門V1、V2、V4關閉，啟動閥門V3、V5，制冷機向蓄冰槽供應低溫乙烯乙二醇水溶液，使蓄冰槽中蓄冷介質凍結。蓄冷過程乙二醇水溶液溫度不停減少。供冷時能夠有三種運行模式：(1)制冷主機單獨供冷。除閥門V1啟動以外，其它閥門全部關閉，將來自制冷主機的溫度較低的乙二醇水溶液供至板式換熱器1，以產生空調用冷水。為了提高運行效率，應盡量減少板式換熱器的傳熱溫差，普通取1～2℃。本示例空調供回水溫度為7℃和12℃，因此，制冷主機供回水溫度取5.6/10.6℃。當空調冷負荷減少時，可采用臺數控制，或調節制冷主機的供冷能力。(2)蓄冰槽單獨供冷。關閉閥門V1和V3，將閥門V2、V4、V5啟動，并啟動蓄冰槽泵P2，從蓄冰槽融冰取冷，通過板式換熱器2，冷卻空調用水。根據空調供水或回水溫度，調節閥門V4和V5，控制蓄冰槽融冰取冷量。(3)制冷主機與蓄冰槽聯合供冷。啟動泵P1和P2，關閉閥門V3，即可實現制冷主機與蓄冰槽聯合供冷。至于聯合供冷時是以制冷主機為主，還是以蓄冰槽為主，則需根據最優控制方略決定。如果以主機為主，當制冷主機滿載運行仍不能滿足顧客所需冷量，則調節閥門V4和V5，從蓄冰槽取出一定冷量，以確保需要。如果以蓄冰槽取冷為主，則應關閉閥門V4、啟動閥門V5，使蓄冰槽融冰取冷量為最大，同時，調節制冷主機供冷能力以補局限性。

圖3-7是另一種型式的并聯系統，合用于采用封裝式蓄冰罐的冰蓄冷系統。該系統為二次泵系統，由于封裝式蓄冰罐的流動阻力比較小，因此，不另設蓄冰罐泵。再者，如圖3-7(a)，運用二次泵P2，夜間蓄冷期可同時供冷，但需調節閥門V1、V3以確保板式換熱器乙二醇水溶液的供水溫度不不大于0℃。如果夜間需要供冷，而需用量很小，可如圖3-7(b)所示，另設夜間供冷泵P3和閥門V5、V6。啟動泵3，調節閥門V5和V6，一則控制所需冷量，再則，不使供至板式換熱器的乙二醇水溶液溫度低于0℃，以防凍結。二、串聯系統圖3-8為串聯系統。圖中點畫線框內部分為乙二醇水溶液系統，由乙二醇水溶液制冷主機、蓄冰槽、板式換熱器以及泵、閥門等串聯構成，運用溫度比較低的乙二醇水溶液通過板式換熱器冷卻空調用水。對于串聯系統來說，制冷主機可位于蓄冰槽上游，此時，制冷主機出水溫度較高，蓄冰槽進出水溫度較低，因此，制冷主機效率高、電耗較小，故普通多采用"主機上游"布置。但對冰槽來說由于融冰溫差小，取冰效率較低，常會"造成萬年冰"，冷量不能充足釋放，特別對融冰特性不抱負的冰槽缺點更明顯，常造成提供出的冷水溫度過高，可供應的負荷量減少不能滿足顧客規定。如果制冷主機位于蓄冰槽下游，則狀況正好

相反。

串聯系統與并聯系統同樣，除蓄冰工況以外，也能夠制冷主機單獨供冷、蓄冰槽單獨供冷、或制冷主機與蓄冰槽聯合供冷。

設計串聯系統時，應注意乙二醇水溶液泵的容量與系統水溫分布的擬定。蓄冰工況和制冷主機單獨供冷工況，泵流量應按制冷主機空調負荷擬定。但是，當制冷主機與蓄冰槽聯合供冷時，由于負荷增大，系統供回水溫差必然不不大于5℃，而達成7～8℃，制冷主機或蓄冰槽的供水溫度較低，影響系統供冷能力，為此應合適提高空調用水的供回水溫差。再者，蓄冰工況和制冷主機單獨供冷工況下，系統阻力較小；而制冷主機與蓄冰槽聯合供冷時，需依次克服制冷主機蒸發器、蓄冰槽和板式換熱器的阻力，因此，按最不利工況擬定泵揚程，在絕大數運行工況下勢必要增加泵的電耗。采用串聯泵，如圖3-9，能夠解決此問題；啟動泵P1和P2，調節閥門V1和V2，該系統在夜間蓄冰期能夠同時供冷。

三、冰晶或冰泥式蓄冰系統冰晶式冰蓄冷空調系統，是一種將低濃度載冷劑（如乙二醇水溶液）經特殊設計的制冷機組（稱之為超冰機）冷卻至凍結點溫度下列，使之產生非常細小而均勻的冰晶，它們的直徑約為100微米。與載冷劑形成泥漿狀的物質，經泵輸送蓄冰槽儲存，以提供尖峰負荷的需求。超冰機可持續不停產生冰泥而不需要熱氣脫冰裝置，蓄冰槽內也無需特殊的儲冰元件。這種系統的重要設備費用在制冷機上，蓄冰槽構造簡樸，只需足夠空間，作合適防水保溫即可。這類系統現在還較適合于小容量制冰機長久持續運轉，平時可儲存下的冰晶能夠在負荷高峰使用。如圖3-10所示。故常應用于一周式分量冰蓄冷運轉模式。并且冰晶式生產的冰晶較均勻，不會像其它冰蓄冷方式那樣容易產生冰橋及死角，由于冰晶生產過程是在制冷機組的蒸發器內完畢。由于冰晶直徑極小，因此總的換熱面積大，融冰速率快。現在大規模約為176KW，尚不適于大型系統。四、外融冰系統外融冰蓄冷系統為開式流程，因此系統的設計核心與水蓄冷系統相似，如圖3-11所示，管內能夠像普通內融冰同樣走二次冷媒，也能夠用直接蒸發制冰，典型產品有美國BAC公司和Evapco公司的產品。這樣的冰蓄冷系統效率高，冰盤管較粗、蓄冰快，融冰速率大。最重要的特點是釋冷溫度能穩定地維持在2～3℃。甚至1～2℃之間，因此它可方便地用于工業的冷水供應系統。也可為室內選用低溫空調系統較好地發明先決條件。五、氣體水合物蓄冷系統前面已簡樸介紹過，它是一種高溫（4～8℃）相變系統，系統中的氣體水合物蓄冰槽中，裝有蓄冷介質，涉及水和致水合介質（是某幾個制冷劑的混合物，如R11/R22。蓄冷介質在促晶器中形成水合物晶核，重要的水合物生成相變反映和換熱過程都在蓄冷槽中進行。蓄冰槽中不必設立機械攪拌裝置，而是運用浮升力和流體的流動造成一定的攪動，使水合物晶體和部分致水合物介質懸浮于水中，由于其中R11、R22的比重不不大于水，在重力作用下，會自然集于蓄冷槽下部，而部分水則集于蓄冷槽上部。

氣體水合物的密度介于水和致水合介質之間，則懸浮于中部水中（二區）。下降管（4）由三區的水域引出，下降管（3）由三區的致水合介質區域引出，由管（4）、（3）引出的水和致水合介質會合后進入促晶器（5），在促晶器中造成充足混合，在低于水合物臨界分解溫度的條件下，形成微小水合物晶體，然后經回流管（6）回到蓄冷槽，由噴嘴（7）噴入一、二、三區。回流管及噴嘴成對稱分布，噴出液體的動能形成力矩使槽中介質造成旋轉運動，達成進一步混合的效果。當下降管（4）及（3）的混合液溫度高于相變結晶溫度時，通過促晶器的回流液由管（6）回到蓄冷槽中，與換熱器（1）中的載冷介質進行熱交換，溫度持續下降，當混合液溫度低于結晶相變溫度時，進入結晶器后在結晶器中形成水合物晶體。含有結晶體的回流液通過回流管（6）回到蓄冷槽中，吸取冷量進一步生長結晶。隨著相變結晶過程的進行，蓄冷槽中氣體水合物（晶體）越來越多，流動性越來越差。這時靠槽中的擾動促使致水合介質