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过冷水式动态制冰(动态冰蓄冷)技术

                                                                                     

一、所属行业:空调、热工应用设备行业

二、技术名称:过冷水式动态制冰技术

三、适用范围:蓄冷中央空调系统、蓄冷区域集中供冷系统、各种工艺冷却系统、食品渔业等冷藏保鲜、混凝土冷却等

四、技术内容:

1.技术原理

在过冷水动态制冰过程中,冰层不在换热表面生长,因而水与冷媒之间热阻并不随制冰的过程进行而改变,过冷水动态制冰制出的“泥状冰”是一种冰水混合物,其中的冰晶呈微小的针状或鳞片状,与块状冰相比,泥状冰与取冷冷媒之间的换热系数较大,能够在短时间内释放出大量的冷量。                                                                                 

2.关键技术

采用板式换热器通过高效对流换热方式制取-2℃的过冷水,再促晶生成冰浆,该动态制冰方式把传热和结冰两个环节在时间和空间上分离,从而实现低温差高效率传热并结冰,大大降低制冰能耗。

过冷却器是过冷水动态制冰的关键器件,过冷水处于一种亚稳定状态,水在进入过冷器前就要采取防止结冰的措施,当在过冷器出口获得较大过冷度的水时,可迅速消除过冷状态使得冰晶出现。一般过冷水与挡板、器壁或两部分过冷水之间发生激烈冲击,会破坏过冷水的过冷状态。

过冷水动态制冰过程中水与冷媒之间始终保持较大的换热系数,因而过冷水连续制冰能够提高冰蓄冷空调的用能效率,泥状冰可以随水在管道中直接输送,从而提高冷量的输送效率,与传统的冷冻输送方式相比,输送冰浆可以降低泵耗,减小管道直径和末端换热面积,有着广阔的应用前景。

3.工艺流程

过冷水动态制冰概念图和动态冰蓄冷空调系统示意图如下:               




过程描述:

过冷水动态制冰系统通常包括过冷却器、过冷解除装置、蓄冰槽。水从蓄冰槽中抽出,温度为0℃或稍高于0℃,经过冷却器与冷媒换热后变成温度低于0℃的过冷水,过冷水经过过冷解除装置后过冷状态被破坏,变成冰水混合物进入蓄冰槽,在蓄冰槽中冰水分离,分离出来的水继续在系统中循环。

五、主要技术指标:

1)传热效率高、制冰速度快。动态制冰过程中不但避免了因冰层聚集而引起的导热热阻,还通过强制对流大幅度提高了系统的整体换热性能,从而提高了制冰速度。
  (2)制冷系统COP高、能耗降低。制冷蒸发温度可以保持在-5℃~-8℃之间,而且在整个蓄冰过程中保持稳定不下降。相对于冰球、盘管式冰蓄冷中-10℃以下的蒸发温度(而且随着蓄冰量的增加逐渐下降)可以显著提高系统COP.
  (3)融冰速度快、负荷响应灵敏。由于动态冰蓄冷制出的冰以冰浆形式存在,因此在融冰释冷时冰晶与水之间接触面积大,融化速度快,可以快速响应空调末端负荷的变动。
  (4)占地面积小、场地适应性强。动态冰蓄冷无需盘管、冰球等预制设备,因此蓄冰槽有效利用率提高,占地空间减小,而且对空间形状要求降低,场地适应性增强。
  (5)热交换系统简单、节省设备和材料费用。动态冰蓄冷技术中的冰浆生成热交换器可以采用制冷剂直接蒸发,省去了冰球、盘管式冰蓄冷中必须采用的不冻液换热循环,因此带来换热设备和材料费用的节省,降低了初投资费用。

六、技术应用情况:

无论从能效还是经济角度出发,动态冰蓄冷技术均有优于传统冰球、盘管式冰蓄冷的显著优势。在各类大中型中央空调系统、区域供冷、化工工艺、土建等行业和领域都有动态冰蓄冷的广阔应用前景。

七、典型用户及投资效益:

大学城项目案例: 5m2建筑物蓄冷中央空调系统,200万总投资,600RT制冰工况能力,即制冰能力20t/h

技术单位:中国科学院广州能源研究所

八、推广前景和节能潜力:

当前,我国已经有许多省市实行了针对冰蓄冷空调的分时电价政策,浙江、江苏、上海、北京、深圳等其他地方也都在相继制定之中。动态冰蓄冷实用技术的突破将为我国的蓄冷空调行业产生深远的影响。
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