工業冰蓄冷

工業冰蓄冷是指所需要冷量的部分或全部在低谷電時間利用蓄冰介質的顯熱及其相變過程的潛熱遷移等特性，將能量以凍的形式蓄存起來，然後根據負荷要求釋放這些冷量，這樣在用電高峰時期就可以少開甚至不開主機。當供冷使用時間與非供冷時間和電網高峰和低谷同步時，就可以將電網尖峰時間的空調用電量轉移至電網低谷時使用，達到節約電費的目的。

基本介紹

• 中文名：工業冰蓄冷
• 方式：以凍的形式蓄存起來
• 優勢：可以少開甚至不開主機
• 目的：達到節約電費的目的

原理

冰蓄冷從系統構成上來說只是在常規製冷系統的基礎上增加了一套蓄冷裝置，其它各部分在結構上與常規製冷系統並無不同，它在使用範圍方面也與常規製冷系統基本一致。

工業冰蓄冷則是冰蓄冷在工業上的套用。在中國, 商用中央空調的冰蓄冷已得到廣泛的認可和套用, 作為更具節能潛力的工藝（低溫）冰蓄冷, 也正被越來越多的工業用戶所認可。相對於空調的套用, 工藝冷卻普遍存在制冷機冷量富餘, 負荷波動大等特點, 更適合採用冰蓄冷系統 。

意義

冰蓄冷之所以得到各國政府和工程技術界的重視，正因為它對電網有卓越的移峰填谷功能，是電力需求側最有效的電能蓄存方法，全中國如果有300家3萬平米商場採用空調，則相當於建設了一座30萬千瓦的調峰電廠。

冰蓄冷對於用戶還有以下的一些突出優點：

1、製冷的出水溫度低、製冷效果好，降溫速度快。

2、製冷系統智慧型化程度高，可根據工藝需求的變化自動調整冷量輸出，冷量的利用率高，節能效果明顯。

3、利用峰谷荷電價差，平衡電網負荷。由於電力部門實行峰、谷分時電價政策，所以冰蓄冷系統合理利用谷段低價電力，與常規系統相比，運行費用大大降低，經濟效益顯著。且分時電價差值愈大，得益愈多。

4、減少冷水機組容量，降低一次性投資。

5、在主機出現故障或系統斷電的情況下，冰蓄冷相當於應急冷源，增強了系統的可靠性。使用靈活，在冷負荷不是很大或部分時無需開主機，融冰供冷即可。

6、當因為公司擴產或工藝改造增加引起冷負荷增加時，只要增加冰槽內的冰球，即可滿足新增冷量需要。

7、冰蓄冷系統製冷設備滿負荷運行的比例增大，從而提高了製冷設備 COP 值和制冷機組的經常運行效率，制冷機組工作狀態穩定，提高了設備利用率並延長機組的使用壽命。

8、夜間冷水機組製冰工況運行時，由於氣溫下降帶來的得益可以補償由蒸發溫度下降所帶來的效率的損失。

適用範圍

製藥工業、石油化工企業；食品飲料企業；

精密電子儀器業；

啤酒工業、奶製品工業；

冷藏工業，冷鏈等；

（現有供冷系統系統通過運行製冷主機直供，用冷量不穩定的場合，在不增加製冷主機的情況下，進行冰蓄冷系統改造，既可增加系統穩定行，又可降低製冷系統電耗。）

設計原則

1、經濟

蓄冰系統設計須依據影響初期投資及運行成本的各種因素綜合考慮而確定，蓄冰空調系統中的蓄冰容量越大，初期投資越高，但可節約更多的運行成本，因而在方案設計時，須詳盡研究系統的電力增容投資、峰谷電價結構及設備初投資等資料，以期達到最佳的經濟效益，在降低初期投資的同時節約更多的運行成本，轉移更多的高峰用電量。

2、完整可靠

評價蓄冰系統品質的最重要的依據是系統的整體效能及運行穩定性。進行系統設計時，須結合蓄冰系統的運行特點，優選各種設備，以使系統配合完美，符合整體運行要求。同時各種配套設備也要求能經受長期穩定工作的考驗，減少對系統的維護，滿足壽命要求。

3、有效地利用空間

與常規系統相比，蓄冰裝置需占用較大的空間，由於美國TACO用於開式與閉式系統，故可以放置於冰槽、冰罐或地坑、閥基等其它各種可能的空間裡，而冰槽、冰罐可放置於地面、屋頂或汽車道綠化帶下面，從而不占用有效空間。

蓄冷系統

1、 由於蓄冰球內部幾乎不含空氣，單位堆放蓄冰量最大，占用空間較小。

獨有專利設計，採用特殊高密度聚乙烯材料製成，破損率極小。

TACO(塔克)冰球獨有凹坑設計，在融冰和製冰過程中有更大的換熱表面積，20多年不斷改進的高密度材料，使TACO冰球具有極高傳熱速率，結冰融冰速度快，從而可以使用較少的名義蓄冰量達到需要的額定蓄冰量要求。

氯化鈣水溶液在球外，單個球破損不影響整個系統運轉，循環系統設計簡單，系統擴建容易，蓄冰容量增加方便。

TACO（塔克）冰球設計使用壽命50年，最早完成的大型蓄冰工程已經無故障運行25年（1982年LA-801大廈項目），其中使用過21多年的蓄冰球的抗疲勞性能仍然與原設計基本相同。

① TACO（塔克）蓄冰球通過在冰球內的加入獨家開發蓄冷液，滿足從 -33 ℃ ～ 0℃ 的溫度覆蓋範圍能夠滿足各種不同的需求。

② TACO（塔克）蓄冰球直徑4英寸，約103mm。

③ TACO（塔克）蓄冰球材料採用高強度、抗疲勞的超大分子量高密度聚合乙烯（HDPE），所採用的高密度聚乙烯材料是通過在數百種材料中優選出的換熱性能最佳的材料，其分子量是一般HDPE材料的3倍以上。

④ TACO採用專利技術的成核添加劑加入到去活性極佳的去離子水中，混合成儲冷液，成核添加劑在儲冷液中形成膠體懸浮在液體中，由於TACO（塔克）蓄冰球只含有極少量的空氣（2%～3%體積比），因此蓄冰球在氯化鈣溶液中在結冰開始很長一段時間內是近似懸浮在氯化鈣溶液中，氯化鈣溶液的流動使得蓄冰球自由運動，從而擾動蓄冰球內部的成核劑不斷與蓄冰球內壁接觸，形成微小冰晶後脫離內壁，其餘的成核劑可以繼續與蓄冰球內壁不斷接觸，從而在剛結凍的初始階段結冰速率比靜止在蓄冰槽內蓄冰球效率要高出20%以上。

2、採用最節省空間和成本的混合結構蓄冰槽

採用專利設計的TACO（塔克）蓄冰球，獨有的16凹面蓄冰球，冰球結冰及融冰均為動態過程，換熱效率高：在全球20多個國家註冊發明專利：

TACO冰球是由高密度HDPE材料製成，其表面設計成有16個的凹坑，直徑為4英寸（103mm）的球體。在結冰過程中，冰球體積膨脹，凹處外凸成平滑圓型球；在融冰過程中，每個冰球又恢復到原來的形狀。TACO蓄冰球已經在美國、歐洲的德國、法國、瑞士、瑞典、以及亞洲的中國、日本和韓國等國家成功套用了20餘年。

Taco(塔克)冰球-獨特的16凹坑技術

Taco(塔克)冰球

TACO蓄冰槽特點如下：

a、在蓄冰過程中，載冷劑氯化鈣溶液通過蓄冰槽底部的分配管，自下而上流過蓄冰球，由頂部的蓄冰槽分配管收集。

b、氯化鈣溶液流過的距離短，流動均勻，換熱效果好；

c、氯化鈣溶液在蓄冰槽內流過的截面積大，流速低，壓損可以減低到最小；

d、蓄冰球在製冰過程中可在氯化鈣溶液流體作用下輕微運動，強化冰核結晶；

e、不會形成流體短路現象，導致部分蓄冰球無法結冰或融化。空間利用率高。

3、蓄冰槽分配器，確保氯化鈣溶液流動不短路：根據20多年的施工經驗，TACO公司總結出一套獨有的關於在容器內保證流體均勻流動的分配器設計方法，經過這些特殊的設計，可以保證名義蓄冰量達到設計要求，最大限度地防止蓄冰槽內發生對流而導致換熱死區導致蓄冰球浪費。

冰蓄冷系統中的載冷劑流向示意圖

4、選用特殊材質的HPDE材料，抗環境應力性能極高，冰球出廠前均經抽樣經過2500次的膨脹疲勞試驗，抗疲勞性能佳。

由於冰球需要放置於PH不斷變化而且含有各種石油精煉產生的雜質的氯化鈣溶液中，普通的HDPE材料通常很快會降解，TACO蓄冰球採用美國SOLVAY公司的特製的HPPE材料（牌號Fortiflex K44-11-128 (R)），在實驗室條件下放置於氯化鈣溶液中，通過了ESCR性能測試，確保材料使用壽命。

ESCR材料的測試報告如下：

Fortiflex K44-11-128是一種由分子組成的、高密度的乙烯共聚物， 套用於大的部件的吹塑成型，這些成型部件要求有出眾的物理性能和低的色度。這種材料融合非常好的加工性能與優秀抗環境應力開裂（ESCR）性能，以及非常均衡的最終使用性質。這種樹脂符合國家食品與藥品管理檔案21CFR117 1520的規定，通過KOSHER認證。