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摘要： 本文通过对某大厦冰蓄冷空调系统运行情况的测试，详细研究和分析了蓄冰罐在不同流量下的蓄冷和释冷特性，以及在融冰工况时，蓄冰罐进口温度对出口温度和释冷量的影响。

 1 锦都大厦工程概况
上海锦都大厦商办大楼（包括餐厅、舞厅）建筑面积为15000m2，使用两台螺杆冷水机组，其制冷量为2×1055kW，输入功率为2×283kW；冷却塔4台，冷却水量4×150t／h。根据商业发展的需要，1996年底增加了3500m2的空调面积，因此需要增加空调系统。该系统采用蓄冰空调和原商办大楼空调系统合并使用。蓄冰空调系统采用浙江某公司生产的双金属蕊心冰球作为蓄冰设备，利用深夜低谷电制冰并储存在蓄冰罐中。考虑到市中心用地紧张，蓄冰罐设置在锅炉房顶上。该系统增加的主要设备有：

（1）IS125－100－315型水泵两台，其中一台备用；

（2）M15—FM2型板式热交换器一台，功率为756kW；

（3）蓄冰罐一个，尺寸为长14m，直径2.5m，体积63.78m3，蓄冷量2637kW·h；

（4）15AUD6A8型双工况螺杆冷水机组一台，空调工况下制冷量为460kW，输入功率为95kW。

    该蓄冷空调系统夜间制冷9h，蓄冷量2637kw·h，白天以750kW的速度放冷，能满足3.5h左右。该系统的冷量通过板式热交换器中乙二醇溶液与冷冻水热交换，与原空调系统合并使用。

2 建筑物负荷和系统运行
根据冷负荷系数法，可计算出锦都大厦冷负荷情况，如图1所示。

冰蓄冷空调系统运行如图2所示。该系统晚上9时开始开15AUD6A8螺杆冷水机组制冰蓄冷，至第二天上午6时，蓄冷量 2637kW· h。上午8时开始融冰供冷至上午11时，同时开原空调工况二台螺杆冷水机组。其中，一台的制冷量465kW，另一台的制冷量349kW。

上午11时至下午6时，通常原空调工况二台螺杆冷水机组同时打开，冷量1162×2kW。在特殊情况下，冷量不足时，15AUD6A8螺杆冷水机组也可在空调工况下运行供冷。

夜间供冷，通常运行原空调工况的一台螺杆冷水机组。

图3为该大厦蓄冰空调系统流程图，四种运行工况流程阀门控制开关见表1。

表1 蓄冰系统运行工况流程闸门控制

阀门 运行工况	F1	F2	F3	F4	F5	F6
制冰蓄冷	关	关	关	开	关	开
单融冰供冷	开	关	开	关	开	开
空调工况供冷	关	开	开	关	开	关
机组和融冰同时供冷	关	开	开	关	关(调)	开

3 蓄冰罐性能的研究和分析
1998年7月对锦都大厦冰蓄冷系统进行了全面测试，测试结果如图4～8所示。

由图4可以看出，蓄冰开始时蓄冰量迅速增加，在相变阶段，蓄冰量几乎呈线性增加。流量愈大，蓄冰量愈大，但这种差别相对较小

从图5可见，蓄冰开始时，乙二醇水溶液温度愈低，蓄冷率愈大，但随着时间的进行，这种规律发生了很大的变化，进口温度最低的工况，蓄冰率反而最小，这说明罐内大部分冰球的相变过程已结束，传热性能迅速下降。

    图6表示在融化工况时不同流量下蓄冰罐出口温度随时间的变化。从图中可以看出融冰过程的三个阶段，即：①冰球内相变材料固态显热的释放过程；②相变材料潜热的释放过程；③相变材料液态显热的释放过程。在第一阶段，出口温度上升很快；在第二阶段，出口温度上升相对较缓，但仍有明显上升。这与凝固时出口温度相对稳定形成鲜明对比。至于这一点，可以以换热系数的变化得到解释：凝固时，换热系数随含固率的变化较小；融化时，换热系数随含固率的降低而明显下降，从而导致出口温度的持续上升；在第三阶段，出口温度又迅速上升，几乎接近进口温度变化，这说明融化过程已结束。由图可见，流量愈大出口温度愈高，进出口温差愈小，因而增大流量不能有效地利用蓄冰罐的低温势能。在90m3/h流量下是个特例，融冰第三阶段没有出现，这说明其相变过程还未结束。

    由图7可见在融冰工况时，不同的乙二醇溶液进口温度下，开始时出口温度几乎一致，但随着相变阶段的发生，出口温度的差别愈来愈明显。进口温度为12℃的工况，融冰三阶段最明显：进口温度为10℃的工况，这种规律性也较明显；而8℃、6℃的工况，第三阶段最不明显。

    由图8可见，流量愈高，释冷量愈大。这说明高的流量能使蓄冰罐释放更多的冷量，融冰过程也更彻底。

4 结论
一般情况下，蓄冰罐的蓄冷量和释冷量随着乙二醇水溶液流量的增大而增加；但流量不能过大，否则阻力随之上升。在融冰工况时，流量增大，会使乙二醇溶液出口温度上升，同时也增加释冷量。乙二醇水溶液进口温度高低，同样会影响其出口温度和释冷量。在冰蓄冷空调设计时，必须充分注意这些因素的变化。

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