第一講應用概念
一、冰蓄冷空調
「冰蓄冷空調」一詞大家都一目了解，英文為『ice storage』，日文為[冰蓄熱]，狹義的定義為[製冰蓄冷]的冷氣系統。早期稱謂[cool storage（蓄冷）]，此包含了[製冷水蓄冷]的冷氣系統。但在寒帶國家降了[蓄冷]外，還要[蓄熱]，因此，廣義的用語為[thermal （energy）storage air conditioning system （縮寫為tes）]，可譯為[蓄能式空調系統]。
對於南方地區僅有夏季（冷氣）電力過載的困擾，僅需[蓄冰空調]。
二、關於蓄冷系統的計量
在常規的空調系統設計時，冷負荷是按照計算出建築物所需要的多少「冷噸」、「千瓦」、「大卡/時」來計量，但是蓄冰系統是用「冷噸·小時」、「千瓦·小時」、「大卡」來計量。
圖1-1代表100冷噸維持10小時冷卻的乙個理論上的冷負荷，也就是乙個1000「冷噸·小時」的冷負荷。圖上100個方格中的每一格是代表10「冷噸·小時」。
事實上，建築物的空調系統在全日的製冷週期中是不可能都以100%的容量執行的。空調負荷的高峰出現多數是在下午2：00--4：
00之間，此時室外環境溫度最高。圖1-2代表了一幢典型大樓空調系統乙個設計工作日中的負荷曲線。
如圖可知，100冷噸冷水機組的全部製冷能力在10個小時的「製冷週期」中只有2個小時，在其它8個小時中，冷水機組只在「部分負荷」裡操作，如果你數一數小方格的話，你會得到總數為75個方格，每一格代表10「冷噸·小時」，所以此建築物的實際冷負荷為750「冷噸·小時」，但是常規的空調系統必須選用100冷噸的冷水機組來應付100冷噸的「峰值冷負荷」。
三、冷水機組的「參差率」
定義的「參差率」為實際「冷負荷」與「冷水機組的總製冷潛力」之比，即：
參差率（%）=（實際冷噸·小時數/總的冷噸·小時潛力）*100%=750/1000*100
因此該冷水機組的「參差率」為75%，也就是冷水機組能提供1000「冷噸·小時」，而空調系統只要用750「冷噸·小時」。低的「參差率」，則系統的投資亦低。
將建築物總的「冷噸·小時」被「製冷機工作小時」數除而得到的商，即為大樓在整個「製冷週期」中平均負荷。如果可以將空調負荷轉移到峰值以外的時間去，或者與平均負荷相平衡，則只需選用較小製冷能力的冷水機組即可達到100%的參差率，而導致較好的投資效率。
四、全部蓄能與部分蓄能
採用蓄冷系統時，有兩種負荷管理策略可考慮。當電費**在不同時間裡有差別時，我們可以將全部負荷轉移到廉價電費的時間裡執行。可選用一台能蓄存足夠能量的傳統冷水機組，將整個負荷轉移到高峰以外的時間去，這稱之為「全部蓄能系統」。
圖1-3表示了同一建築物空調負荷的曲線，是採用了將全部冷負荷轉移到「峰值時間」以外的14個小時中，冷水機組在夜間在蓄冷裝置中進行製冷蓄冰。然後在白天將蓄存在0oc冰中的能量作為所要求的750「冷噸·小時」的製冷量用。平均負荷已進一步減少到53.
6冷噸（750冷噸·小時/14=53.6冷噸），這導致大大地減少耗電量費用。
這種方式常常用於改建工程中利用原有的冷水機組，只需加設蓄冷裝置和有關的輔助裝置，但需注意原有冷水機組是否適用於冰蓄冷系統。這種方式也適用於特殊建築物，需要瞬時大量釋冷，如體育館建築物。
在新建的建築中，部分蓄能系統是最實用的，也是一種投資有效的負荷管理策略。在這種負荷均衡的方法中，冷水機組連續執行，它在夜間用來製冷蓄存，在白天利用蓄存的製冷量為建築物提供製冷。將執行時數從14小時擴充套件到24小時，可以得到最低的平均負荷（750冷噸·小時/24=31.
25冷噸），如圖1-4所示。需電量費用大大地減少，而是冷水機組的製冷能力也可減少50-60%或者更多一些。
五、蓄冰率
蓄冰率一般英文簡寫為ipf（ice packing factor），即蓄冰槽內製冰容積與蓄冰槽容積之比值。
ipf=蓄冰槽內製冰容積m3/蓄冰槽容積m3*100% （日本冷凍協會）
一般用它來決定蓄冰槽的大小。目前各種蓄冰裝置，其ipf約在20-70%範圍內。
另一稱之為製冰率，其英文簡寫也為ipf，即蓄冰槽中水的最大製冰量與全水量（槽中充水的容積）之比值。
ipf=槽中水的最大製冰量kg/全水量kg*100% (日本電力空調研究會）
通過它可了解結冰多少，有的蓄冰裝置，此值可達90%以上。
應注意，國外兩個定義都用ipf表示。各種冰蓄冷裝置的兩種蓄冰率資料見表1-1。
表1-1 冰蓄冷裝置的蓄冰率
美國多以void(space)ratio[無效（空間）比]來表示，故蓄冰率
ipf=1-void ratio.
六、融冰能力 discharge capacity
蓄冰槽中之冰，實際可溶解而用於空調的蓄冷量。
七、融冰效率 discharge efficiency
實際可用於應付空調負荷之[融冰能量]除以[總蓄冰能量]之值。
八、蓄冷效率 storage（thermal）efficiency
指實際可用於應付空負荷之[融冰能量]除以[用以製冰蓄冷的能量]之值。此值與融冰效率不同，但有時蓄冷效率也定義為融冰效率。
九、過冷現象 super cooling
指超過流體的凍結點而仍不凍結的現象。例如：純水的凍結點為0oc，但水溫需先降至-7oc左右，才會形成[冰核]再凍結成冰，（一般水之過冷現象約為-5oc，此現象將增加製冰初期的耗能量。
）如圖1-5所示。如要設法提高成核溫度，減少過冷度，就要新增成核劑，但使用不同的成核劑配方，效果也各不相同。有些單位在研究和試驗。
十、蓄冷介質比較
表1-2
注：1rth=12670kj=3.516kwh=3024kcal。
對於水蓄冷來說，如果加大蓄冷溫度（如12oc-4oc水，δt=8oc),就提高了蓄冷密度，則蓄冷水池的體積就可減少（這時第1000rth需360m3）。
對於冰蓄冷來說，占有空間的大小，與蓄冰裝置的構造和蓄冰率（ipf）的大小有密切關係，考慮桶和熱交換裝置占有的空間，每1000rth需占有空間體積比全部是冰占有35.3m3的體積要大得多。
第二講冰蓄冷裝置
一、分類
美國製冷工業協會（ari）2023年出版的《蓄冷裝置熱效能指南》將蓄冷裝置廣義地分為顯熱式蓄冷和潛熱式蓄冷，見表2-1。
表2-1
*注：載冷劑一般為乙烯乙二醇水溶液。
最常用的蓄冷介質是水、冰和其他相變材料，不同蓄冷介質具有不同的單位體積蓄冷能力和不同的蓄冷溫度。
二、冰盤管式（ice-on-coil）
冷媒盤管式（refrigerant ice-on coil）
外融冰系統（external melt ice-on coil storage systems）
該系統也稱直接蒸發式蓄冷系統，其製冷系統的蒸發器直接放入蓄冷槽內，冰結在蒸發器盤管上。
此種形式的冰蓄冷盤管以美國bac公司為代表。盤管為鋼製，連續卷焊而成，外表面為熱鍍鋅。管外徑為1.
05"（26.67mm），冰層最大厚度為1.4"（35.
56mm），因此盤和換熱表面積為5.2ft2/rth(0.137m2/kwh），冰表面積為19.
0ft2/rth(0.502m2/kwh），製冰率ipf約為40-60%。
融冰過程中，冰由外向內融化，溫度較高的冷凍水回水與冰直接接觸，可以在較短的時間內製出大量的低溫冷凍水，出水溫度與要求的融冰時間長短有關（參見圖2-1、2-2、2-3）。這種系統特別適合於短時間內要求冷量大、溫度低的場所，如一些工業加工過程及低溫送風空調系統使用。
（1）10小時放熱特性（圖2-1）
該蓄冷方式是由食品冷凍行業中應用多年的乳品冷卻裝置改制發展而成。由此在乳品行業中經常採用。最近天津雀巢咖啡生產廠，工藝要求所**的冷凍水溫在全過程中要求保證穩定在+1°c，採用bac外融冰裝置，冰盤管表面冰層厚度大約為2-3mm，冷凍機24小時連續執行。
在使用冷媒盤管式蓄冷槽時，有幾點需注意：（1）當結冰厚度在1"-3.5"之間，若冷凍系統設計不當，製冰時冷凍蒸發溫度較低，壓縮機所需功率大，耗電率大，並且製冷時間長，用電量多；（2）若貯存的冰設有完全用掉而製冷時間已到，需要開始製冰，則必需隔著一層冰來製冰，由於冰是一種優良熱阻，這將使製冷裝置耗電率與用電量增加；（3）蓄冰槽內應保持約50%以上的水不凍成冰，否則無法正常抽取冷水使用進行融冰，故最好使用厚度控制器或增加盤管中心距，以避免冰橋產出；（4）在開放式系統中，蓄冰槽的進出口處（即水系統進出口管路上）應加裝止回閥和穩壓閥等近期制裝置，以免仃幫浦時系統中的水回流，使蓄冰槽中水外溢。
冰蓄冷空調技術簡述
1 機組製冰模式 2 製冰同時供冷模式 3 單製冷機供冷模式 4 單融冰供冷模式 5 製冷機與融冰同時供冷 製冷機與融冰同時供冷 在此工作模式下製冷機和蓄冰裝置同時執行滿足供冷需求。按部分蓄冷執行策略，在較熱季節都需要採用這種工作模式，才能滿足供冷要求。該工作模式又分成了兩種情況，即機組優先和融冰優...
熱質交換冰蓄冷
三 冰蓄冷系統與一般製冷系統的對比 一般製冷電能需求的峰值問題 1 由於電能的大量消耗,電廠的成本越來越高 2 在緊張時間段內,電能費用更加昂貴 3 有時電能需求得不到滿足 4 在離峰以外時間，電力需求減少，生產過剩形成浪費。冰蓄冷系統用於消除用電高峰 1 將空調負荷轉移到峰值以外的時間 2 選擇較...
冰蓄冷系統現場測試情況與展望
清華大學趙慶珠駱維軍張雁 應原電力部委託，自1995年至今，清華大學空調實驗室對全國各地的多個冰蓄冷空調系統進行了現場調查和測試，這些系統各具特色，基本包括了我國當前應用較為廣泛的冰蓄冷空調系統形式，已測試工程如表1所示。總的看來，我國已安裝執行的冰蓄冷空調工程大多運 況良好，這證明蓄冷空調在我國是...