常用蓄冰设备性能比较.doc

表一：常用蓄冰设备的性能指标 种类参数BAC盘管清华同方RH系列盘管CALMAC盘管(顿汉布什盘管)FAFCO盘管CIAT冰球蕊芯冰球1特征蛇型钢盘管，部分冻结式蛇型钢盘管，部分冻结式圆盘型塑料盘管，全冻结式U型塑料盘管，全冻结式塑料球型，全冻结式塑料球型圆柱型，全冻结式2材料1.05有缝钢管（厚1.2mm）252.0mm无缝钢管16(19)1.5改性聚乙烯管6.4 Polyolefin塑料管1.5mm厚HDPE（低压聚乙烯）1.5mm厚PE（聚乙烯）3冰厚1.04=26.7mm25mm12.0mm10mm46.5mm63.5mm4换热面积0.48m2/RTH0.53m2/RTH1.90m2/RTH1.58m2/RTH2.81m2/RTH2.00m2/RTH5蓄冰槽体积0.074m3/RTH0.066m3/RTH0.062m3/RTH0.056m3/RTH0.073m3/RTH0.075m3/RTH6纯乙二醇溶 液量1.0Kg/RTH0.63Kg/RTH0.91Kg/RTH(0.83Kg/RTH)0.53Kg/RTH7.05Kg/RTH7.31Kg/RTH7设备空重9.0Kg/RTH21.7Kg/RTH4.36Kg/RTH5.81Kg/RTH50.7Kg/RTH50.6Kg/RTH8设备运行重量70.4Kg/RTH72.6Kg/RTH47.9Kg/RTH45.8Kg/RTH79.8Kg/RTH80.2Kg/RTH9阻力75KPa80KPa115KPa75KPa25KPa25KPa10设计压力1.05MPa1.2MPa0.6(1.03)MPa0.6MPa0.45MPa0.45MPa11防腐热镀锌热镀锌塑料塑料塑料塑料(带金属芯）12保温内保温，双层聚苯乙烯（90mm外保温双层聚苯乙烯（100mm玻璃钢夹心保温（50mm）内保温，双层外保温外保温13冰槽开式无压开式无压开式无压开式无压闭式压力容器闭式压力容器14形状方形方形圆筒形方形圆罐形圆罐形说明：表中的数据均来自于各厂家的样本或技术手册。表二：常用蓄冰设备性能综合比较 种类参数BAC盘管（简称B）清华同方RH系列盘管（简称R）CALMAC盘管（简称CA）FAFCO盘管（简称F）CIAT冰球（简称C）蕊芯冰球（简称Y）1特征蛇型钢盘管，管外结冰，部分冻结式蛇型钢盘管，管外结冰，部分冻结式圆盘型塑料盘管，管外结冰，全冻结式U型塑料盘管，管外结冰，全冻结式塑料球型，球内结冰，全冻结式带金属芯的塑料球型和圆柱型，球内结冰，全冻结式分析部分冻结式、全冻结式各有特点。B、R采用的是高换热系数的材料、中厚冰层的方法，设备的蓄冰率在5055左右；CA、F采用的是较小换热系数的材料、薄冰层的方法，设备的蓄冰率在90左右；C、Y在设计上为全冻结式，但实际上在低谷电810个小时内的设备的蓄冰率在8085左右（见后面的分析）。2材料1.05(厚1.2mm)有缝钢管252.0mm无缝钢管161.5mm改性聚乙烯管6.4 mmPolyolefin塑料管1.5mm厚HDPE（低压聚乙烯）1.5mm厚PE（聚乙烯）分析B和R耐压高，换热系数大，但成本较高；CA、F、C和Y耐压较低，换热系数较小，但成本较低；特别是C和Y在安装时需人踩在上面进行，容易踩裂，造成其内有毒的成核剂和水泄漏或乙二醇进入球内，而踩瘪的会产生局部应力集中，这部分会在今后运行中的某一天，在冷热工况的反复变化下开裂；另外，C轻于乙二醇溶液，安装不紧时会浮起来，在冰罐的底部形成短路，容易造成C蓄冷取冷不均的情况，而带配重的Y虽然改善了这个问题，但带来了另外重要问题：其一，接头处由于金属和塑料的线膨胀系数相差12倍，在冷热工况的反复变化下容易使接头处开裂；其二，导热金属棒为悬臂结构，融冰时，冰在上浮时带动金属棒的悬臂端，也容易使接头处开裂;其三，带配重的冰球一但损坏，也只能在原位，无法取出。3冰厚26.7mm25mm12.0mm10mm46.5mm63.5mm分析冰的导热系数很小（0C时为2.23W/m. K）, B和R是低碳钢，其导热系数为49.8W/m. K,CA、F、C和Y是塑料，其导热系数约为 12.4W/m. K。冰的厚度决定了冷机的蒸发温度的高低，也就是决定了蓄冷时冷机效率的高低，一般差1C，冷机的效率差2.5-3%；蓄满F的冷机卤水出口温度一般为5.1C左右，蓄满CA的冷机卤水出口温度一般为5.5C左右，蓄满B和R的冷机卤水出口温度一般为6.5C左右，蓄满C的冷机卤水出口温度一般为7.5C左右，蓄满Y的冷机卤水出口温度一般为8.5C左右；Y尽管有金属导热棒，但经传热计算，其内端部的温度只有2C左右，在这个温度下，其内端部只能接56mm厚的冰，根本达不到其样本标称的厚度（30mm）。C和Y在冻结冰厚到25mm时，其结冰量分别只有标称量的82和78%。4换热面积0.48m2/RTH0.53m2/RTH1.90m2/RTH1.58m2/RTH2.81m2/RTH2.00m2/RTH分析材料的差别及其导热特性和盘管类与冰球类蓄冷取冷的特点决定了这个数据的大小。5蓄冰槽形状方形方形圆筒形方形圆罐形圆罐形分析方形的设备可充分利用现场空间，圆筒形差点，圆罐形较差（见后面的数据比较）。R可根据现场情况做非标设计，B和F有多种型号供选择，B、R、F均可做大的混凝土槽；CA也有多种型号；C和Y也可根据现场情况做非标设计，但只能在现场装冰球。6蓄冰槽净体积0.074m3/RTH0.066m3/RTH0.062m3/RTH0.056m3/RTH0.073m3/RTH0.075m3/RTH分析看得出：同类设备中，管径（或球径）小的尺寸较小，管径（球径）大的尺寸较大。7占用实际空间0.074m3/RTH0.066m3/RTH0.078m3/RTH0.056m3/RTH0.119m3/RTH0.117m3/RTH分析前提条件：均为100mm高的基础平台，顶部（人孔以上）均为500mm的空间。从工程的角度来考虑，这个数据更有指导意义。它综合反应了蓄冰设备实际占用空间的大小依次为FR B CA YC。8纯乙二醇溶 液量1.0Kg/RTH0.63Kg/RTH0.91Kg/RTH0.53Kg/RTH7.05Kg/RTH7.31Kg/RTH分析盘管类和球类有明显的差别，前者的用量只是后者的1/141/7不等。而国产纯乙二醇的价格为0.8万元/吨。9设备重量 （空重）9.0Kg/RTH21.7Kg/RTH4.36Kg/RTH5.81Kg/RTH50.7Kg/RTH50.6Kg/RTH分析此项指标反应了蓄冰设备所用材料的不同和设计结构的不同。也反应了运输成本、安装成本的大小。10设备重量 （运行重量）70.4Kg/RTH72.6Kg/RTH47.9Kg/RTH45.8Kg/RTH79.8Kg/RTH80.2Kg/RTH分析此项指标反应了蓄冰设备所需要的基础承载能力的大小。11阻力75KPa80KPa115KPa75KPa25KPa25KPa分析内融冰盘管类明显比球类的阻力要大。这是球类的一个主要优点，它的意义在于当增大流量时，球类的蓄冰设备的阻力改变不大，而盘管类的阻力改变较大。所以，球类适用于短时间内需要大量放冷的建筑，如：体育馆、影剧院等。外融冰盘管类（仅限于部分冻结式）的阻力更小，也适用于短时间内需要大量放冷的建筑。12设计压力1.05MPa1.2MPa0.6MPa0.6MPa0.45MPa0.45MPa分析蓄冰设备接头水平的高低是衡量其可靠性的重要标志。盘管类的是管内压力大，球类是管外压力大。B由带钢连续卷焊而成，R由定尺无缝钢管对接焊而成，CA和F的接头是热熔接而成，C的接头是超声波热熔接而成，Y的接头是胶粘接而成。可靠性依次为YF、CA C B R。13防腐热镀锌热镀锌塑料塑料塑料塑料(带金属芯）分析B和R采用的是设备整体热镀锌；CA、F和C的材料 就是防腐性能很好的塑料；Y是带铝合金金属芯的塑料冰球，防腐性能也应该不错。14冰槽开式无压开式无压开式无压开式无压闭式压力容器闭式压力容器分析盘管类的冰槽一般是开式无压槽。冰球类一般是闭式压力容器罐式。特别需要指出的是，万不得以已，冰球类是不能做开式冰槽的，国内已有失败的例子，因为乙二醇溶液与大气接触后会起氧化反应，还有就是空气中的灰尘会进入冰槽，由于乙二醇有压力且粘度较大，灰尘不会沉底，而是混在乙二醇溶液中，附在冰球上，时间长了，最终使冰球的换热性能大大下降和乙二醇失效。15冰槽的保温内保温，双层聚苯乙烯（90mm外保温双层聚苯乙烯（100mm玻璃钢夹心保温（50mm）内保温，双层外保温外保温分析CA的保温是在厂内完成；B、R和F的整体冰槽的保温是在厂内完成，也有在现场做大冰槽的内保温或外保温；C和Y的保温是在现场内完成；如果设备的设计和安装质量没问题，应都能达到保温的目的，但其散热量会有所不同。16冰槽的防水防水布式钢板水箱带玻璃钢内衬玻璃钢内衬防水布式闭式容器闭式容器带玻璃钢内衬分析R、CA、C和Y的防水性能均非常好；B和F由于其特殊的结构，有一定的风险，如果泄漏，只能将盘管从槽内取出，更换整块防水布。17蓄冰特点1 传热效率高，蓄冰速率稳定；2 卤水温度适中，冷机效率较高；3 管外结冰，无应力问题；4 液位计测量冰量，简单、明了、准确；5 蓄冰结束，槽内还有45的低温水；6 R设备有20的蓄冰富裕量。1 传热面积大，蓄冰速率稳定；2 卤水温度较高，冷机效率高；3 管外结冰，无应力问题；4 F是用液位计测量冰量，简单、准确；CA是在总管上用流量计测量冰量，有较大的误差；5 蓄冰结束，冰与槽壁间还有10的低温水。1 传热面积和蓄冰速率先大后小，冰球蓄冰量不均匀，冰核部分在低谷电时间内很难冻上；2卤水温度较高，冷机效率较低；3球内结冰，有膨胀应力问题，球易碎；4结冰量不可见，只能在总管上用流量 计累计测量冰量，有较大的误差；5蓄冰结束，球内还有15的低温水。分析最大区别为：盘管类是管外结冰，其换热面积越来越大；冰球类是管内结冰，其换热面积越来越小。CA和F尽管是塑料材料，但在蓄冰工况时其蓄冰速率比B和R并不低，一是因为其与B和R一样换热面积是越来越大的，二是因为其有较大的换热面积。试验曲线可以证明这一点。18融冰特点1 换热效率高，取冷速率稳定，内融冰设备的出口温度低而稳定（4C），但取冷率一般不大于蓄冰量的15；2 外融冰设备的出口温度更低而稳定（ 2C），可作为低温送风系统的冷源， 取冷率一般可达到蓄冰量的30；3 残冰率几乎为零（可见）；4 槽内的存冰量用液位计可随时测量。1 材料的换热系数较小，取冷温度逐渐升高；2 取冷率一般不大于蓄冰量的12；3 为全冻结式，融冰不充分，有一定的残冰率（可见）；4 槽内的存冰量的测量：CA是采用流量计，F是采用液位计。1 换热面积逐渐减小，取冷速率先大后 小，出口温度逐渐升高；2 变大流量时取冷率可达蓄冰量30，适用于短时间内取出大冷量；3 两端的冰球取冷不均匀；4 融冰不充分，有一定的残冰率（不可见）；5 用流量计累计量和加减法测量，误差较大。分析在融冰工况时，CA、F与B、R的特性就有了明显的差别。B、R的融冰曲线基本上是一条直线，R的后期（碎冰期）温度还会下降；CA、F是塑料，其导热系数约为12.4W/m. K（低碳钢的导热系数为49.8W/m. K）,其融冰曲线是一条逐渐上升的曲线（见其特性曲线）；而C和Y的融冰曲线也是一条逐渐上升的曲线（见清华大学的试验曲线，未见厂家自己的特性曲线），但它的出口温升比CA和F还要高，因为它是塑料材料且其换热面积是逐渐减小的。自控特点1 无专门的自控系 统；2 无蓄冰控制软 件。1有专门的自控系 统；2 有蓄冰优化控制软件；3 以液位计逐时检测的冰量参数为核心，准确地控制送水温度；4 出口温度易控制，稳定。1 无专门的自控系统；2 无蓄冰控制软件。1 无专门的自控系 统；2 无蓄冰控制软 件。1有专门的自控系 统；2无蓄冰优化控制 软件；3以流量计检测的 参数为核心，来 控制送水温度；3 出口温度不易控制，有波动性上升。1有专门的自控系 统；2有蓄冰优化控制 软件；3以流量计检测的 参数为核心，来 控制送水温度；4 出口温度不易控制，有波动性上升。分析控制系统的硬件均为系统集成的方式，蓄冰系统运行费用的高低取决于蓄冰优化控制软件水平，而软件水平的高低又取决于对蓄冰系统认识的深刻程度。流程特点1 内融冰串联式，冷机上游，应用很多；2 内融冰串联式，冷机下游，但较少应用；3 内融冰并联式，极少应用；4 外融冰并联式，有较多应用；5 外融冰串联联式，较少应用。1并联式，应用很多；2串联式，极少应用。分析1 只有一种乙二醇泵；2 温差大，乙二醇泵的流量较小，板换的容量较小；3 乙二醇系统的管道较小，保温较少；4 乙二醇用量少；5 冷机在蓄冰时的效率较高；6 乙二醇溶液的出口温度低而稳定（CA、F除外）；7 外融冰并联式系统在短时间内可输出较大的冷量；8 适用用于低温送风系统（CA、F除外）。1有二种乙二醇泵；2温差小24C，乙二醇泵的流量较 大，板换的容量较大；3乙二醇系统的管道较大，保温较多；4乙二醇用量多8倍；5冷机在蓄冰时的效率要低35；6乙二醇溶液的出口温度较且又不稳定；7在短时间内可输出较大的冷量。8不适用于低温送风系统。21安装简单复杂分析1 整体式冰槽安装非常简单，就位后