刮刀扰动式动态制冰技术中较主要虽然的技术仍然是防堵塞技术。由于刮刀扰动十分浓厚,过冷状态下的水溶液更易在换热常会壁面上结晶,一旦在壁面上结晶,刮刀叶片就面临被堵塞甚至被打碎的可能。因此,刮刀式换热器的内表层(刮刀叶片接触面)处理要求非常光滑,而且刮刀叶片与换热壁面之间的接触必须紧密。另一方面,纯水由于由纯水生成的冰晶冰晶较粗,而且容易聚集硬化,更容易导致堵塞,因此此种制冰方法中往往需要一定水中添加在浓度的冰点抑制剂,如乙二醇、NaCl 等。由此又引入了对设备材料的防腐问题。换热器内表面和整个刮刀空气冷却组件都是长期浸泡在乙二醇(或 NaCl等其他盐类)水溶液中,并且处于高流速的之下不利腐蚀条件下,因此金属材料必须具有特殊的耐腐蚀性能。茎刮刀叶片一般采用塑料材料,在与金属换热避免长期高速摩擦的情况下必须具有高耐磨的稳定性。由稀浓度的乙二醇(或其他盐类)氢氧化钠水溶液制出的冰晶颗粒十分细腻,粒径可低于 500mm,蓄冰槽冰浆固相含量(IPF)可达 50%以上。动态系统COP值达4.8,较常规空调节能35%,适用于商场、医院等峰谷电价差大的场景。湖北屠宰场动态冰蓄冷系统
迄今为止,只中国科学院广州能源研究所对此技术进行了系统深入的研究。从2003年起,中国科学院广州能源研究所开始了对流态化动态冰蓄冷技术的全方面研究。成功突破热交换器堵塞、超声波促晶、以及动态解冰等关键技术,建立了流态化动态制冰示范系统,研制成功我国拥有自主知识产权的动态冰蓄冷技术,使我国的第二代流态化动态蓄冷技术基本达到国际先进水平,打破了国际技术壁垒。如今,动态冰蓄冷已成为国际上冰蓄冷技术的主要发展方向,而且在发达国家普及迅速。中山动态冰蓄冷空调冰蓄冷与溶液除湿耦合,显热/潜热分开处理,节能率再增15%。
动态冰蓄冷与静态冰蓄冷的优缺点,动态冰蓄冷相比静态蓄冷具有以下优点:1.系统运行稳定,适应性强。2.可充放电次数多,可以满足变化的负荷需求。3.空调末端设备可以相对较小,可以节省建筑空间。4.由于制冷量分散,可以降低其制冷设备的能耗。5.设备单价较低,适合中小型建筑应用。但也存在一些缺点:1.制冷能力受制于制冷机组的制冷量。2.系统维护难度较大,需要配备专业技术人员。3.系统管路需要考虑蓄热容器的温度波动,保温以及压力等问题。
目前市场蓄冰形式介绍,冰蓄冷系统应用的原理是:通过增设蓄冰装置,对具有峰谷电价的城市(一般白天电价高,晚上电价低)夏季利用晚上的低谷电进行蓄冷,并在白天高峰电价时将储存的冷量释放出来,从而为项目节省电费。蓄冰系统的系统组成基本相同,主机、冷却塔、输送设备、蓄冰槽及管路等,主要区别在蓄冰形式上。蓄冰形式主要可以分为:静态蓄冰和动态蓄冰,静态蓄冰系统主要是早期的冰球蓄冰方式和目前主流的盘管蓄冰方式;动态蓄冰系统主要有冰片滑落式、过冷水蓄冰方式以及本报告要讨论分析的冰晶式蓄冰方式,以下简单介绍几种形式的原理。冰水混合泵采用变频技术,流量调节范围20-100%,节能率提升18%。
动态冰蓄冷关键技术:(1)过冷却水稳定生成技术。过冷却水生成技术是冰浆冷却及蓄冷技术的主要。过冷却水是冰浆生成的基础,只有稳定生成过冷却水,才可以通过促晶等技术生成冰浆;(2)超声波促晶技术。在生成过冷水后,只有通过促晶才能使过冷水快速生成冰浆,这就需要促晶技术。目前,国际上采用的技术有超声波促晶、电动阀促晶以及其他一些促晶技术;(3)冰晶传播阻断技术。动态冰系统:降低装机容量:蓄能型空调系统制冷主机和锅炉总装机容量,只有常规空调总装机容量的60-80%,节省了20-50%主设备容量和配电容量。冰晶粒径控制50-100μm,防止管道堵塞,输送阻力较传统冰浆降低40%。湖北屠宰场动态冰蓄冷系统
冰蓄冷数据中心PUE值降至1.25,达国家绿色数据中心标准。湖北屠宰场动态冰蓄冷系统
过冷水蓄冰,原理:通过把普通淡水冷却到低于0℃的液态过冷状态,再经超声波促晶生成流态化冰浆的技术,乙二醇溶液是处于亚稳定状态,溶液进出制冰换热器时温差很小,当达到一定的过冷时会自发出现成核现象。其主要是让水在换热器中降温到0℃以下的状态而不发生相变,在过冷却解除器中消除过冷状态,低于0℃的水通过相变成为0℃C的冰,也有归纳到冰晶式蓄冷方式的。系统原理图如下:该系统冷却速度要快,水流高,易堵塞板换等缺点,应用较少。湖北屠宰场动态冰蓄冷系统