深圳市富士特节能环保有限公司
摘要：本文基于蓄能空调中蓄冷槽盘管系统的实施机理，结合不完全冻结外融冰系统和内融冰系统在融冰过程与原理上的区别，利用外部加热模拟负荷、鼓气管热传增强、多样化取冷模式动态模拟等手段，对不完全冻结式内融冰与外融冰的取冷特性进行实验，并对二者的取冷影响因素进行分析，从而清晰化蓄冰槽盘管系统高效运行的各项技术参数，以达到蓄冷能力的进一步提升。
关键词：蓄冰槽盘管；不完全冻结式内融冰；外融冰；取冷特性实验
随着我国现代化发展对于用电需求的大幅度增加，为了提高空调在各种环境下的制冷效果并优化空调的节能水平，蓄能技术便成为当下被广泛关注的高效用能技术之一。冰蓄冷系统作为蓄能空调温控调节的重要方式和设备，其多采用蓄冷管盘来实现融冰取冷的现实操作，而蓄冷管盘融冰方式则有外融冰和内融冰之分，其中外融冰和不完全冻结式内融冰是应用最为广泛的两种盘管取冷方式，但二者在取冷特性上和影响因素上究竟存在多少差异，就需要通过实验对在其运行原理下进行多维度的对比，以促进盘管取冷方式的精准优化和水平提高。
1、蓄冰槽盘管结构及其工作原理
盘管蓄冰槽装置主要是将U型或者圆形的塑料盘管、蛇形的金属盘管等完全沉浸于装满水的蓄冷槽内，以此通过制冷剂或载冷剂（温度随进行调节和变化）在盘管内循环的流动带动盘管外水在凝结和融化之间发生变化，从而达到取冷等蓄能的效果[1]。那么其涉及的主要装置和性能参数为（1）盘管的形状、材质及外径（蛇形钢管、圆形聚乙烯塑料管和U型塑料管其所需内径分别为26.67mm、16mm和6.35mm）；（2）蓄冰槽及蓄冰槽的容积（蛇形、圆形和U型的容积依次为0.021m3/KW.h、0.018m3/KW.h、0.016m3/KW.h）；（3）冷媒及液量（一般为乙二醇溶液，其液量在蛇形、圆形和U型中依次为1.166kg/KW.h、1.024kg/KW.h、0.626kg/KW.h）；（4）冷媒流动阻力（蛇形、圆形和U型中依次为75、80-100、75）；（5）融冰的方式（内融冰和外融冰，其中内融冰又分为完全冻结式和不完全冻结式融冰）。
2、实验设计原理及实验准备
不完全冻结式蓄冰盘管内融冰，其利用内循环流动的载冷剂与盘管外壁的冰层进行间接换热（管外水的凝结和融合皆由载冷剂的温度进行调节），在融冰过程中，始终保持着冰与盘管的接触，从而保证了稳定的融冰速率及稳定的出口温度；而蓄冰槽盘管外融冰系统是的水凝结原理与内融冰原理相同，只是在取冷时采用的是直接接触取冷，由空调回水在槽内的盘管间流动（即将蓄冰槽内的水作为取冷介质），致使蓄冰槽的冰从外向里至盘管外表面融化，从而达到取冷的效果。
鉴于二者的取冷实施机理，我们采用新型的纳米导热复合盘管（密度为1.11g/cm3，导热系数为2.142W/m.k，换热面积为0.268m2/kwh，管外径为20mm，壁厚2mm），其排布方式为水平插排布置，相邻盘管横向间距和垂直间距依次为40mm、80mm。试验蓄冷槽体积选择为0.03 M3/kW.h，适应于不完全冻结内融冰和外融冰的最大蓄冷量要求。
那么该实验的基本设计就为：利用10kw的电加热器模拟适宜的温度负荷，将蓄冰槽的输入和输出口分别用分度值为0.1摄氏度的温度计对水温进行测量，以对外融冰取冷过程进行定量实验，而盘管内部的循环就可作为外融冰制冰过程以及不完全冻结式内融冰制冰和取冷全过程的实验流程[2]。为了使盘管内压力达到冷媒现实运行的目标值，需要利用两台鼓气装置分别以0.12m2/min的气量在蓄冰槽内外进行推动作业，从而实现冷媒和水体的有效热传。
在对外融冰的取冷特性进行试验的时候，需要参考其不同的管道流通模式对其取冷特性的影响进行考察（内融冰由于其实施流程全在管内进行所以进出口的不同对其影响不大），且为了保证管道内液体充分的流动，故在对其进行上输入下输出（Va、Vc启动）、下输入上输出（Vb、Vd启动）的两种液体运行方式的设计（需要设定Va、Vb、Vc、Vd四个阀门），具体外融冰的蓄冷槽盘管设计见图一：
图三：内外融冰的水体干扰对其取冷特性的影响
结语
结合蓄冰槽盘管不完全冻结式内融冰与外融冰的取冷特性实验可得出以下结论：（1）不完全冻结式内融冰的取冷效果稳定，但在前期的取冷效果不及外融冰的取冷效果。（2）外融冰受水体流量和水体波动的影响较大，随着水体流量的增加（取冷时间的增加），其取冷效果会受到反向的抑制，而随着水体扰动速率的增加，其取冷效果会得到显著的提升。因此在现实的适用选择中，对于对室内温度要求恒定的场所应选用不完全冻结式内融冰取冷，而对于制冷效率要求高的场所，则应选取外融冰取冷。
参考文献：
[1]朱煜，陈国邦.蓄冰槽盘管不完全冻结式内融冰与外融冰的取冷特性实验[J].能源工程，2006（3）：9-11.
[2]赵龙，范林，黄兴华.内融冰盘管式蓄冰槽结构参数优化及其对性能的影响[J].流体机械，2000，28（1）.
[3]赵庆珠，李先庭，赵彬.一种新型蓄能系统—盘管蓄冰槽的蓄热过程分析与数值模拟[C]// 全国暖通空调制冷学术年会.2000.
论文作者:刘陈群
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第19期
论文发表时间:2019/4/12
标签：盘管论文; 不完全论文; 水体论文; 蛇形论文; 特性论文; 效果论文; 方式论文; 《建筑细部》2018年第19期论文;