連載九 | 源牌冰蓄冷技術(shù)設(shè)計與應用
2022-12-09
外融冰系統(tǒng)鼓氣及分集水器設(shè)計
外融冰系統(tǒng)和體量較大或融冰速率要求較高的內(nèi)融冰系統(tǒng)，為促進蓄冰及加速融冰，其蓄冰裝置底部應合理設(shè)置鼓氣管，并配置鼓氣泵系統(tǒng)。為保證外融冰系統(tǒng)水流與冰層充分接觸換熱，避免短路，需要在冰槽內(nèi)水流入口和出口處設(shè)置布水器。布水器的設(shè)計直接影響融冰均勻性、融冰速率及融冰率，因此外融冰系統(tǒng)中合理的布水器設(shè)計相當關(guān)鍵。
外融冰系統(tǒng)，到了融冰后期隨著冰層變薄，冰量減少，融冰速度也會有一定程度下降，為了保證穩(wěn)定持續(xù)的融冰速度，需要通過鼓氣增加水流擾動，加速換熱，同時也可以保證整個蓄冰裝置均勻融冰，避免局部死角。在內(nèi)融冰系統(tǒng)中，為了滿足某特定時刻的供冷需求，也可以采用鼓氣加速融冰。
從蓄冰角度，冷傳遞需要克服管壁附近的對流換熱熱阻、管壁導熱熱阻及管外側(cè)對流換熱熱阻，當冰槽中無氣流擾動時，水處于靜態(tài)，對流換熱系數(shù)極小，從而約束了綜合傳熱系數(shù)，有必要設(shè)置鼓氣裝置加速擾動從而加速傳熱；設(shè)置鼓氣裝置加強了混水的均勻性，減少縱向溫度梯度差異，提高了結(jié)冰和融冰的均勻性。
鼓氣裝置一般由吸氣管、空氣泵、鼓氣管三部分組成，關(guān)于鼓氣裝置的設(shè)計有以下幾點技術(shù)要求：
1）蓄冰裝置鼓氣系統(tǒng)需根據(jù)現(xiàn)場條件依照技術(shù)要求進行設(shè)計；
2）鼓氣泵的壓頭需克服氣管壓損、蓄冰槽的液位高度；
3）空氣攪動速率控制在每平方2m3/h左右；
4）鼓氣孔開孔方向朝向蓄冰裝置底部；
5）開孔位置需結(jié)合斷面尺寸進行均勻布置；
6）為防止外部空氣進入槽體內(nèi)部造成冷量損失，一般吸氣口設(shè)置在蓄冰槽體內(nèi)液位上部空間。
鼓氣系統(tǒng)
外融冰系統(tǒng)中，布水器設(shè)置的基本要求是保證水流均勻分配在冰槽中，讓冰和水充分均勻接觸，保證融冰的效果并維持低而穩(wěn)定的出口溫度。布水器的設(shè)計需要根據(jù)具體的蓄冰槽結(jié)構(gòu)而定，基本要求如下：
1）布水管垂直于水面并對應盤管長度方向于蓄冰槽兩端布置，出水部分應覆蓋盤管總高度的80%；
2）布水-分/集水器均勻布置，確保冰水充分沖刷冰層；
3）孔洞出水速度不大于1.5m/s。
由于常用蓄冰槽為開式槽，整個融冰系統(tǒng)為開式系統(tǒng)，融冰管路的設(shè)計及安裝需避免冰水回灌的可能。縱向安裝時，開孔的數(shù)量及孔徑需考慮靜水壓對水流速度的影響。另外，集水器的取水口需考慮設(shè)置易于清洗的粗目過濾網(wǎng)，以防止碎冰通過水流進入管路。
布水-分水器 （H型） 布水-集水器（H型）
布水器平面布置示意圖
冰 蓄 冷 案 例 分 享
杭州奧體中心
盤管現(xiàn)場圖
需求挑戰(zhàn)
杭州奧體中心包括一個8萬人主體育場、一座1萬8千人主體育館，還有游泳館、室內(nèi)田徑中心、重競技中心等場館，可舉辦世界性、洲際性、全國性綜合運動會及國際賽事，是全國最大的體育中心之一。
源牌解決方案
本項目總建筑面積39.7萬平方米，設(shè)計總冷負荷33801kw。本項目采用4.5℃/14.5℃的大溫差供冷及二級泵變頻變流量輸配的節(jié)能技術(shù)。系統(tǒng)設(shè)計蓄冰量29500RTh，融冰供冷溫度3.5℃，基于機房的預留空間并兼顧后期的可展示性，共配置8臺ITSI-C3714型納米導熱復合盤管蓄冰裝置，總潛熱蓄冰量29712RTh。
