连载九 | 源牌冰蓄冷技术设计与应用
2022-12-09
外融冰系统鼓气及分集水器设计
外融冰系统和体量较大或融冰速率要求较高的内融冰系统，为促进蓄冰及加速融冰，其蓄冰装置底部应合理设置鼓气管，并配置鼓气泵系统。为保证外融冰系统水流与冰层充分接触换热，避免短路，需要在冰槽内水流入口和出口处设置布水器。布水器的设计直接影响融冰均匀性、融冰速率及融冰率，因此外融冰系统中合理的布水器设计相当关键。
外融冰系统，到了融冰后期随着冰层变薄，冰量减少，融冰速度也会有一定程度下降，为了保证稳定持续的融冰速度，需要通过鼓气增加水流扰动，加速换热，同时也可以保证整个蓄冰装置均匀融冰，避免局部死角。在内融冰系统中，为了满足某特定时刻的供冷需求，也可以采用鼓气加速融冰。
从蓄冰角度，冷传递需要克服管壁附近的对流换热热阻、管壁导热热阻及管外侧对流换热热阻，当冰槽中无气流扰动时，水处于静态，对流换热系数极小，从而约束了综合传热系数，有必要设置鼓气装置加速扰动从而加速传热；设置鼓气装置加强了混水的均匀性，减少纵向温度梯度差异，提高了结冰和融冰的均匀性。
鼓气装置一般由吸气管、空气泵、鼓气管三部分组成，关于鼓气装置的设计有以下几点技术要求：
1）蓄冰装置鼓气系统需根据现场条件依照技术要求进行设计；
2）鼓气泵的压头需克服气管压损、蓄冰槽的液位高度；
3）空气搅动速率控制在每平方2m3/h左右；
4）鼓气孔开孔方向朝向蓄冰装置底部；
5）开孔位置需结合断面尺寸进行均匀布置；
6）为防止外部空气进入槽体内部造成冷量损失，一般吸气口设置在蓄冰槽体内液位上部空间。
鼓气系统
外融冰系统中，布水器设置的基本要求是保证水流均匀分配在冰槽中，让冰和水充分均匀接触，保证融冰的效果并维持低而稳定的出口温度。布水器的设计需要根据具体的蓄冰槽结构而定，基本要求如下：
1）布水管垂直于水面并对应盘管长度方向于蓄冰槽两端布置，出水部分应覆盖盘管总高度的80%；
2）布水-分/集水器均匀布置，确保冰水充分冲刷冰层；
3）孔洞出水速度不大于1.5m/s。
由于常用蓄冰槽为开式槽，整个融冰系统为开式系统，融冰管路的设计及安装需避免冰水回灌的可能。纵向安装时，开孔的数量及孔径需考虑静水压对水流速度的影响。另外，集水器的取水口需考虑设置易于清洗的粗目过滤网，以防止碎冰通过水流进入管路。
布水-分水器 （h型） 布水-集水器（h型）
布水器平面布置示意图
冰 蓄 冷 案 例 分 享
杭州奥体中心
盘管现场图
需求挑战
杭州奥体中心包括一个8万人主体育场、一座1万8千人主体育馆，还有游泳馆、室内田径中心、重竞技中心等场馆，可举办世界性、洲际性、全国性综合运动会及国际赛事，是全国最大的体育中心之一。
源牌欧洲杯手机投注的解决方案
本项目总建筑面积39.7万平方米，设计总冷负荷33801kw。本项目采用4.5℃/14.5℃的大温差供冷及二级泵变频变流量输配的节能技术。系统设计蓄冰量29500rth，融冰供冷温度3.5℃，基于机房的预留空间并兼顾后期的可展示性，共配置8台itsi-c3714型纳米导热复合盘管蓄冰装置，总潜热蓄冰量29712rth。