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。
源牌凯时k66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。