上海科技馆消防排烟系统设计
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Experiment of discharging characteristics of external melting ice-on-coil tanks
外融式冰盘管取冷特性的实验研究 : 2．2．4 取冷负荷强度
由于取冷负荷强度（或取冷速率）与取冷流量和进出口温差之积成正比，因此考察其对取冷特性的影响时需要保持取冷流量相同以排除流量变化引起的影响。
在实验M41，M44，M22中，q=21，28，35kW，每h取冷强度占设计容量的12%，16%，20%，Δt=3，4，5℃左右，其它条件基本相同：G=6m3/h左右，下进上出，无搅拌，实验结果见图6。从图中可以看出，在取冷流量相同的条件下，当取冷负荷增加时，取冷进出口温度都升高，其中进口温度升幅分别为1.2,1.4℃，而出口温度升幅要小得多，仅在0.1～0.2℃左右。这是由于进入冰槽的水焓值较高，自然与槽内水混合后也略高一些，但是冰水换热高速率的特性使得其对出口水温影响很小。与内融冰不同，当外融冰单位时间取冷率增大到40%～50%以上时冰槽出口温度仍然可以维持在1℃左右，从而可以更好地适应用户负荷的变化，这是外融冰取冷特性的一个重要特点。
图6 取冷负荷强度的影响
2．2．5 初期蓄冷量
实际工程经常出现蓄冷量与设计容量并不相等，需要考察这种情况对取冷过程的影响。外融冰取冷时冷水需要渡过槽内管束之间以进行充分的冰水换热，因此相邻冰柱需要保持一定间距，例如本外融冰槽设计情况下相邻冰柱间距为12mm左右。在编号M36，M41，M45的取冷过程中，q=28kW左右，G=3.6 m3/h左右，下进上出，无搅拌。3个取冷过程的取冷时间分别为10.5，8.7，5.3h，从而总取冷量分别为7.91，6.65，4.05kJ，分别占设计容量的125%，105%，64%。以各自的取冷率QR作为横坐标绘制取冷特性曲线，见图7。从中可以看出，3次实验的进出口温度曲线在取冷过程经历了较短时间的初始段后的大约三分之二阶段内（即出口温度在1℃左右）吻合得非常好。此后温度曲线有所差别，但幅度不大，达到相同出口温度时的取冷率相关在5%以内。这一结论对分析外融冰取冷特性和实际工程应用都有重要指导作用。
图7 初始蓄冷量的影响
上述结论是在保持取冷负荷强度的情况下得到的，进一步的实验表明当保持取冷进口水温不变时结论仍然成立。
如果蓄冰过量以至出现冰柱搭接，将会大大恶化外融冰取冷特性，图8给出了q=32kW左右，G=5.53/h，蓄冰超限情况上的取冷过程。可以看出其取冷特性极端恶化了，将极大地影响到整个外融冰系统的正常工作，因此必须严格避免冰柱搭接情况的出现。
图8 蓄冰出现搭接时的取冷特性
3 结论与讨论
通过对外融冰取冷方式的实验研究可以发现：外融冰可以长时间稳定地取出低温水，可以实现更大负荷强度的取冷，从而可以适应用户的不同负荷分布状况。影响外融冰槽取冷特性的主要因素有：冰槽水流进出口方式、取冷流量、进出口温度、负荷强度、初期蓄冷量以及冰槽结构、物性参数等，各种因素具体的作用方式和大小均有其特点。对外融冰而言，取冷进出口方向对取冷特性有较大影响。当采用下进上出方式时，取冷流量在工程常用范围内变化时取冷出口水温偏差在0.5～1℃内，并且流量减小出口水温有所降低，又可降低泵耗，但是受到用户最大允许温差的限制。当流量不变时用户本身的取冷负荷强度改变对取冷温度的影响也在0.5～1℃以内。当保持流量、负荷强度不变时，在通常使用的范围内（6～12℃）改变冰槽进口水温（由用户出口水温决定）对取冷出口水温的影响仅仅有0.2℃。其它条件相同时初始蓄冷量不同，取冷进出口水温随取冷率的变化几乎完全一致。由于外融冰取冷过程的固有特点，当蓄冷量过多导致冰柱之是出现搭接现象时会严重恶化冰槽取冷特性。
外融冰的上述特性表明外融冰可以更大幅度地降低空调系统送风温度，增加送回风温差，为实现送风量的大幅度减少创造了条件，并有可能更大程度地减少风机、水泵、阀门、管路等的设备容量、部件尺寸，减少材料使用和设备功耗，从而可以使水路、风路的机电设备、材料的初投资和系统运行费用随之减少，更能达到整体上降低空调系统的费用、提高经济效益的目的。
另一方面，外融冰由于需要严格限制蓄冰量不得出现冰柱搭接，实际工程中对控制要求较高，为此需要预留较大的冰柱间距，在容量相同时蓄冰槽体积明显要比内融冰大一些。从系统特点来看，外融冰取冷过程属于开式系统，许多情况下需要用换热器进行中间转换才能将冷量输送到用户。外融冰需要设置独立于蓄冷过程的取冷系统，有时还需要进行二次换热才能输送到用户，从而增加了系统的复杂性。
参考文献
1 张寅平，等。冰蓄冷研究的现状及展望，暖通空调，1997，27（6）：25-30。
2 山羽基，空气调节用蓄冷槽热特性及其设计研究：[博士学位论文]。日本名古屋：名古屋大学，1994。
3 Abraham M M. Optimization of the storage process for a cool thermal storage system. Journal of Energy Resources Technology, Transactions of the ASME, 1997,199(2):236-241.
4 Jerold W J. eva luation of RP-459 algorithms for modeling external melt, ice-on-pipe thermal storage system ponents. ASHRAE Trans, 1995,101(2).
5 Jose H M. Deterministic model for an internal melt ice-on-coil thermal storage tank. ASHRAE Trans, 1997, 103 (1)
6 方贵银，外融冰盘管蓄冷动态特性研究，制冷，1998（3）：15-19
7 钱焕群，等。盘管式储冰桶融冰过程理论研究，暖通空调，1998，28（3）：13-15
8 彦启森，等，冰蓄冷应用技术，北京：全国蓄冷空调节能技术工程中心，1999
9 严德隆，等。空调蓄冷应用技术，北京：中国建筑工业出版社，1997
10 李浩，冰蓄冷装置热工性能的研究：[硕士学位论文]，北京：清华大学，1997
11 杨逢君，内融式冰盘蓄冷槽热工特性若干问题实验研究：[硕士学位论文]，北京：清华大学，1999
外融式冰盘管取冷特性的实验研究 :