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冰蓄冷设备


2015-11-16 15:34:28

中华人民共和国行业标准
蓄冷设备
Thermal storage equipment used for cooling
1 范围
    本标准规定了蓄冷设备的定义、分类、试验和标定要求、公布的额定性能需要的最低限
度的数据、性能要求、标记与铭牌数据和遵守条件。
    本标准适用于供冷用蓄冷设备。其可以充人和放出任何种类的传热流体,且可以是全部由工厂装配的;或从工厂供应部件在现场组装的;或遵循预先确定的设计规范在现场安装的。
    本标准不适用于:
    ——蓄冷容量为35.17kWh或更小的蓄冷设备。
    ——将制冷剂作为放冷流体的蓄冷装置。
    ——仅用于供热的蓄热设备。
2  定义
    本标准采用下列定义。
2.1  环境空气  ambient air
    蓄冷装置四周空间的空气。
2.2  环境热负荷  ambient heat load
    从环境获得的热而传给蓄冷装置的负荷(一般用kW表示)。
2.3  制冰期  build period
    制冷过程中蓄冷发生器的运行期。
2.4  充冷流体  charge fluid
    制冷期内将热量从蓄冷装置或发生器中移去的传热流体。
2.5  充冷期/循环  charge period/cycle
    将能(热)量从蓄冷装置中移去的一段时间。
2.6  充冷速率  charge rate
    在充冷期间从蓄冷设备中逐时移去能(冷)量的速率,一般用kW表示。
2.7  放冷流体  discharge fluid
向蓄冷装置转移热量的传热流体。
2.8  放冷期/循环  discharge period/cycle
    将能(冷)量加入蓄冷装置的一段时间。
2.9  放冷速率  discharge rate
    在放冷期间向蓄冷装置加入能(冷)量的速率,一般用kW表示。
2.10  污垢系数  fouling factor
    换热器表面水侧积聚污垢所造成的传热计算中包括的热阻。
2.11  封闭式(密封单元)压缩机  hermetic(sealed unit)compressor
    压缩机装配于密封的壳体内,无轴伸出,使用制冷剂作为电机冷却剂。
2.12  时间间隔  interval
    每个试验读数之间的时间间隔。
2.13  融化潜热  latent heat of fusion
    在恒定压力和温度下单位质量的固体在其融化点转变成液体时发生的焓值变化。
2.14  负荷强度  load intensity
    蓄冷装置瞬时负荷与该设备净可用蓄冷容量之比,一般用kW/kWh表示。
2.15  融化期  melt period
    确定蓄冷发生器产冰量的冰融化试验期。
2.16  净制冰量  net ice making capacity
    充冷工况下蓄冷发生器的总制冰量,一般用kW表示。
2.17  净蓄冷量  net usable storage capacity
    对于一给定的充冷和放冷循环,蓄冷装置能提供的实际蓄冷量,一般用kWh表示。
2.18  名义蓄冷量  nominal storage capacity
    由制造厂确定的蓄冷装置的理论容量,通常大于净蓄冷容量。
2.19  开启式压缩机  open-type compressor
    具有伸出机壳的轴或者其他运动部件,并靠外部动力源驱动的一种制冷剂压缩机。在固定件和运动件之间需要轴封。
2.20  周期  period
    对于蓄冷系统工作循环,为了分析和评价而划分的一个小时的时间段。
2.21  相变材料(PCM)  phase change material
    一种通常在恒定的温度下,当吸收或放出热量时会发生物态变化的物质。
2.22  公布的额定性能  publised ratings
    蓄冷设备公布的额定性能是规定负荷循环得到的由本标准表4所示的“供应商说明的数
据——实例设计日”而进一步采用的数据和方法。它们由制造厂选择表、图或计算机程序的形式来表示,可以适用于同一制造厂生产的具有相同公称尺寸和型式(标志)的设备。
2.22.1  标准额定性能  standard ratings
    在标准额定性能工况下进行试验为基础的额定性能值。
2.22.2  设计额定性能  mapped ratings
设计额定性能是指在某些规定限制下的额定性能,这些限制是为没有标准额定工况的产品提供的。它们是在产品制造厂确定的一系列运行工况下进行试验为基础的额定性能值。
2.22.3  使用额定性能  application ratings
在使用额定性能工况(不同于标准额定性能工况和设计额定性能工况)下进行的试验为基础的额定性能值。
2.23  饱和蒸发温度  saturated evaporator temperature
在蒸发器出口连接处的压力下对应的制冷剂饱和温度。
2.24  二次载冷剂  secondary coolant
任何由制冷剂冷却,并且用于热传导时无相变,没有闪点或温度高于66℃闪点的液体,亦称“载冷剂”。
2.25  蓄冷装置  thermal storage device
能够用显热和/或潜热贮蓄冷量的设备。它可以由一台蓄冷设备组成或用多个机械制冷系统的部件组装而成。
2.26  蓄冷设备  thermal storage equipment
任何一种蓄冷装置和/或发生器,或两者联合的装置,可以包括机械制冷装置的各种其他部件。
2.27  蓄冷制冰装置  thermal storage generator
由制造厂组装部件而成的装置,包括蒸发器,以及压缩机、控制器、放热装置等的蓄冷系统进行制冷,它们作为蓄冷发生器的总体性能由制造厂标定。
3  分类
3.1  显热蓄冷设备
冷却用显热蓄冷设备一般采用水作为蓄冷介质。在充冷期间,从蓄冷装置出来的热水,通过冷水机组被冷却到要求的温度,然后返回到蓄冷容器。在放冷(制冷)期间,冷水从蓄冷器中泵送到负荷处,产生的热水再返回到蓄冷器。为保持返回的热水与贮蓄的冷水相分离,可采用单独的或分隔的水箱,或者只有一个水箱时采用迷宫、隔板或热分层等方法。
3.2  潜热蓄冷设备
可以分为冰盘管式、封装的冰或相变材料式、制冰滑落式/冷水机式或冰浆式,见表1。
表1  蓄冷设备的分类
分    类
型    式
蓄冷介质
充冷流体
放冷液体
显    热
冷水
其他液体
其他液体
其他液体
其他液体
潜    热
冰盘管式
外部融解
冰或其他
相变材料
制冷剂
水或
载冷剂
载冷剂
内部融解
冰或其他
相变材料
载冷剂
载冷剂
制冷剂
制冷剂
封装的冰或相变材料式
冰或其他
相变材料
冰或其他
相变材料
载冷剂
载冷剂
制冷滑落式/冷水机式
制冷剂
冰浆式
载冷剂中的冰
载冷剂/冰
载冷剂/冰
3.2.1  冰盘管式  一个由浸没在水箱中的盘管、平板或其他传热表面构成的蓄冷装置。在充冷期间,蒸发的制冷剂或冷的载冷剂通过盘管/平板进行循环,使其外表面形成冰。在放冷(制冷)期间,一般采用下列两种方法中的任一种方法:
3.2.1.1  外部融解  外部融解时,返回的热水是通过水箱循环的,因为是在形成的冰体外部,从而被融化的冰所冷却。一些冰盘管装置也可用作冷水机,它是将返回的热水通过水箱并经过换热器外表面进行循环。此时在换热器外表面,返回的热水被载冷剂或换热器内循环的制冷剂冷却。
3.2.1.2  内部融解  内部融解时,通常返回的热载冷剂是通过盘管/平板而循环的,并使盘管/平板外部的冰融化时被冷却。
3.2.2  封装的冰或相变材料式 用无数封装有蓄冷介质(水——冰或其他诸如共晶盐的相变材料)的相对较小的容器充填密实的箱或容器所构成的蓄冷设备。在充冷期间,水或载冷剂是在低于蓄冷介质的相变温度下,通过箱/容器循环的,并使蓄冷介质产生相变(冻结)。在放冷(制冷)期间,返回的热水或者载冷剂通过箱/容器循环,并且当封装的蓄冷介质相变(融解)时袖冷却。
3.2.3  制冰滑落式/冷水机式  预制的蓄冷设备一般包括一个或多个往复式或回转式压缩机、冷凝器、连接管路和控制器。采用垂直板、垂直管、筒形或其他的蒸发器与制冷剂相连接,而将流经蒸发器外表面的水膜制成冰的蓄冷装置。间歇地使热的制冷剂气体通过蒸发器,或者在外表面通过刮刀使冰以片状或块状脱落到贮蓄箱中收集起来。在放冷(制冷)期间,返回的热水是通过贮蓄箱循环的,在箱内它被冰融化而冷却。某些制冰机也可以作为冷水机,在制冷期间将返回的热水在进入贮蓄箱之前经过蒸发器循环,在该处即被冷却(制冰或不制冰)。
3.2.4  冰浆式  将载冷剂从贮蓄箱通过冰浆发生器循环而产生冰浆的蓄冷设备。在冰浆发生
器内,蒸发的制冷剂冷却载冷剂,并在返回和保留在贮蓄箱中的溶液内产生松散的冰晶。在放冷期间,返回的热载冷剂是通过贮蓄箱循环的(直接地或经由也许此时正在作为制冰机或冷水机运行的冰浆发生器),在此处,它被融解的冰晶所冷却。
4  试验要求
4.1  试验要求所有标准的和设计的额定性能应该按照本标准的附录A、B、C和D规定的方
法、程序和仪器进行试验验证。
4.2  允差
4.2.1  蓄冷装置  公布的设计额定值,对于任何生产的蓄冷装置,其根据试验得到的净蓄冷量应该不低于100%的额定蓄冷量。
4.2.1.1  流体侧压降不得高于额定值+15%。
4.2.1.2  充冷循环中每个时间段平均流体温度(或饱和吸入温度)不得低于公布的规定充冷期间标定方法所预测值的0.3℃
4.2.1.3  放冷循环中每个时间段的平均流体温度,不得高于公布的标定方法所预测值的0.3℃。
4.2.1.4  循环中任意点的满负荷输入功率不要高于输入功率额定值的5%。
4.2.2  蓄冷发生器  公布的标准额定性能,对于任何的蓄冷发生器,其根据试验得到的净制冰量必须不低于其额定净制冰量的95%,而且如有可能,流体侧压降不要高于额定值的15%。同样,平均满负荷输入功率不要高于其平均输入功率额定值的59/5,或者,平均饱和蒸发温度不得低于其平均额定值的0.3℃。
5  标定要求
5.1  额定工况
    设备的型式必须决定于公布的额定性能。
5.1.1  蓄冷装置  蓄冷装置公布的额定性能必须包括由净蓄冷量组成的设计额定性能和使用额定性能,还必须包括按本标准表4所确定的附加输入功率额定值以及满负荷循环性能数据。
5.1.1.1  标定额定值  每种蓄冷装置的设计额定性能必须限定在表2所规定的工况范围内。
表2  标定额定工况的限定和试验方法
设备
类型
试验
方法
放冷循环
充冷循环
负荷强度kW/kWh
时间
h
入口流体温度
出口流体温度
时间
h
最大入口流体温度
冷水
附录C
0.08~0.17
6~12
7.2~18.3
4.5~15.5
8~12
3.3~14.4
冰盘管
外部融解
附录D
0.08~0.17
6~12
7.2~15.5
1.7~10.0
8~12
不适用
冰盘管
内部融解
附录B
0.08~0.17
6~12
7.2~15.5
3.3~10.0
8~12
不适用
封装冰
附录A
或附录C
0.08~0.17
6~12
7.2~15.5
3.3~10.0
8~12
不适用
相变材料
(PCM)
附录A
或附录C
0.08~0.17
6~12
高于相变温度
2.2
高于相变温度
8.3
8~12
不适用
滑落式制冰机/冷水机/冰浆
附录B
不适用
不适用
不适用
不适用
不适用
不适用
滑落式制
冰用贮蓄
箱/冷水机
附录C
或附录D
0.08~0.17
6~12
2.2~18.3
1~4.4
8~12
0
冰浆用贮
蓄箱
附录C
或附录D
0.08~0.17
6~12
2.2~18.3
1~4.4
8~12
-1.7
5.1.1.2  附助设备输入功率额定值  蓄冷装置公布的附助设备输入功率中额定值必须是蓄冷装置所有附件从用户动力源所需的功率。这些附件必须在产生净可用蓄冷容量的充冷循环和/或放冷循环过程中运行,包括由制造厂安装的任何电机、电机起动器、变频器和控制器。将循环的载冷剂泵流到蓄冷装置外部的蓄冷系统负荷处所需的动力必须排除在外。
5.1.2  蓄冷发生器  蓄冷发生器(带或者不带组装的机械制冷部件如放热和/或压缩设备)制造厂必须提供按表3规定的标准额定工况下运行时的标准净制冰量额定值和输入功率额定值。
5.1.2.1  发生器  应该在表3对特殊型式设备所规定的人口流体温度下标定。入口流体的流
量必须由制造厂规定。
5.1.2.2  制冷剂侧污垢系数  对于发生器,所有标准额定性能的制冷剂侧污垢系数允差应该是0.0000m2·℃/W。
表3  蓄冷发生器标准额定工况
设备型式
入口流体温度  ℃
滑落式制冰机/冷水机
0
冰浆机
-2.5
5.1.2.3  仅有蒸发器  不带压缩设备和冷凝器和发生器按净制冰量(kW)来标定,它是饱和蒸发温度(SET)的函数,包括每个制造厂的图或表格数据。必须提供的蒸发器制冷剂质量流量kg/h、温度℃和压力kPa。滑落式制冰机/冷水机和图或表格数据也必须包括所要求的压缩设备能力。
5.1.2.4  分设的冷凝器  装有压缩设备但无冷凝器的发生器,对于HFC和HCFC制冷剂必须在40.6℃冷凝时标定,而对于R717,必须在35.7℃冷凝时标定。
5.1.2.5  水冷式冷凝器  装有水冷式冷凝器的发生器必须在冷凝器入口水温为29.4℃,进入蒸发器水温为6.7℃,压缩机每千瓦能量的水流量为0.054L/s的条件下进行标定。水侧污垢系数允差必须是0.000044m2·℃/w。
5.1.2.6  空冷式冷凝器  装有空冷式冷凝器的发生器必须在气压计压力为101.3kPa时人口空气干球温度为35℃的条件下进行标定。空气侧方面污垢允差必须是0.0000m2·℃/w。5.1.2.7  蒸发式冷凝器  装有蒸发式冷凝器的发生器必须在气压计压力为101.3kPa时入口空气湿球温度为23.9℃的条件下进行标定。空气侧方面污垢允差必须是0.0000m2·℃/w。
5.1.2.8  输入功率额定性能  蓄冷发生器公布的输入功率额定性能必须包括用户动力源中所需的功率,和制造厂安装的发生器所有部件所需的功率,这些部件包括压缩机电机、油泵、制冷剂泵、电机起动器、变频器和控制器。必须单独表示出制造厂安装在发生器上的放热装置中风扇和泵的输入功率额定性能,必须排除将循环的载冷剂或水泵送到蓄冷发生器外部的蓄冷系统负荷所需的功率。
5.2  使用额定性能
    使用额定性能是设计额定工况范围之外或非标准额定工况的额定性能,可由制造厂决定,以便选择设备。
5.3  特定工况
    制造厂预备的以满足特定工作要求的额定性能,它应当包括本标准表4规定的完全充冷和放冷循环的性能数据。
6  公布的额定性能需要的最低限度的数据
6.1  公布的额定性能数据  (目录中或计算机输出的)公布的额定性能数据必须包括或能够引出设备设计、每个这种设备的设计额定性能或标准额定性能,以及制造厂可以选择包括的任何附加使用额定性能。额定性能必须含有下列资料:
6.1.1  蓄冷装置
6.1.1.1  净可用蓄冷量,kWh。
6.1.1.2  附件输入功率额定值,kW。
6.1.1.3  在充冷和放冷循环中使用的传热流体的类型。
6.1.1.4  本标准表4规定的满负荷循环的性能数据。
6.1.1.5  初始充冷期,h和充冷循环过程传热流体最小进口温度,℃。
6.1.1.6  充冷和放冷循环过程中流量最大时通过蓄冷装置的传热流体的压降,kPa。
6.1.1.7  设计工作压力,kPa。
6.1.2  蓄冷发生器
6.1.2.1  制冷期内发生器的净制冰量,kW。
6.1.2.2  制冷期内进入发生器的传热流体的类型;温度,℃和流量,L/s。
6.1.2.3  通过发生器的传热流体压力降,kPa。
6.1.2.4  对于无压缩设备的发生器,蒸发器制冷流量,kg/h;温度,℃和压力,kPa;还有制冷剂饱和蒸发温度,℃。对于采冰机、压缩设备所需的总制冷量,kW。
6.1.2.5  对于需要由他人提供的冷凝器的发生器、制冷剂类型、总放冷量,kW和冷凝温度,℃。
6.1.2.6  对于装有水冷式冷凝器的发生器,要求的进口水温,℃;流量,L/s和水侧压力降,kPa。
6.1.2.7  对于装有空冷式冷凝器的发生器,要求的进口空气干球温度,℃。
6.1.2.8  对于装有蒸发式冷凝器的发生器,要求的进口空气湿球温度,℃。
6.1.2.9  充冷循环输人功率,kW和有效标定的额定电压和频率。
6.1.2.10  用于标定的污垢系数允差,m2·℃/W。
7  标记和铭牌数据
7.1  标记和铭牌数据
    设备铭牌数据必须标明:
7.1.1  负责性能标定的制造厂和/或供应商的名字。
7.1.2  设备的型号和唯一能证实产品的序列号。
7.1.3  装置或机组中所含的附件、电机和控制器的电气特性和功率消耗执行国家有关标准。8  自愿遵守
8.1  遵守
    遵守本标准是自愿的,但不符合本标准全部要求的产品或设备,虽属于本标准的“范围”(见“1”),亦不得宣称或示意遵守本标准。
表4  供应商说明的数据——实例设计日
净可用蓄冷量___________kWh
时间
h
蓄冷系统负荷
kW
制冷设备负荷
kW
蓄冷装置放冷速率①
kW
进入蓄冷装置附加的或辅助设备负荷
kW
进入蓄冷装置环境热负荷
kW
净蓄冷总量②
kWh
饱和吸气温度(如果适用时)
0~1
 
 
 
 
 
 
 
1~2
 
 
 
 
 
 
 
2~3
 
 
 
 
 
 
 
3~4
 
 
 
 
 
 
 
4~5
 
 
 
 
 
 
 
5~6
 
 
 
 
 
 
 
6~7
 
 
 
 
 
 
 
7~8
 
 
 
 
 
 
 
8~9
 
 
 
 
 
 
 
9~10
 
 
 
 
 
 
 
10~11
 
 
 
 
 
 
 
11~12
 
 
 
 
 
 
 
12~13
 
 
 
 
 
 
 
13~14
 
 
 
 
 
 
 
14~15
 
 
 
 
 
 
 
15~16
 
 
 
 
 
 
 
16~17
 
 
 
 
 
 
 
17~18
 
 
 
 
 
 
 
18~19
 
 
 
 
 
 
 
19~20
 
 
 
 
 
 
 
20~21
 
 
 
 
 
 
 
21~22
 
 
 
 
 
 
 
22~23
 
 
 
 
 
 
 
23~0
 
 
 
 
 
 
 
总计
 
 
 
 
 
 
 
①  在限定的放冷温度,较大的放冷速率有可能是不能做到的。
②  净蓄冷总量对于瞬时放冷是不可获得的。
 
表4(续)
传热流体:__________                          需要其他制冷能量输入:是/否(圈一个)
密度_____在_______℃                          比热_____(kJ/kg·℃)在___________℃
时间
h
离开蓄冷系统流体温度  T1
进入蓄冷系统流体温度  T2
通过蓄冷系统流量L/s
进人蓄冷装置流体温度℃
离开蓄冷装置流体温度℃
通过蓄冷装置流量L/s
蓄冷装置压力
kPa
蓄冷装置制冷能量输入
kWh
冷凝器:热负荷
kW
或水流量L/s
制冷机冷凝温度℃或冷凝器热源③温度℃
蓄冷装置的输入功率
kW
0~1
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1~2
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2~3
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3~4
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4~5
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5~6
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6~7
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7~8
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8~9
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9~10
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10~11
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11~12
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
12~13
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
13~14
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
14~15
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
15~16
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
16~17
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
17~18
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
18~19
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
19~20
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
20~21
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
21~22
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
22~23
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
23~0
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
总计
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
③说明热源的种类和温度(冷凝器进水温度;入口空气干球温度;入口空气湿球温度。)

 


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