蓄冰系统附件

3．2．7　蓄冰系统附件

1）蓄冰量传感器

蓄冰设备按照融冰方式的不同（内融冰、外融冰），应在设计蓄冰系统控制装置时，依据设备、系统的特性，采用不同的储冰量传感器：液位式储冰量传感器；冰厚度储冰量传感器；荷载式储冰量传感器。

（1）液位式储冰量传感器（内融冰系统）

液位式储冰量传感器（如图3．20所示）应用于内融冰系统。在融冰过程中，冰水不在蓄冰槽中循环，因此，蓄冰槽中的水位不受影响。但在蓄冰槽的平面面积尺寸已知，冰的额定容量已经确定的情况下，可以计算从没有冰到储满冰这一过程中的水位升高量。

液位式储冰量传感器是用来测量上述水位高度变化量的。该数据可转换为4～20mA的电流信号，这些信号被自动温控系统（ATC）应用于运行策略中，或者作为蓄冰槽中储冰量的数值显示（RTh、kW·h或百分比）。

到达100%蓄冰量水位高度时，制冰模式将终止，自动温控系统（ATC）的程序将决定制冰模式何时重新开始。自动温控系统（ATC）也可以把信号用于安全报警设置，如果水位低于传感器零点相对应的水位，传感器将向操作人员发出低水位警报。

（2）冰厚度储冰量传感器（外融冰系统）

冰厚度储冰量传感器（如图3．21所示）是一个具有一组探头的装置。探头的长度不同，用于测量盘管上冰的不同厚度。冰厚度储冰量传感器将给出电流信号（mA）于自动温控系统（ATC）。冰厚度储冰量传感器安装在一个冰盘管上。随着冰环在盘管外侧不断形成，最短的探头接触到冰环；当冰继续增厚，所有的探头将接触到冰环，最长的探头将向控制系统给出储冰量已满的信号。随后各探头依次重新暴露在冰水中，不同长度的探头将给出不同储冰量的信号，如80%、60%、40%、20%等。控制系统通过处理该信号来计算仍然保留在盘管上的冰量。

图3．20　液位式储冰量传感器

图3．21　冰厚度储冰量传感器

冰厚度储冰量传感器是根据水和冰的电导率不同来工作的。当达到100%蓄冰量时，传感器开启一个继电器，向自动温度控制（ATC）系统发出信号终止制冰模式。

在小型蓄冰系统中，只需要配备一个冰厚度储冰量传感器，该传感器的信号可用于直接停止主机。在拥有较大制冰区域的系统中需要配备多个冰厚度储冰量传感器，这些传感器分别用于关闭各自控制区域的乙二醇阀。

在供冷模式中，随着冰的融化，各探头按照长度将依次重新暴露在冰水中。然而，继电器将保持开启，直至足够的冰融化使得所有的探头均暴露在水中。此时ATC系统可以按照设计的运行模式或时段重新开始制冰模式。

图3．22　荷载式储冰量传感器

（3）荷载式储冰量传感器（外融冰系统）

在融冰过程中，冰水在蓄冰槽中循环，因此，蓄冰槽中的水位不会保持恒定，也无法以此估算储冰量的数值。在这种情况下，采用一个测量冰的浮力的荷载式储冰量传感器测量（如图3．22所示）。荷载式储冰量传感器安装在最顶部的两台蓄冰盘管之间。通常，支架安装在盘管的一端，荷载式储冰量传感器安装在这些支架之间。

荷载式储冰量传感器测量这些盘管由于冰的形成所产生的浮力效应而带来的张力变化量。该张力变化量可转换为4～20mA的电流信号，这些信号被自动温控系统（ATC）应用于运行策略中，或者作为蓄冰槽中储冰量的数值显示（RTh、kW·h或百分比）。

2）空气搅动系统

在外融冰系统中，蓄冰设备为了保证整个冰槽中水温的均匀，配置了空气搅动装置，如图3．23、图3．24所示。

图3．23　蓄冰盘管装配

图3．24　空气搅动装置示意图

注：用于散热的安装在空气泵出口外的金属管长度需依据空气泵参数进行计算确定。

空气搅动系统是外融冰系统的一个基本组成部分。空气搅动系统的基本组成部分是加气装置。对于大多数的系统，加气装置是一台回旋式正压空气泵或一台鼓风机。此外，加气装置的分配管道与位于蓄冰盘管底部凿孔的PVC管相连。

空气搅动系统对于蓄能系统的平稳运行是必要的。空气系统对于蓄冰初期搅动蓄冰槽中的水和冷却蓄冰槽也是必要的。工厂测试显示，一旦最初的冰制造出来，即可停止空气系统的运行。总之，若要获得满意的融冰性能，空气搅动系统必不可少。

设计冰槽内的空气搅动系统时，需满足下述条件：空气搅动率应为每平方米1．9m³/h；空气分配管内部压力降应叠加在静压头上，继而选择大小合适的空气泵。

在制冰模式开始后最初的2个小时，搅动混合可保证蓄冰槽的水温稳定在0℃；2个小时后，因为冰已均匀成形，可关闭空气搅动装置。在融冰模式中，混合搅动可保证冰水在某些盘管处不产生短流通路。空气搅动是所有外融冰系统所必需的；也可用于内融冰系统，当内融冰系统融冰30%后，开启空气搅动装置，可使出水温度明显降低，以保证稳定的出水温度。

3）导流板（外融冰）

导流板（图3．25、图3．26及图3．27所示的金属隔板）设置于蓄冰槽内，用于引导冰槽中冰水的流向。冰水的流通顺序及其流程是外融冰取冷的一个主要因素。为了使冰水能够与蓄冰设备充分的进行热交换，通常要设计一个比较理想的冰水流径，此时就需要设置导流板。

根据导流板设置的方式、冰槽的形状、冰槽的深度、现场条件的限制等诸多因素，冰槽中冰水的流向可以有多种形式，常用的两种形式即U型回路和并联回路，如图3．25、图3．26所示。

图3．25　U型回路

图3．26　并联回路

图3．27　导流板示意图

U型回路的冰水流程长，换热充分，可以很有效地保证冰水温度。而并联回路则可以将蓄冰槽分出区域，方便维护，可靠性高。

外融冰设备可以根据需要，将导流板与蓄冰设备设计为一个整体；也可以在蓄冰池中设置独立的金属或混凝土材质的导流板。

4）区域控制阀

制冰模式开始时，部分盘管组可能没有冰，而部分盘管可能有部分或者满容量的冰。区域自动控制阀和储冰量传感器根据所剩的冰量，再次制冰。当某一个区域储冰量传感器给出满负荷信号时，相应的区域自动控制阀关闭，结束该组盘管的制冰。所有区域自动控制阀关闭时，制冰模式停止。

为了确保蓄（融）冰充分，益美高蓄冰设备依据蓄冰槽内的盘管的布置形式设置区域自动控制阀，如图3．28、图3．29所示。

图3．28　区域自动控制阀控制示意图1

（每4台盘管为一个控制单元）

图3．29　区域自动控制阀位置示意图2