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两种储冰优点之结合(2)

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由于「直接溶冰式」储冰系统(directice storage systems)的溶冰量大,外加其回水温度的「恒温性」高;因此,采用「外部溶冰原理」的「直接溶冰式」储冰系统,系工业冷却制程时常采用的系统。这种系统也有逐渐被采用于区域性空调作业(district cooling)。

「间接溶冰式」储冰系统的运作系根据「内部溶冰原理(internal melting principle)。所谓内部即是,因为储冰系附着于热交换器的盘管表面,当其吸收了盘管表面上的热之后,系从(内部)附着面开始溶化。这种系统具有一个「封闭式循环系统 (closed circuit)」,其执行「制冰(charging or ice formation)」与「溶冰 (discharging or ice melting)」两项功能。这种使用乙二醇(glycol)与水作为循环液的循环系统,会与另一个(或一组)从属循环系统(也即水循环系统, asecondary circuit)作热交换,以完成热交换的过程。此系统的储冰槽(the Fafcotype)系仰赖摄氏-5℃的卤水或brine,在塑料材质的热交换器内蒸发循环,以达成制冰的效果。在制冰时,热交换器系发挥'蒸发器'的功能。在溶冰时,已与附属循环系统行过热交换的暖卤水会循环回热交换器,藉由管壁将热能传递给储冰,以达成溶冰的效果。此时,接近热交换器盘管周围的冰层会先溶化。在溶冰时,热交换器则系发挥冷凝器的功能。

「间接溶冰式」储冰系统的优点为:(1)储冰密度高、(2)再制冰过程简单、(3)冷媒需求量少、(4)系统可由水电工安装。其缺点包括:(a)溶冰量会持续渐减、(b) 当溶冰过程持续之,储冰槽出水温度会渐升。

「间接溶冰式」储冰系统的另一个特点即是,当储冰系统在执行溶冰时,预冷过之空气会从储冰槽的底部被置入,然后藉空气来搅拌槽内的冰水,以提升冰水温度的「均衡性」。藉此,储冰槽的出水温度可始终保持在摄氏3℃左右。

可靠性(Reliability)

当「直接溶冰式」储冰系统与「间接溶冰式」储冰系统相互比较时,「间接式」系统在安全性与可靠性的考虑下,可能发生的系统问题会比较少。并且,当「间接式」系统系使用同一个热交换器来执行制冰与溶冰的作业,溶冰的功能应是无任何的顾虑。但是,此系统的溶冰量 (melting capacity)及储冰槽出水温度的2恒温性2 (constancy of the outlet temperature),将会依机种而异。一般「间接溶冰式」储冰系统非常适合于空调作业之用,但是不适用于那种(在瞬间)要求高效能与低温冷却(在摄氏0℃左右)的作业,譬如:区域性制程冷却(district cooling plants)及工程冷冻(process engineering)等。

为了弥补传统储冰系统的这些缺点,瑞士 DELROC AG 公司发展出了一套混合式(hybrid)的储冰系统。这种系统的热交换器管排(heat exchanger mats)系以稳态聚丙烯(stabilized polypropy-lene)材料所制成,循环液依然是乙二醇。但是,此款机种的特性则为同步双回路循环,其目的系将「直接溶冰式」系统中的冷却水回路整合于间接溶冰法的作业中,藉此来弥补先前所提之内部溶冰原理的缺失。当传统「间接溶冰式」系统在执行溶冰时,储冰(ice bank)与热交换器管壁之间会逐渐形成宽大的间距,因此冰块与热交换器之间的热传能力会减低。但是在引进了「直接溶冰式」系统中的冷却水回路之后,冷却水可将热交换器无法完全吸收之热再作二次吸收(详附图),以提高排热效率。除此之外,经过预冷的空气会由储冰槽的底部被置入槽水中,藉以搅拌提升槽水温度的「均衡度」。

此款设计的优点不但能提升整体溶冰的效率,在不影响到正常制冰程序下,也提供了储冰系统「全量(full load)」与「分量(part load)」制冰的选择。另外一个特点即是,混合式 DELROC系统的冷却水回路系一个封闭式的循环回路(closed circuit);因此,在制冰过程中产生之冰块的质量,也比传统开放式(open circuit)循环回路产生之冰块的质量要大。此特质也使得 DELROC 储冰槽所需求之实际体积比传统系统的体积要小。

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