儲冰系統類型簡介
儲冰系統類型眾多，首先可依據系統操作策略(operating strategy)或儲冰裝置的融冰方式(melting type)來加以區分。如以操作策略來區分，則有全量(full)與分量(partial)儲冰系統，全量儲冰系統是冷房完全由融冰供應，無須要再以主機輔助，分量儲冰系統則須要以冰水機或鹵水機空調模式輔助供冷。一般考量較佳投資經濟效益，是以採用分量儲冰系統居多；另一種介於全量與分量之間的系統，我們可以稱為近似全量儲冰系統，就是以75%以上未達全量的分量系統謂之。足夠多的儲冰量，可透過融冰速率調整或管制，讓系統全年運行幾乎無需再啟動主機輔助而近似於全量供應，這種系統對國內對某些建築物而言，是極具經濟效益。
分量儲冰系統再以優先考慮融冰操作為主，主機為輔的融冰優先(storage priority)，或考慮主機操作為主，融冰為輔的主機優先(chiller priority)；如考量主機與儲冰槽之排列，可區分為並聯(parallel)或串聯(series)系統，串聯系統又以主機在儲冰槽上游或下游，而區分為主機上游(chiller upstream)及主機下游(chiller downstream)。以融冰方式區分的話，可分為內融冰(internal melting)系統及外融冰(external melting)系統，就是以融冰階段冰層是由內部開始融解或是由冰層外部開始融解來作區分。各種系統各有其特性及優缺點，沒有絕對好或絕對不好的系統，要針對系統需求或系統商所孰悉的技術來選擇及規畫，我們推薦採用融冰優先(分量系統)之並聯內融冰系統，各類型整理說明如下。
儲冰系統類型展開圖
內融冰與外融冰儲冰系統
內融冰儲冰系統就是儲冰裝置融冰方式是採用管內鹵水循環，將冰層由內部開始融解釋冷，如完全凍結式(total freeze-up)儲冰槽，鹵水一般是採用重量濃度25~27%之乙二醇(Ethylene Glycol)或27~29%之丙二醇(Propylene Glycol)溶液。融冰期間，較高溫的鹵水流循環於結冰盤管內，與外層冰及水作熱交換而降溫，融解過程管外冰層將逐漸融解成水層，最後變成破冰而飄浮於儲冰槽上層水面，如果儲冰槽上層熱交換面積不足或沒有將儲冰槽內水作攪拌循環，則冰層融解速度就會變緩慢，甚至融解不出來，因此會有融冰率的問題。內融冰之主要優缺點為：
◆優點：
(1)鹵水於管內循環，所以不易形成融冰死角。
(2)冰未完全融化再儲冰時，熱阻較小主機效率較高。
(3)儲冰槽內結冰厚度較容易控制。
(4)儲冰槽體積較小，較不占空間且造價較便宜 (與外融冰比較)。
◆缺點：
(1)需二次熱交換裝置，如板式熱交換器。
(2)需要採用鹵水循環，增加鹵水管理及系統複雜度。
(3)水層形成後，融冰熱阻抗變大，融冰速度變慢，需內冰水擾動輔助。
(4)無擾動裝置時，無法快速融冰(>20~25%/Hr)供應低溫冰水。
內融冰 (冰層從內部開始融化)
所謂外融冰儲冰系統，顧名思義，就是儲冰裝置融冰時由冰層外部開始融解，管內可採用冷媒直膨或是低溫鹵水。融冰時較高溫之冰水(來自冷房負荷端回水)流經儲冰槽內結冰管外與冰層直接接觸熱交換，將較高溫冰水溫度降低後再供應至循環製冷房。
如圖所示，外層充滿水，內層可以是冷媒或是鹵水，融解過程冰層由外而內逐漸融解成水，冰層之直徑也持續變薄，負荷端之回水不容易均勻流過盤管間隙，所以會有融冰死角的問題。外融冰之主要優缺點為：
◆優點：
(1)不需二次熱交換裝置，可直接供應低溫冰水。
(2)回水直接接觸冰層熱交換，可快速供應低溫冰水 (1±0.5℃)。
◆缺點：
(1)冰層間需留水流通路，儲冰槽設備較大，較占空間，成本也較高。
(2)高溫冰水回流不易均勻流過冰層，易形成融冰死角或萬年冰。
(3)融冰未完全需再儲冰時，冰層增加熱阻抗，主機效率較低。
(4)儲冰槽內冰層結冰厚度不易控制。
(5)儲冰槽內水較易損失或被汙染。
(6)如採用冷媒直膨，管路如有洩漏，不易處理且維修費用很高。
外融冰 (冰層從外部開始融化)
全量與分量儲冰系統
■全量儲冰系統(full ice storage A/C system)：
尖峰時段空調全部以儲冰量來供應時稱為全量儲冰系統，空調供應期間製冰機及相關附屬設備是不啟動運轉，只運轉融冰泵及二次側設備如送風機或空調箱等，所以可以移轉最多的尖峰電力，但整個系統需要設置較多的設備與電力系統容量，其投資效益是必須考量的。
◆優點：
(1)可較大幅度移轉尖峰用電，有效降低契約容量節省基本電費。
(2)白天不需要啟動高耗能主機，可有效節省流動電費。
(3)蓄存冷量較高，可因應白天緊急供冷或限電政策。
(4)白天不起動壓縮機，所以較無噪音問題。
(5)蓄存冷量較高，將來系統不足需擴充時較容易。
(6)系統設計與操作較容易。
◆缺點：
(1)主機、儲冰槽與電力系統等容量較大，初置成本較高。
(2)設備容量較大，所需安裝空間也較大。
(3)設備較易閒置，使用率較低。
全量儲冰系統全日負載分佈圖
■分量儲冰系統(partial ice storage A/C system)：
若尖峰時段，部分空調容量仍以基載冰水機或是製冰機以空調模式運轉供應，則此系統稱為分量儲冰系統。此系統在空調系統供應期間，必須依據建築物空調負荷需求，以融冰供冷搭配主機運轉供冷以符合需求。所以在全部或部分時間內還是需要啟動主機供冷，只能移轉部分電力負荷，但其設備與電力系統容量則可以相對降低，可以提高主機設備的參差率，減少多餘的投資，適當的評估設計，是可以在最短時間內回收投資。
◆優點：
(1)主機、儲冰槽與電力系統等容量較小，初置成本較低。
(2)設備容量較小，所需安裝空間也較小。
(3)設備較易無閒置疑慮，使用率較高。
◆缺點：
(1)可移轉尖峰用電與節省基本電費較有限，受分量比例影響。
(2)白天還是需要啟動主機，如控制不佳將影響節省流動電費。
(3)蓄存冷量較低，較無法因應白天緊急供冷或限電政策。
(4)白天需起動壓縮機，所以應考量噪音問題。
(5)蓄存冷量較低，將來系統不足需作較大擴充時較有問題。
(6)系統設計與操作較複雜，需考量將來運轉策略。
分量儲冰系統全日負載分佈圖
全量儲冰系統是不需要啟動主機，當然就是融冰優先，所以只有分量儲冰系統才需要考量該採融冰優先或是主機優先，這是一種系統操作(operation)策略的考量，最好是在系統規劃設計完成前就已經決定好，因為不同的考量方向會讓系統與控制策略有所差異。
在分量儲冰系統中，所謂採融冰優先可以有兩種用法，第一就是每小時以固定融冰量供應空調，根據冷房負荷變化，不足之處再啟動主機因負荷變化作補充，此種方式主機容量需作調節，所以在控制上如何讓主機維持在高效率運轉是一個重要的工作；另一種用法，就是先完全以融冰供應空調，待冰量不足或是融冰速度變慢時再輔以主機空調供應，此種方式可以較有效運用儲冰，但如果儲冰量不足或比例不高，較要特別注意啟動主機可能超約的問題，所以建議儲冰負載容量比例高於50%時再考慮採用。融冰優先之優缺點如下：
◆優點：
(1)可以較有效運用所蓄存之冷能，較不易蓄而無用。
(2)空調負荷較小時，可以享有全量儲冰之部分優勢。
(3)在儲冰槽融冰控制上較簡單。
(4)有利於融冰速度緩慢之儲冰裝置。
◆缺點：
(1)需作主機最佳化設計與控制，避免低載耗能。
(2)設備選用或控制不佳時，有可能超約或供冷量不足。
(3)系統規劃設計較有難度，需經驗。
主機優先系統全日負載分佈圖
採主機優先也有兩種操作方式，第一種是每小時以固定主機供應空調，不足冷量再依冷房負荷變化融冰補充，此種方式主機可能作階段控制(step control)，但容量不作調節，控制上要讓主機維持在高效率運轉；另一種操作方式與第一種差不多，主要差異是此種方式保留大部分儲冰冷能，於最尖峰時刻時盡量以融冰供應，以大幅度減少主機供應或甚至不啟動主機，其功用主要用於用電尖峰時刻之電力需量管理(demand management)。主機優先之優缺點如下：
◆優點：
(1)主機可以控制在較高效率範圍內運轉。
(2)變化融冰速率可較有效應用於電力需量管理。
(3)系統主機的控制較簡單。
◆缺點：
(1)蓄存冷量可能無法全部用完，影響用電移轉量。
(2)設備選用或控制不佳時，有可能超約或供冷量不足。
(3)融冰量需求較大時，融冰速率較慢之儲冰裝置可能無法滿足冷房需求。
融冰優先系統全日負載分佈圖
主機串聯與主機並聯系統是指在分量儲冰系統中，儲冰槽融冰搭配主機運轉共同供冷時，在流程設計上設備的排列方式，不同的排列方式就會產生不同的操作模式與功能。如果儲冰槽與主機操作時是在同一管路上，則稱為主機串聯，串聯又因主機是在儲冰槽之前或之後區分為主機上游串聯或是主機下游串聯；另，儲冰槽與主機操作時不在同一管路上，而是個別管路則稱為主機並聯系統，相關配置與優缺點說明如下：
主機串聯與主機並聯儲冰系統
■主機串聯(series operating)系統：
◆優點：
(1)流體為單一流路，出水溫度容易控制且較穩定。
(2)因為溫度梯度較大，適用於大溫差系統。
◆缺點：
(1)系統沒運行在大溫差條件下較耗能。
(2)主機下游串聯時，主機出水溫需較低效率較差。
主機串聯操作 (Series Operating)
■主機並聯(parallel operating)系統：
◆優點：
(1)入口溫度相同，能同時發揮主機和儲冰裝置效率。
(2)系統小溫差時較不耗能 (管損較串聯系統小)。
(3)可利用融冰低溫混合主機較高溫出水供應，提高主機效率。
◆缺點：
(1)溫度的控制及流量的分配較複雜。
(2)系統溫差通常為5~6℃，較難實現7℃以上大溫差設計。
主機並聯操作 (Parallel Operating)