水蓄冷的基本原理

常規(guī)電制冷 中央空調(diào) 系統(tǒng)分為兩大部分：冷源和末端系統(tǒng)。冷源由制冷機組提供6-8℃冷水給末端系統(tǒng)，通過末端系統(tǒng)中的風機盤管、空調(diào)箱等空調(diào)設(shè)備降低房間溫度，滿足建筑物舒適空調(diào)要求。采用蓄冷空調(diào)系統(tǒng)后，可以將原常規(guī)系統(tǒng)中設(shè)計運行8小時或10小時的制冷機組壓縮容量35-45％，在電網(wǎng)后半夜低谷時間(低電價)開機，將冷量以冷凍水的方式蓄存起來，在電網(wǎng)高峰用電(高價電)時間內(nèi)，制冷機組停機或者滿足部分空調(diào)負荷，其余部分用蓄存的冷量來滿足，從而達到“削峰填谷”，均衡用電及降低電力設(shè)備容量的目的。

水蓄冷的基本方法
自然分層蓄冷是一種蓄冷效率較高、經(jīng)濟效益較好的蓄冷方法，目前應用得較為廣泛。水的密度與其溫度密切相關(guān)，在水溫大于4℃時，溫度升高密度減小，而在0～4℃范圍內(nèi)，溫度升高密度增大，3.98℃時水的密度最大。自然分層蓄冷就是依靠密度大的水自然會聚集在蓄冷罐的下部，形成高密度水層的趨勢進行的。在分層蓄冷中使溫度為4～6℃的冷水聚集在蓄冷罐的下部，而10—18℃的熱水自然地聚集在蓄冷罐的上部，來實現(xiàn)冷熱水的自然分層。為了實現(xiàn)自然分層的目的，要求在蓄冷和釋冷過程中，熱水始終是從上部散流器流入或流出，而冷水是從下部散流器流入或流出，應盡可能形成分層水的上下平移運動，為了防止水的流入和流出對儲存冷水的影響，在自然分層水蓄冷罐中采用的散流器應使水流以較小的流速均勻地流入蓄冷罐。
水蓄冷空調(diào)的優(yōu)點
經(jīng)濟
制冷系統(tǒng)的容量只需按照日平均負荷選擇即可，通過利用消防水池、原有蓄水設(shè)施或建筑物地下室等作為蓄冷容器在避免“大馬拉小車”的同時降低了初投資，使用期間單位蓄冷投資隨著水蓄冷罐的體積的增大而降低，實踐證明水蓄冷是一種經(jīng)濟可靠的電力調(diào)峰、節(jié)能技術(shù)。
實用
可以使用常規(guī)冷水機組，適用于常規(guī)供冷系統(tǒng)的擴容和改造。并且能夠?qū)崿F(xiàn)蓄冷和蓄熱的雙重用途。
節(jié)能
夜間氣溫降低，制冷效率隨之提高6—8％，系統(tǒng)滿負荷運轉(zhuǎn)時間大幅度增加，而使空調(diào)系統(tǒng)的總節(jié)電率達10％一22%。
合理
作為備用冷源，增加了空調(diào)系統(tǒng)的可靠性；結(jié)合低溫送水和低溫送風，降低了設(shè)備的噪音；主機在最佳狀態(tài)下運行；滿負荷運行時間增加，部分負荷運行時間減少，節(jié)省維護保養(yǎng)費用。
水蓄冷空調(diào)的適用場合
水蓄冷空調(diào)由于在夜間需要開動制冷機組進行蓄冷，因此它最適合在夜間沒有供冷要求或僅需部分供冷的場所。適合采用水蓄冷技術(shù)的具體場合與冰蓄冷空調(diào)相同。與冰蓄冷技術(shù)相比，水蓄冷技術(shù)更適合應用于改造項目，在無需進行任何改動的情況下，只需在原系統(tǒng)中添加水蓄冷設(shè)備所需的管路即可，對原有系統(tǒng)沒有任何影響。

大溫差水蓄冷典型系統(tǒng)構(gòu)成
系統(tǒng)的基本組成如圖所示（可以部分地下或者全地下結(jié)構(gòu)）。
調(diào)荷設(shè)施投入運轉(zhuǎn)時，閥K熱、K冷開啟，K旁關(guān)閉。供冷泵的啟停及其出口閥開度由樓宇的需冷量而定，冷水機和充冷泵的開停則由電價的時段劃分而定，二者互不干擾。 
充冷工況：電力低價時段，冷水機滿載運轉(zhuǎn)，其輸出水量G1大於樓宇所需的冷凍水量G2，余量二G3=G1—G2自貯柜“冷端”輸入經(jīng)均流布水環(huán)槽注入貯柜底部。柜內(nèi)冷凍水與回水的交界面上升，升達上布水環(huán)槽上緣，充冷過程終結(jié)。放冷工況：樓宇所需冷凍水量G2大於冷水機出水量G1時，G3二G1—G2<0，自貯柜底部輸出的冷凍水經(jīng)供冷泵饋至樓宇，在換熱升溫后經(jīng)K熱返回貯柜上布水環(huán)槽。貯柜內(nèi)，冷凍水與回水的界面下降。
水蓄冷的基本設(shè)備
實施水蓄冷所需增加的設(shè)備包括：蓄冷水池、充冷水泵、放冷水泵、板式換熱器、自動控制系統(tǒng)及各種管路調(diào)節(jié)閥。其中又以蓄冷水池為核心部分。
·蓄冷水池采用深圳精典子制冷公司大溫差水蓄冷中央空調(diào)蓄冷系統(tǒng)，冷端與熱端采用均流環(huán)槽全周布水。考慮到地板的承重，水池澆灌鋼筋混凝土，內(nèi)壁做防腐層、保溫層、防水層，根據(jù)水池高度設(shè)置測溫點，通過控制面板可隨時監(jiān)測水溫情況。池子上端跟下端設(shè)置布水器，有數(shù)以千計極其細小的布水孔，經(jīng)過三次提前布水的方式，水通過佩水帽以非常低的流速緩緩進入蓄水池，保證充冷的時候水溫穩(wěn)定在主機設(shè)置的出水溫度，放冷的時候回水與蓄冷水池所蓄的冷凍水不會與原有水混合，中間形成一個極薄的溫度過渡層。
·充放冷水泵分別在水池充冷或放冷的時候開啟。

板式換熱器由于蓄水池為全地下結(jié)構(gòu)，為了防止原有空調(diào)冷凍水系統(tǒng)中的水倒流回到蓄冷水池，利用板式換熱器分開兩個水系統(tǒng)，同時利用換熱器的特性，把晚上貯存起來的4~C的冷凍水與空調(diào)12℃的回水進行熱交換，根據(jù)空調(diào)末端負荷要求，達到所需的溫度。

·自動控制系統(tǒng)通過對制冷主機、水蓄冷槽、板式換熱器、系統(tǒng)水泵、冷卻塔、系統(tǒng)管路調(diào)節(jié)閥等設(shè)備的運行進行監(jiān)測和控制，調(diào)整蓄冷系統(tǒng)應用工況的運行模式，在安全和經(jīng)濟的條件下給空調(diào)末端系統(tǒng)提供穩(wěn)定的供水溫度。

供冷方式和比較
本系統(tǒng)可以提供三種供冷方式：1.供冷機單獨供冷：制冷機按照原有方式運行。2.蓄冷槽單獨供冷方式：利用夜間低谷電開啟制冷機，制備冷凍水并儲存在蓄冷槽中。白天開啟冷凍水泵即可完成供冷。3.制冷機與蓄冷槽聯(lián)合使用：在每年極端炎熱的有限時間，空調(diào)負荷很大時使用，白天由制冷機提供部分冷量、蓄冷槽提供部分冷量。大溫差水蓄冷與冰蓄冷的比較：水蓄冷的缺點——大溫差儲槽與冰桶(冰槽)實體體積之比約為3．8—4．5：1，計及冰桶與冰桶之間所必需的空隙(通道、開蓋距離等)，兩者所需空間之比約為2．1—2．8：1。水蓄冷的優(yōu)點——水蓄冷可節(jié)省制冷用電10％以上，冰蓄冷的用電量則高于常規(guī)空調(diào)的1／3左右。水蓄冷儲槽可實施夏季蓄冷，冬季蓄熱，做到蓄冷、蓄熱兩用，而冰蓄冷不可能做到。冰蓄冷的總投資比大溫差水蓄冷大很多，所以現(xiàn)在國內(nèi)運行的冰蓄冷系統(tǒng)基本上都采用約1／3削峰運行，否則，將大量增加工程造價，而我公司開發(fā)的大溫差水蓄冷一般采用全削峰運行。水蓄冷的投資回報情況東莞一家電子廠建筑總面積20,000㎡，空調(diào)運行時間為9：00”21：00，設(shè)計日最高負荷為：476萬kcal/h，設(shè)計日全日總冷量為：4898萬kcal。

原有常規(guī)系統(tǒng)配置了2臺800RT的冷水機組，由于夜間無負荷，同時又有條件建筑蓄水池或罐，符合合同能源管理實施條件。具體實施步驟為：節(jié)能公司為客戶全額投資建造一個4600立方米的蓄水池(地下)及其輔助設(shè)備。這樣可以轉(zhuǎn)移80%以上的白天用電量，改造后節(jié)約電費大約為50萬元。下表為改造前和改造后的電費比較。

水蓄冷空調(diào)系統(tǒng)概況
對于新建項目，由于引入大溫差水蓄冷系統(tǒng)， 中央空調(diào) 可以不按照最高冷負荷來設(shè)計，只需要滿足最熱時節(jié)的日平均負荷就可。這樣可以顯著降低制冷主機、冷卻塔和相關(guān)配套設(shè)施的造價。由于系統(tǒng)實現(xiàn)了電力負荷的移峰填谷，工程投入運行以后，可以有效降低空調(diào)電費。通過蓄冷系統(tǒng)而不是空調(diào)主機來調(diào)節(jié)負荷大小，開機時主機總處于最佳負荷狀態(tài)運行，減少了運行臺時數(shù)，從而減少了空調(diào)維護費用。

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