浅谈水蓄冷空调的特点及应用

浅谈水蓄冷空调的特点及应用

胡丽霞１，向进斌２

（１．湖北经茂工程造价咨询有限公司，湖北　武汉　４３００７１；

２．　湖北省节能监测中心，湖北　武汉　４３００７１）

　　水蓄冷系统以空调用的冷水机组作为制冷设备，以保温槽作为蓄冷设备。空调主机在用电低谷时间将４～７℃的冷水蓄存起来，空调运行时将蓄存的冷水抽出使用。

　　一、水蓄冷系统优点

　　（１）设备的选择性和可用性范围广。机组也可以使用吸收式制冷机组。常规的主机、泵、空调箱、配管等均能使用。

　　（２）适用于常规供冷系统的扩容和改造，可以通过不增加制冷机组容量而达到增加供冷容量的目的。用于旧系统改造也十分方便，只需要增设蓄冷槽，原有的设备仍然可用，所增加费用不多。

　　（３）蓄冷、放冷运行时冷冻水温度相近，冷水机组在这两种运行工况下均能维持额定容量和效率。　　（４）可以利用消防水池、原有蓄水设施或建筑物地下室等作为蓄冷容器来降低初投资。

　　（５）可以实现蓄热和蓄冷的双重功能。水蓄冷系统更适宜于采用热泵系统的地区，可设计为冬季蓄热、夏季蓄冷，这对提高水槽的利用率，具有一定的经济性。　　（６）其设备及控制方式与常规空调系统相似，技术要求低，维修方便，无需特殊的技术培训。

　　与冰蓄冷空调系统相比，水蓄冷空调系统的优点：ａ．无需其它专门设备。因水蓄冷是利用水的温差进行蓄冷，可直接与常规空调系统匹配，而冰蓄冷系统不能直接与常规空调系统匹配。ｂ．水蓄冷系统可以实现蓄热和蓄冷的双重功能，而冰蓄冷系统只能蓄冷。ｃ．水蓄冷系统只能储存水的显热，不能储存潜热，因此需要较大体积的蓄冷槽，而冰蓄冷系统中的蓄冰设备的体积相对小些。但水蓄冷系统中的蓄冷槽可以利用原有的消防水池、蓄水设施或建筑物地下室等。

　　二、水蓄冷系统的不足

　　（１）水蓄冷密度低，需要较大的储存空间，使用时受到空间条件的。

　　（２）蓄冷槽体积较大，表面散热损失也相应增加，需要增加保温层。

　　（３）蓄冷槽内不同温度的冷冻水容易混合，会影响蓄冷效率，使蓄存的冷冻水可用能量减少。

　　（４）开放式蓄冷槽内的水与空气接触易滋生菌藻，管路易锈蚀，需增加水处理费用。　　三、水蓄冷系统结构与原理

　　在水蓄冷系统中，水蓄冷槽作为蓄冷设备很重要，它的结构形式应能防止所蓄冷水与回流热水的混合。水蓄冷槽的蓄冷方法有很多种，目前常采用自然分层蓄冷、多槽式蓄冷、迷宫式蓄冷和隔膜式蓄冷。其中自然分层蓄冷方法最简单、有效，是保证水蓄冷系统最为经济和高效的方法。若设计合理，蓄冷效率可以达到８５％～９５％。

　　水蓄冷槽中，自然分层蓄冷使用比较广泛，这里只谈谈自然分层中的隔板式分层蓄冷。其系统如图１所示。

５℃

１５℃

图１　隔离式分层蓄冷槽

　　该方法是将一个大蓄水槽用隔板分隔成几个相互连通的分格，形成蓄冷槽的串联形式。蓄冷时，冷水从第一个蓄冷槽的底部入口进入槽中，顶部溢流的温水送至第二个槽的底部入口，依此类推，最终所有的蓄冷槽中

2004.No.9・月刊　　40

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均为冷水。放冷运行时，回流温水从蓄冷槽下部进入，循环系统，利用原消防水池经隔热保温处理后成为蓄冷由隔板导流从上部进入蓄冷槽，冷水则从蓄冷槽上部流出供冷。隔板与槽底间的空隙和与水面的空隙起到散流器的作用，在隔板的作用下，所有的槽中均为温水在上、冷水在下，可以利用水温不同产生的密度差来防止冷温水混合。

　　水蓄冷系统很适合改造工程，可以利用原空调系统已有的机房设备，不增添制冷主机、冷却水泵和冷冻水泵，可借助于冷冻水泵来蓄冷和供冷。如机房原冷冻水泵安装高度大于冷冻水蓄水池水位线（即消防水池水面），应再配备一台水泵，装在消防水泵房内低于水池水位的地方，以满足蓄冷水池的蓄、供冷冻水的需要，且不会减弱水池的消防功能。该系统如图２所示。

１．制冷机组；２．门厅、商场、低层客房末端装置；３．高层客房末端装置；４．二次冷冻水泵；５．一次冷冻水泵；

６．蓄、供冷水装置；７．蓄冷水池

图２　水蓄冷空调系统流程图

　　四、水蓄冷系统的运行

　　如图２所示，点划线框内是原空调冷冻机房冷冻水

水池，加装蓄、供冷水泵，与原系统连接的管线上装设相应的阀门，即可成为水蓄冷空调系统。如原冷冻机房水泵安装位置低于水池水位，则可取消蓄、供冷水泵，以一次冷冻水泵完成蓄、供给冷冻水循环。　　该系统主要有三种运行工况，具体如下：　　１．原主机直接制冷空调

　　该工况必须关闭蓄冷系统的阀门ＺＦ１、ＺＦ４、ＺＦ５、ＺＦ６及停止运行蓄、供冷水泵６，按图２中框内原空调冷冻机房冷冻水循环系统的制冷空调工况运行。　　２．蓄冷运行

　　该工况应开启原系统Ｆ１～Ｆ４阀门，关闭Ｆ５、Ｆ６阀门；停止运行一次冷冻水泵５及关闭其相应的阀门Ｆ７、Ｆ８；停止运行二次冷冻水泵４；开启阀门ＺＦ１、ＺＦ３、ＺＦ５、ＪＦ１；关闭阀门ＺＦ２、ＺＦ４、ＺＦ６；开启蓄、供冷冻水泵６和制冷机组１，系统便进入蓄冷工况运行。　　３．供冷运行

　　该工况应开启原系统Ｆ５、Ｆ６阀门；停止运行一次冷冻水泵５及关闭其相应阀门Ｆ７、Ｆ８；开启阀门ＪＦ１、ＺＦ２、ＺＦ４、ＺＦ６；关闭阀门ＺＦ１、ＺＦ３、ＺＦ５；开启蓄、

供冷水泵６和二次冷冻水泵４；制冷机组１处于停止运行状态，则系统便进入由蓄冷水池７供冷循环工况运行。　　这种系统的特点：利用原消防水池改建成蓄冷水池，节省机房用地、节省改造费用；利用原空调冷冻机房设备，蓄冷工况时，两台制冷主机全部满载工作，充分发挥了机房设备的效率。供冷工况时，制冷机组停止运行，处于休息、保养状态。■