研究分析空调水蓄冷技术及工程应用

　　一、空调蓄能技术及其经济效益概述
　　空调蓄能技术是一种最有效地获取分时电价差效益、节省电制冷或电制热运行电费的技术。在国外已经是一项成熟的技术，目前国内正在大面积推广应用。
　　二、水蓄冷中心空调系统
　　蓄冷中心空调系统是将冷量以显热或潜热的形式储存在某种介质中，并在需要时能够从储存冷量的介质中开释出冷量的空调系统。
　　水蓄冷是空调蓄冷的重要方式之一，利用水的显热储存冷量。水蓄冷中心空调系统是用水为介质，将夜间电网多余的谷段电力(低电价时)与水的显热相结合来蓄冷，以低温冷冻水形式储存冷量，并在用电高峰时段(高电价时)使用储存的低温冷冻水来作为冷源的空调系统。
　　三、实施水蓄冷时的基本条件
　　1、有可执行峰谷电价的供电政策或有对蓄能优惠的电价政策。
　　2、以冷冻水为冷源的电制冷空调系统，低电价时段有空余的制冷机组作蓄冷用。
　　3、建筑物中具有可利用的消防水池或可建蓄水池的空间(绿地、露天停车地下，空闲地或可作水池的地下室等)。
　　四、温度分层型水蓄冷原理
　　冷量储存的类型有温度分层型、多水池型、隔膜型或迷宫与多水池折流型等。实践证实，相对其它类型，温度分层型(垂直流向型)最简单有效。
　　温度分层型水蓄冷是利用水在不同温度时密度不同这一物理特性，依靠密度差使温水和冷水之间保持分隔，避免冷水和温水混合造成冷量损失。
　　水在4℃左右时的密度最大，随着水温的升高密度逐渐减小，利用水的这一物理特性，使温度低的水储存于池的下部，温度高的水位于储存于池的上部。
　　设计良好的温度分层型水蓄冷池在上部温水区与下部冷水区之间形成一个热质交换层。一个稳定而厚度小的热质交换层是进步蓄冷效率的关键。
　　为了在蓄水池内垂直方向的横断面上，使水流以重力流或活塞流平稳地在整个断面上均匀地活动并平稳地导进池内(或由池内引出)，在上部温水区与下部冷水区之间形成并保持一个有效的、厚度尽可能小的热质交换层，关键是在蓄水池内的上下部设置相同散水器，以确保水流在进进蓄水池时满足佛雷得(Frande)系数，使得水流均匀分配且扰动最小地进进蓄冷池。散水器的设计及施工是温度分层型水蓄冷的关键技术。
　　五、水蓄冷技术特点
　　1、获取分时供电政策的电价差，“高抛低吸”，大量节省运行电费。
　　2、节约电能
　　A、年总的开机台时数少于常规系统;
　　B、当夜间蓄冷时，气温降低，冷却效果进步，机组处于高效运转，效率可进步6-8%，空调系统总的节电率不低于10%。
　　3、由于夜间已蓄冷，白天在忽然停电时，只需较少的动力驱动水泵和末端空调马达，即可维持空调系统供冷。
　　4、进步了空调的品质，即需即供，供冷速度快。可按需调节供冷量，对供冷量的调节快捷而方便，系统运行稳定、安全。
　　5、适用于空调系统的扩容改造，可不增加制冷机组容量而达到增加供冷量的目的，只需在原系统中添加水蓄冷设备和所需的管路即可，对原有系统没有任何影响。
　　6、对于新装系统，可以减少装机容量，节约机组和配电设施的投资。
　　7、可利用消防水池以及现有的蓄水设施或建筑物地下室等作为蓄冷池。
　　8、蓄冷池可实现蓄热和蓄冷双重用途。
　　9、与常规空调一样，操纵和维修方便，操纵职员无需专门技术培训。
　　系统运行原理说明
　　一、蓄冷过程：蓄冷罐、V13、蓄冷水泵、V12、2号冷水机组、V11、V14、蓄冷罐(V3、V4、V7、V9封闭)
　　二、蓄冷罐放冷过程：蓄冷罐、V14、V9、2号冷冻水循环泵、V5、分水器----集水器、V7、V13、蓄水罐(V11、V12封闭)
　　三、在蓄冷过程中，可以启动1号冷冻循环泵，一号冷水机组可以向用户供冷，蓄冷和主机向用户供冷是两个独立的环路，相互没有影响。
　　四、蓄冷罐与主机联合供冷：在蓄冷放冷时，可以启动1号冷冻循环泵，一号冷水机组联合向用户供冷。
　　11)传感器的故障诊断与报警。12)手/自动切换及现场手动控制。
　　13)历史数据的适时采集与曲线图记录并储存。
　　14)电动阀调节与阀位显示。15)蓄能、放能量的累计。
　　节能案例
　　可口可乐装瓶商生产(东莞)有限公司(水蓄冷用于饮料厂案例)
　　项目概况
　　可口可乐装瓶商生产(东莞)有限公司厂房、宿舍、仓库共占地面积为五万一千一百三十九平方米，建筑面积共四万五千平方米。主要是工艺用冷，24小时供冷，全年供冷天数约为340天。目前制冷站可用配置有158RT×2台，95RT×2台，311RT×2台。预计尖峰负荷为1128RT，冷冻水出水8℃，回水一般为15℃。晚上通过增加一台机组建设水蓄冷系统。
　　水蓄冷改造方案
　　利用新增一套制冷设备(400RT)，新建1个有效容积1170m3的蓄冷水池。水池蓄冷温差为8.3℃(5～13.3℃)，系统最大蓄冷能力为 3200RTh，蓄冷密度约2.74RTH/m3。夜间低谷蓄冷时间为8小时。系统满负荷时，由于夜间所蓄冷量在上午高峰用电时就全部放完，因此在平段用电时再蓄冷7小时用于晚上高峰放冷;在最冷季节低谷蓄冷则可用于高峰和平段放冷。
　　蓄冷池建在机房边的草坪地下，建成后将草坪恢复原状。
　　水蓄冷改造效果
　　项目建设后，每年可以减少95万KWh的高峰用电，增加10.1万KWh平段用电量，增加83万KWh低谷用电量。年节约电费超过60万元，节省率达23.1%。基本上3年内收回本钱。
　　一、空调蓄能技术及其经济效益概述
　　空调蓄能技术是一种最有效地获取分时电价差效益、节省电制冷或电制热运行电费的技术。在国外已经是一项成熟的技术，目前国内正在大面积推广应用。
　　二、水蓄冷中心空调系统
　　蓄冷中心空调系统是将冷量以显热或潜热的形式储存在某种介质中，并在需要时能够从储存冷量的介质中开释出冷量的空调系统。
　　水蓄冷是空调蓄冷的重要方式之一，利用水的显热储存冷量。水蓄冷中心空调系统是用水为介质，将夜间电网多余的谷段电力(低电价时)与水的显热相结合来蓄冷，以低温冷冻水形式储存冷量，并在用电高峰时段(高电价时)使用储存的低温冷冻水来作为冷源的空调系统。
　　三、实施水蓄冷时的基本条件
　　1、有可执行峰谷电价的供电政策或有对蓄能优惠的电价政策。
　　2、以冷冻水为冷源的电制冷空调系统，低电价时段有空余的制冷机组作蓄冷用。
　　3、建筑物中具有可利用的消防水池或可建蓄水池的空间(绿地、露天停车地下，空闲地或可作水池的地下室等)。
　　四、温度分层型水蓄冷原理
　　冷量储存的类型有温度分层型、多水池型、隔膜型或迷宫与多水池折流型等。实践证实，相对其它类型，温度分层型(垂直流向型)最简单有效。
　　温度分层型水蓄冷是利用水在不同温度时密度不同这一物理特性，依靠密度差使温水和冷水之间保持分隔，避免冷水和温水混合造成冷量损失。
　　水在4℃左右时的密度最大，随着水温的升高密度逐渐减小，利用水的这一物理特性，使温度低的水储存于池的下部，温度高的水位于储存于池的上部。
　　设计良好的温度分层型水蓄冷池在上部温水区与下部冷水区之间形成一个热质交换层。一个稳定而厚度小的热质交换层是进步蓄冷效率的关键。
　　为了在蓄水池内垂直方向的横断面上，使水流以重力流或活塞流平稳地在整个断面上均匀地活动并平稳地导进池内(或由池内引出)，在上部温水区与下部冷水区之间形成并保持一个有效的、厚度尽可能小的热质交换层，关键是在蓄水池内的上下部设置相同散水器，以确保水流在进进蓄水池时满足佛雷得(Frande)系数，使得水流均匀分配且扰动最小地进进蓄冷池。散水器的设计及施工是温度分层型水蓄冷的关键技术。
　　五、水蓄冷技术特点
　　1、获取分时供电政策的电价差，“高抛低吸”，大量节省运行电费。
　　2、节约电能
　　A、年总的开机台时数少于常规系统;
　　B、当夜间蓄冷时，气温降低，冷却效果进步，机组处于高效运转，效率可进步6-8%，空调系统总的节电率不低于10%。