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| 【論文】空調水蓄冷技術介紹及具體工程案例分析 |
| （時間:2010-7-15 10:36:07） |
一、空調蓄能技術及其經濟效益概述
空調蓄能技術是一種最有效地獲取分時電價差效益、節省電制冷或電制熱運行電費的技術。在國外已經是一項成熟的技術，目前國內正在大面積推廣應用。
二、水蓄冷中央空調系統
蓄冷中央空調系統是將冷量以顯熱或潛熱的形式儲存在某種介質中，并在需要時能夠從儲存冷量的介質中釋放出冷量的空調系統。水蓄冷是空調蓄冷的重要方式之一，利用水的顯熱儲存冷量。水蓄冷中央空調系統是用水為介質，將夜間電網多余的谷段電力(低電價時)與水的顯熱相結合來蓄冷，以低溫冷凍水形式儲存冷量，并在用電高峰時段(高電價時)使用儲存的低溫冷凍水來作為冷源的空調系統。
三、實施水蓄冷時的基本條件
1、有可執行峰谷電價的供電政策或有對蓄能優惠的電價政策。
2、以冷凍水為冷源的電制冷空調系統，低電價時段有空余的制冷機組作蓄冷用。
3、建筑物中具有可利用的消防水池或可建蓄水池的空間(綠地、露天停車地下，空閑地或可作水池的地下室等)。
四、溫度分層型水蓄冷原理
冷量儲存的類型有溫度分層型、多水池型、隔膜型或迷宮與多水池折流型等。實踐證明，相對其它類型，溫度分層型(垂直流向型)最簡單有效。溫度分層型水蓄冷是利用水在不同溫度時密度不同這一物理特性，依靠密度差使溫水和冷水之間保持分隔，避免冷水和溫水混合造成冷量損失。水在4℃左右時的密度最大，隨著水溫的升高密度逐漸減小，利用水的這一物理特性，使溫度低的水儲存于池的下部，溫度高的水位于儲存于池的上部。
設計良好的溫度分層型水蓄冷池在上部溫水區與下部冷水區之間形成一個熱質交換層。一個穩定而厚度小的熱質交換層是提高蓄冷效率的關鍵。
為了在蓄水池內垂直方向的橫斷面上，使水流以重力流或活塞流平穩地在整個斷面上均勻地流動并平穩地導入池內(或由池內引出)，在上部溫水區與下部冷水區之間形成并保持一個有效的、厚度盡可能小的熱質交換層，關鍵是在蓄水池內的上下部設置相同散水器，以確保水流在進入蓄水池時滿足佛雷得(Frande)系數，使得水流均勻分配且擾動最小地進入蓄冷池。散水器的設計及施工是溫度分層型水蓄冷的關鍵技術。
五、水蓄冷技術特點
1、獲取分時供電政策的電價差，“高拋低吸”，大量節省運行電費。
2、節約電能
A、年總的開機臺時數少于常規系統；
B、當夜間蓄冷時，氣溫降低，冷卻效果提高，機組處于高效運轉，效率可提高6-8%，空調系統總的節電率不低于10%。
3、由于夜間已蓄冷，白天在突然停電時，只需較少的動力驅動水泵和末端空調馬達，即可維持空調系統供冷。
4、提高了空調的品質，即需即供，供冷速度快。可按需調節供冷量，對供冷量的調節快捷而方便，系統運行穩定、安全。
5、適用于空調系統的擴容改造，可不增加制冷機組容量而達到增加供冷量的目的，只需在原系統中添加水蓄冷設備和所需的管路即可，對原有系統沒有任何影響。
6、對于新裝系統，可以減少裝機容量，節約機組和配電設施的投資。
7、可利用消防水池以及現有的蓄水設施或建筑物地下室等作為蓄冷池。
8、蓄冷池可實現蓄熱和蓄冷雙重用途。
9、與常規空調一樣，操作和維修方便，操作人員無需專門技術培訓。
系統運行原理說明：
一、蓄冷過程：蓄冷罐、V13、蓄冷水泵、V12、2號冷水機組、V11、V14、蓄冷罐(V3、V4、V7、V9關閉)。
二、蓄冷罐放冷過程：蓄冷罐、V14、V9、2號冷凍水循環泵、V5、分水器----集水器、V7、V13、蓄水罐(V11、V12關閉)。
三、在蓄冷過程中，可以啟動1號冷凍循環泵，一號冷水機組可以向用戶供冷，蓄冷和主機向用戶供冷是兩個獨立的環路，相互沒有影響。
四、蓄冷罐與主機聯合供冷：在蓄冷放冷時，可以啟動1號冷凍循環泵，一號冷水機組聯合向用戶供冷。
(10)傳感器的故障診斷與報警。
(11)手/自動切換及現場手動控制。
(12)歷史數據的適時采集與曲線圖記錄并儲存。
(13)電動閥調節與閥位顯示。
(14)蓄能、放能量的累計。
節能案例：
可口可樂裝瓶商生產(東莞)有限公司(水蓄冷用于飲料廠案例)
項目概況：
可口可樂裝瓶商生產(東莞)有限公司廠房、宿舍、倉庫共占地面積為五萬一千一百三十九平方米，建筑面積共四萬五千平方米。主要是工藝用冷，24小時供冷，全年供冷天數約為340天。目前制冷站可用配置有158RT×2臺，95RT×2臺，311RT×2臺。預計尖峰負荷為1128RT，冷凍水出水8℃，回水一般為15℃。晚上通過增加一臺機組建設水蓄冷系統。
水蓄冷改造方案：
利用新增一套制冷設備(400RT)，新建1個有效容積1170m3的蓄冷水池。
水池蓄冷溫差為8.3℃(5～13.3℃)，系統最大蓄冷能力為3200RTh，蓄冷密度約2.74RTH/m3。夜間低谷蓄冷時間為8小時。系統滿負荷時，由于夜間所蓄冷量在上午高峰用電時就全部放完，因此在平段用電時再蓄冷7小時用于晚上高峰放冷；在最冷季節低谷蓄冷則可用于高峰和平段放冷。蓄冷池建在機房邊的草坪底下，建成后將草坪恢復原狀。
水蓄冷改造效果：
項目建設后，每年可以減少95萬KWh的高峰用電，增加10.1萬KWh平段用電量，增加83萬KWh低谷用電量。年節約電費超過60萬元，節省率達23.1%。基本上3年內收回成本。
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