水蓄冷系统
水蓄冷技术概述1
水蓄冷罐的串联形式
数据中心应用中，水蓄冷罐串联接入一般是用于空调系统的容灾备份， 蓄冷罐内的冷水持续流动以保证随时保有备用蓄冷量供应，蓄冷罐通 常采用承பைடு நூலகம்闭式罐形式。
水蓄冷罐的并联形式
在并联接入中，蓄冷罐既作为冷机的负荷端 （蓄冷模式），也作为末端负荷的供冷源（放 冷模式），根据不同状况切换，如下三页所示。
水蓄冷系统 大 4~6℃ 较低 较低 可利用现有系统冷源 技术要求低，运行费用较低 较高 可结合消防水池等现有建筑空间一 并使用，冬天可以作为蓄热系统使用
水蓄冷相比冰蓄冷在数据中心运用中的优势
水蓄冷系统可与原空调系统“无缝”连接，无需再额外配置蓄冷冷源或对 原系统用冷水机组进行调整； 水蓄冷系统的冷水温度与原系统的空调冷水温度相近，可考虑直接使用， 不需设额外的设备对冷水温度进行调整； 水蓄冷系统控制简单，运行安全可靠； 在出现紧急状况可及时投入使用，即可以考虑兼作容灾备份冷源使用。
实施水蓄冷的基本条件
水蓄冷和冰蓄冷的对比
项目 蓄冷槽容积 冷机冷冻水出水温度 冷机耗电 蓄冷系统初投资 蓄冷冷源 设计及运行 制冷性能系数COP 其他用途
冰蓄冷系统 小（仅为水蓄冷槽的10%~35%） 1~3℃ 较高 较高 需要能独立运行的制冰机组或双工况冷机 技术要求高，运行费用较高 低（比水蓄冷低10%~20%） 无
水蓄冷储水形式
迷宫式储水及其水路图
多水罐/水槽式储水
隔板法：类似自然分层式储水法， 在蓄水罐内部安装一个活动的柔性 膈膜或一个可移动的刚性隔板来实 现冷热水的分离，通常隔膜或隔板 为水平布置。这样的蓄水罐可以不 用散流器，但隔膜或隔板的初投资 和运行维护费用与散流器相比并不 占优势。
自然分层式储水法
水蓄冷的工作原理
水蓄冷的工作原理水蓄冷，也称水体蓄冷或水储冷)，是指通过将冷水存放于水箱等设施中，再利用水箱的大容积、面积和水的比热、密度等优点，以调节室内温度的一种节能环保技术。
水蓄冷技术可以有效降低冷却负荷，减小空调系统的功率，降低空调系统的能耗，实现节能减排的目的。
工作原理水蓄冷系统主要由储水罐、水泵、冷却器、空气处理机等组成。
其工作原理如下：1.利用低峰期的夜间或周末等时段，以低电价电能，使用制冷机组，将水温降至2℃～4℃，并将其存放于储水罐中。
2.白天高峰期，将储水罐中的冷水通过水泵输送至冷却器中，使空气处理机吸入冷水，并经过冷却器的水帘式蒸发器进行空气冷却。
同时，空气处理机通过送风系统将冷却后的空气送入室内，形成凉爽的室内环境。
3.最后，冷却过的水再回流至储水罐中，等候下一个冷水储存周期的来临。
水蓄冷技术的优势1.降低空调系统的功率，缓解电力不足的压力。
2.节约能源，缩短能源回收期，具有较高的经济效益。
3.降低室内湿度与温度，营造舒适的工作和生活环境。
4.对于高层建筑的空气处理，其效果更佳，且能够节省空间。
5.可以与其他节能设备相结合，如太阳能板、地源热泵等，增强综合效益。
水蓄冷技术的应用目前，水蓄冷技术已被广泛应用于办公楼、购物中心、超市、酒店、医院、厂房等多个领域，成为节约能源的一项重要措施。
在未来，水蓄冷技术也将成为建筑节能领域的发展方向之一，提高空调效率，降低空调能耗，同时实现可持续发展，节能减排。
结语水蓄冷技术是以水体为冷源，以调节室内温度的一种节能环保技术。
其工作原理简单易懂，应用广泛。
此外，水蓄冷技术还具有较高的经济效益和环境优势，未来更是随着节能技术的迅速发展而得到迅速普及和发展。
水蓄冷与冰蓄冷的比较
八、水蓄冷与冰蓄冷的比较一. 水蓄冷与冰蓄冷比较将水蓄冷与冰蓄冷进行比较，这二种蓄冷方式的最大不同就是水蓄冷是利用水的温度变化（显热变化）进行蓄冷，而冰蓄冷利用水的相态变化（相变所需的潜热）进行蓄冷。
因此，冰、水蓄冷系统在下列方面发生了变化。
（1）蓄冷系统制冷机的容量从冰蓄冷简介中知道：冰蓄冷制冷机组蓄冷工况下的制冷能力系数C f为0.6～0.65（制冰温度为-6℃时），其制冷能力比制冷机组在空调工况低了0.4～0.35，也就是说冰蓄冷在希望利用蓄冷系统减少制冷机组容量的愿望很难实现。
而水蓄冷就不存在这一问题。
（2）蓄冷装置的蓄冷密度从冰蓄冷与水蓄冷的简介中知道：冰蓄冷槽的蓄冷密度为（40～50kW /m3），蓄冷水池的蓄冷密度为（7～11.6kW /m3）。
冰蓄冷槽的蓄冷密度是蓄冷水池蓄冷密度的5倍左右。
这里要说明一下，就是关于水蓄冷与冰蓄冷的占地问题。
通常在人们的心目中，一说起水蓄冷，就有水池容积大，要占用大块地方。
其实这是一种错觉。
产生这一错觉的原因是：以为冰蓄冷利用的是水的潜热，而物态变化的热潜热是比较大的（往往人们对凝固热不太熟悉，又经常与汽化热来衡量），认为蓄冰槽内冰的容积比例可为1，因此，远远夸大了蓄冰槽蓄冷密度。
而实际上蓄冰槽的蓄冷密度仅是蓄冷水池蓄冷密度的5倍左右，以目前使用最多的冰盘管为例，冰蓄冷槽需要安装在室内，并要求有一定的安装距离。
我们曾对某一冰蓄冷系统与水蓄冷系统进行比较，如果将蓄冰槽安装的场地全部空间改为蓄冷水池，再加上该建筑物的消防水池，二者的蓄冷能力近乎相当。
（3）蓄冷装置的兼容性水蓄冷系统的蓄冷水池冬季可作为蓄热水池使用，这一点对于热泵运行的制冷系统是特别有用的。
而冰蓄冷系统蓄冰槽则没有此功能。
（4）蓄冷系统的建设投资冰蓄冷与水蓄冷相比，一般来说，水蓄冷系统基本建设投资不高于常规空调系统，而冰蓄冷系统基本建设投资比常规空调系统高出20％以上。
冰蓄冷的缺点：冰蓄冷的用电量高于常规空调20％左右，水蓄冷则可节省制冷用电10％左右。
(完整版)水蓄冷技术概述
开式蓄冷罐的水质保障措施
开式蓄冷水罐虽然与大气接触，但只通过一透气口，与罐外空气接触面很 小，冷冻水中的含氧量变化很小，加上水罐水体量相对于原空调系统的水 量来讲大得多，只要保证初始补水水质合格，以后的水质更容易保持；
最适合自然分层的蓄水罐的形状为直立的平底圆柱体。与立方体或长方体蓄水罐相比，圆柱 体在同样的容量下，蓄冷罐的面积容量比最低，热损失就越小，单位冷量的基建投资就越低。
散流器/布水器的形式
蓄冷罐的设计要素
蓄冷罐的容积V的计算公式为：
V=3600*Q/Δt*ρ*Cp*FOM*av 其中除ρ蓄冷水密度（1000kg/m3）、Cp冷水比热容（4.18kJ/kg*℃）为定值外， 其余均为直接影响蓄冷罐最终容积的变量，如Q蓄冷量（RT）、Δt放冷回水 温度与蓄冷进水温度间的温差、FOM蓄冷罐保温效率、av蓄冷罐容积效率。
自然分层式储水的优势与技术关键
一般来说，自然分层法储水既无迷宫法容易产生用水死区导致蓄冷量减少的问题，也无隔板 法机械活动机构的故障隐患，是最简单、有效和经济的储水方法，如果设计合理，蓄冷效率 可以达到85%-95%。
自然分层式储水的技术关键在于散流器/布水器，将水平稳地引入罐中，依靠密度差而不是 惯性力产生一个沿罐底或罐顶水平分布的重力流，形成一个使冷热水混合作用尽量小、厚度 尽量薄的斜温层，要求通过散流器的进出口水流流速合理，以免造成斜温层的扰动破坏。
即使担心开式蓄冷水罐的水质保持问题，还可以采用氮气密封系统，这种 系统广泛应用于石化行业，用于隔离罐内物质免受大气氧气作用，而且普 遍都是持压罐体，所以应用在我们这种微正压的蓄冷水罐是可行的。
水蓄冷和冰蓄冷选型参考
水蓄冷和冰蓄冷选型参考来源:本站原创时间:2010-6-12 点击数: 826随着现代工业的发展和人民生活水平的提高。
中央空调的应用越来越广泛，其耗电量也越来越大，一些大中城市中央用电量已占其高峰用电量的20%以上，使得电力系统峰谷负荷差加大，电网负荷率下降，电网不得不实行拉闸限电，严重制约着工农业生产，对人们正常的生活带来不少影响。
解决该问题的有效办法之一是应用于蓄冷技术，将空调用电从白天高峰期转移到夜间低谷期，均衡城市电网负荷，达到多峰填谷的目的，蓄冷技术的原理，简而言之，是利用夜间电网多余的谷荷电力继续运转制冷机制冷，并以冰的形式储存起来，在白天用电高峰时将冰融化提供空调服务，从而避免中央空调争用高峰电力，最常用的蓄冷方式主要有两大类：冰蓄冷和水蓄冷。
一、冰蓄冷顾名思义蓄冷介质以冰为主，不同的制冰开式，构成不同的蓄冷系统。
蓄冷系统的思想通常有两种，完全蓄冷与部分蓄冷。
因为部分蓄冷方式可以削减空调制冷系统高峰耗电量，而且初投资夜间比较低所以目前采用较多，在确定部分负荷蓄冷系统的装置容量时，一般有两种情况，1、空调系统夜间不运行，仅白天运行，或者夜间运行的空调负荷较小，在这种情况下，选择制冷机的最佳平衡计算公式应为qc=Q/（N1+CfN2）Qs=N2Cfqc，式中qc：以空调工况为基点时的制冷机制冷量，kw，Qs：蓄冰槽容量，KWH；N1：白天制冷主机在空调工况下的运行小时数，由于白天制冷机不一空均为满载运行，计算时该值可取（0.8-1.0）n. N2：夜间制冷主机在蓄冷工况下的运行小时数。
Cf：冷水机组系数，即冷水机组蓄冰工况制冷能力与空调工况制冷能力的比值，一般活塞式与离心式冷水机组约为0.65，螺杆式冷水机组约为0.7.它取决于工况的温度条件和机组型号。
根据这个公式，我们结合具体的工程，就可得出应配置的冷水机组的制冷能力与蓄冰槽容量。
2、空调系统部分夜间运行，而且所需的冷负荷比较大。
在这种情况下，我样一般以夜间所需的冷负荷为依据。
水蓄冷系统原理图
台
3
2用1备
6
钢制蓄冷罐
V=3000m3，含布水系统、保温。
台
1
7
二次泵
Q=325m3/h, H=30mH2O，N=45kW
台
3
2用1备
蓄冷系统原理图
由 Autodesk 教育版产品制作
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
备注
1
制冷主机
800RT
台
2
2
冷冻水泵（兼蓄冷泵）
Q=350m3/h, H=22mH2O，N=37kW
台
3
2用1备
3
冷却水泵
Q=600m3/h, H=20mH2O，N=45kW
台
3
2用1备
4
冷却塔
Q=600m3/h,N=22kW
台
2
5
放冷水泵
Q=300m3/h, H=30mH2O，N=37kW
由 Autodesk 教育版产品制作
系统工况转换表
空调制冷（供、放冷）系统工况转换表
工况
运 行 模 式
DV1
DV2
DV3
DV4
DV5
工况1
冷水机组单独供冷模式
开
开
关
关
开
工况2
冷水机组蓄冷模式
开
开
关
开
关
工况3
冷水机组与水罐联合供冷模式
开
开
关
开
开
工况4
水罐单独供冷模式
开
关
关
开
关
工况5
主
关
工况6
斜温层利用
开
调节
调节
水蓄冷
3. 散流器的布置要求
(1) 散流器及其干支管应尽可能对称布置，以确保： ✓ 散流器单位长度的水流量相等，水流速均匀，不引起槽内水
平方向的扰动 ✓ 在各种负荷情况下，散流器接管上任意点的压力恒等
（2）散流器的开口方向应当尽可能减少进水对槽内水的扰动 ✓ 顶部散流器开口向上，避免有直接向下冲击斜温层的动量 ✓ 底部散流器开口向下，避免有直接向上冲击斜温层的动量 ✓ 散流器开口一般为90~120o
上下散流器使水缓慢地流入和流出水槽， 以尽量减少紊流和扰乱斜温层。
水蓄冷系统和特性曲线
释冷过程：当斜温层开始被下部散流器抽出，释冷过程接近结束，C、A水 温依次上升，温度升高的程度取决于斜温层的质量，与散流器设计和罐 内罐壁的传热有关。
蓄冷过程：当斜温层上升至上部散流器时，出水温度逐渐下降
蓄冷效率/完善度（figure of merit, FOM）定义为蓄冷槽实际释 冷量与蓄冷槽理论可用蓄冷量之比。
缺点：
槽表面积与容积之比偏高，蓄冷的热损失增加，蓄冷下降。 有热水从底部进入或冷水从顶部进入现象，因浮力造成混乱。 流速过高，产生旋涡，导致水流扰动和冷热水混合。 流速过低，形成死区，降低系统容量。
四、隔膜式蓄冷
采用活动的柔性隔膜或可移动的刚性隔板，来上下分 离冷热水，蓄冷效率较高。
第三节 水蓄冷罐设计
散流器开口长度：水流进入蓄冷槽时开口的有效长度。 H型和八边型散流器，当直管上开口等间距时，有效长度应为所
有开口的总长度。
q Re* v LQ Q
q Re* v
h
[
g
(
(q /
i
Fr)2
a) /
/3
a
水蓄冷简介
1、水蓄冷空调原理水蓄冷技术是将夜间电网多余的谷段电力与水的显热相结合来蓄冷，并在白天用电高峰时段使用蓄藏的低温冷冻水提供空调用冷。
即空调主机晚上谷段电价制冷通过蓄冷槽蓄冷，高峰电价时段空调主机尽量不开机，为电网“移峰填谷”而节约电费支出。
2、实施目的通过实施水蓄冷空调工程，取得国家电力部门的相关优惠电价政策（见下表），在实际的“谷制峰用”中，节约大量的空调电费，降低贵公司的运行成本。
大工业用电峰谷电价表从2005年6月1日抄见电量起执行二、电力优惠政策针对广东省目前电力供求紧张的形势，为充分运用电价政策引导电力用户移峰填谷，缓解电力供求矛盾，根据国家有关电价政策，结合我省实际，施行了分时段的电价，常规空调其电价为：高峰段1.0189元/度，平段0.6526元/度，谷段0.3368元/度。
3、水蓄冷中央空调的优点采用蓄冷空调系统后，可以将原常规系统中设计运行8小时或10小时的制冷机组压缩容量35-45%，在电网后半夜低谷时间（低电价）开机，将冷量以冷冻水的方式蓄存起来，在电网高峰用电（高价电）时间内，制冷机组停机或者满足部分空调负荷，其余部分用蓄存的冷量来满足，从而达到"削峰填谷"，均衡用电及降低电力设备容量的目的。
水蓄冷空调具有以下优点：A、节省新装用户的空调系统初投资（1）节省空调制冷系统投资制冷系统（包括冷却塔等辅机）的容量按日平均负荷选择即可，无需再按冷耗峰值配制。
用于宾馆、公寓，机电设施容量减少20-30%，用于办公楼、大厦及单班制企业，减少50-60%。
所节省的基建投资及电力增容费，足以补偿蓄冷设施之所需并有较大结余。
（湖北省中医医院采取3台1300KW冷水机组满足住院4.3万平米的面积，比原设计减少一台1300KW冷水机组（2）节省电力投资设备容量减少，所需输电和变电设备的容量也相应减少，电力报装费用及电力设备投资降低。
实现“小马拉大车”，在扩建面积不大的建筑中，可不增设主机，仅增设空调末段设备，即可保证新建建筑的空调功能和要求。
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水蓄冷系统自然分层储水池布水系统设计
一、工程概况
本工程位于四川省成都市的一套错峰运行热回收空调系统，蓄水池采用的是现浇钢筋混凝土水池，形状为方形。
二、蓄冷形式的选择
考虑经济适用性能以及建造施工难度，本蓄冷系统采用自然分层水蓄冷形式。
三、蓄冷池布水系统的设置
自然分层系统主要是利用冷热水密度的不同，使温度低的冷水向下运动，温度高的热水向上运动，从而实现冷热水的分层。
从热力学原理我们可以知道，两个温度不同的物体放在一起它们之间会有热传递，我们的蓄冷池水层也一样，会在冷热水层中间形成一个温度过度层，我们叫它斜温层，这个斜温层一方面会把我们的冷水冷量传递给热水（由于传递速率不大，冷量流失不多），另一方面又能起到一个冷热区域隔离的作用，因此蓄冷效果的好坏直接受到斜温层的影响，斜温层越稳定，那么我们的冷热区域热量混合就越少，所以自然分层蓄水池的关键是在冷热水层间建立稳定的斜温层。
1、布水管路系统的形式选择
本工程的储水池为方形，根据国内外实际运行经验，选择H型布管形式更加有效，因此我方对本工程也采用H型的布管形式，如下图所示：
布水器分为上下两层，上部为热水的进出口，下部为冷水的进出口，为了防止有压水扰动斜温层，冷水布水器的出水孔设置在管道的下部，热水布水器的出水孔设置在管道的上部，出水孔的宽度一般控制在管道圆周的90°—120°范围内，如下图所示：
冷水出水孔热水出水口
2、布水器的设计计算
由于蓄冷系统的冷热水温度相差不大，通常小于20℃，所以水的密度差不大，形成的斜温层不是很稳定，因此要求布水器出口的水流速度足够小，以免造成对斜温层的扰动破坏，那么我们就需要一个适当的Fr 数以及Re 数，来保证斜温层的稳定，根据国内外经验，要保证维持稳定的斜温层，Fr ≤2,Re=(240—280)，具体的计算式及各参数的含义如下： Fr=[]2/)21(g /ρρρ-h L Q
其中Q 为进口最大流量，m ³/h ，g 为重力加速度，9.8m/s2，h 为最小进水口高度，m
ρ1为进口水密度，Kg/m ³， ρ2为储水池内水密度，Kg/m ³，L 为布水器的有效长度，m 。
Re=q/v2
其中q 为布水器单位长度的流量，m ³/s;v 为进口水的运行粘度，㎡/s 。
根据我们的需求运行工况，把数据带入以上两式，就可以求出相应的布水管在水池的最小高度h ，以及布水管单位长度上的出水孔个数及出水孔的大小孔径。
3、布水器管径配置计算
根据主机的额定供水量控制水流速度在1.2m/s 查设计手册求出管径。
4、水泵及水—水板式换热器的选择
根据流量及流速控制扬程，进行水泵的选型，板换根据负荷量进行选择。
5、管网的布置根据现场实际情况根据建筑给排水施工图集综合考虑。