水蓄冷技术概述 ppt课件
合集下载
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
水蓄冷技术概述
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。
水蓄冷储水形式
多水罐/水槽式储水 迷宫式储水及其水路图
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。
美观作用外，还
可以一定程度上 掩盖蓄冷罐的功 能性、减轻周边 人员的抵触感
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
常采用承压闭式罐形式。
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
板式换热器的使用
由上一页的计算公式可推算得知，当蓄冷罐一定时，蓄冷量与放冷回水温度与蓄冷
进水温度间的温差成正比关系，而采用板式换热器需要一、二次侧保证一定的温差用
于换热，假设换热器需要温差1℃，那在蓄冷罐温差普遍只有6~7℃的现状下，蓄冷量 将减少约14%；
使用板式换热器的初衷其实是为了保证水质，但开式蓄冷罐的水质也有其他办法可
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，
水蓄冷
开有形状、大小相同， 间距相等的开口缝
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
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
蓄冷蓄热技术PPT精选文档
2.冰蓄冷：潜热蓄冷方式
蓄冷蓄热技术发展前景：
1.20世纪30～60年代，削减空调制冷设备装机 容量为主要目标，适用于教堂、体育馆等；
2. 20世纪70～90年代，转移高峰用电负荷为主 要目标，适用于办公楼、商场等；
3. 20世纪90年代至今，同时提供高品味冷能为 主要目标，适用于研究中心、实验楼、工厂、 学校、医院、居民小区等；
3.空调负荷高峰与电网负荷高峰时段重合， 且在电网低谷时段空调负荷小于电网高峰时 段空调负荷的30％；
4.有避峰限电要求或必须设置应急冷源的场 所；
蓄冷蓄热技术的现状
➢ 国内现状
✓ 台湾：1984年从美国引入，1995年底已有225套 系统，总蓄冷量为200万kWh，转移高峰负荷5.2万 kW； ✓ 大陆：1993年深圳电子科技大厦采用冰球蓄冷系 统正式运行，截至2005年，已建成和在建的系统共 计400余家，转移高峰负荷20万kW。
1.全部或部分转移制冷机组用电时间，可转移高峰负 荷，减缓电力建设，减少电力投资，提高电厂利用 率；
2.制冷设备容量和用电功率小于常规空调系统，可减 少用户配电容量30％～50％；
3.增加蓄冷装置和辅助设备，初投资高于常规系统；
4.利用电网峰谷分时电价差，节省系统运行费用；
5.制冷设备满负荷运行比例增大，提高设备利用率和 运行的灵活性；
➢ 国外现状：
20世纪70年代以来，美国率先采用以作为电力调 峰的有效手段，随后获得较快的发展；
1990年以前日本主要采用水蓄冷，1990～1998 年期间冰蓄冷空调系统增长迅速，预计到2010年可 移峰742万kW。
蓄冷技术分类：
1.水蓄冷：利用3-7°C的低温水进行蓄冷，可 直接与常规系统区配，无需其它专门设备。 其优点是：投资省，维修费用少，管理比较 简单。但由于水的蓄能密度低，只能储存水 的显热，故蓄水槽上地面积大。
蓄冷蓄热技术发展前景：
1.20世纪30～60年代，削减空调制冷设备装机 容量为主要目标，适用于教堂、体育馆等；
2. 20世纪70～90年代，转移高峰用电负荷为主 要目标，适用于办公楼、商场等；
3. 20世纪90年代至今，同时提供高品味冷能为 主要目标，适用于研究中心、实验楼、工厂、 学校、医院、居民小区等；
3.空调负荷高峰与电网负荷高峰时段重合， 且在电网低谷时段空调负荷小于电网高峰时 段空调负荷的30％；
4.有避峰限电要求或必须设置应急冷源的场 所；
蓄冷蓄热技术的现状
➢ 国内现状
✓ 台湾：1984年从美国引入，1995年底已有225套 系统，总蓄冷量为200万kWh，转移高峰负荷5.2万 kW； ✓ 大陆：1993年深圳电子科技大厦采用冰球蓄冷系 统正式运行，截至2005年，已建成和在建的系统共 计400余家，转移高峰负荷20万kW。
1.全部或部分转移制冷机组用电时间，可转移高峰负 荷，减缓电力建设，减少电力投资，提高电厂利用 率；
2.制冷设备容量和用电功率小于常规空调系统，可减 少用户配电容量30％～50％；
3.增加蓄冷装置和辅助设备，初投资高于常规系统；
4.利用电网峰谷分时电价差，节省系统运行费用；
5.制冷设备满负荷运行比例增大，提高设备利用率和 运行的灵活性；
➢ 国外现状：
20世纪70年代以来，美国率先采用以作为电力调 峰的有效手段，随后获得较快的发展；
1990年以前日本主要采用水蓄冷，1990～1998 年期间冰蓄冷空调系统增长迅速，预计到2010年可 移峰742万kW。
蓄冷技术分类：
1.水蓄冷：利用3-7°C的低温水进行蓄冷，可 直接与常规系统区配，无需其它专门设备。 其优点是：投资省，维修费用少，管理比较 简单。但由于水的蓄能密度低，只能储存水 的显热，故蓄水槽上地面积大。
水蓄冷罐图片介绍资料ppt课件
常压型水蓄冷罐的图片
常压型水蓄冷罐的加工图片
承压型蓄冷罐的图片
承压型蓄冷罐的图片
3
22:00 23:00 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00
水蓄冷罐内温度传感器的布置
控制终端蓄冷罐温度梯度显示
控制终端系统运行流程显示
ASHRAE、ASME对蓄冷及罐的设计指导
DESIGN GUIDE FOR COOL THERMAL STROAGE
蓄冷水罐
斜温层
混凝土槽体常用的分配器
辐射散流器[Radial Diffuser]
[DISTRIBUTED NOZZLE DIFFUSER]
水蓄冷罐内温度传感器的数据记录（一共5个传感器）
[℃]
13
12
TE-7A TE-7D
TE-7B TE-7E
TE-7C
11
10
9 8 7 6 5
4
斜温层厚度 = 19 cm
水蓄冷空调系统图示
Water Storage Tank
14 ℃
2-way Valve
Cooling Tower
4℃
(I) Radial diffuser (ii) linear diffuser (iii) distributed nozzle diffuser
3-way Valve
Pump
Chiller 2-way Valve
常压型水蓄冷罐的图片
通用服务管理局 加利福尼亚州 蓄冷量： 12,000RTH 蓄冷体积： 4,000立方米
常压型水蓄冷罐的图片
常压型水蓄冷罐的内部结构图片
常压型水蓄冷罐的内部结构图片
足球场地下钢筋混凝土水池建造
蓄冷技术ppt课件
11
水蓄冷优点
• 投资小，运行可靠，制冷效果好，技术要求低，维护费用少，还可实现大 温差送水和应急冷源，相对于冰蓄冷系统投资大，调试复杂，推广难度较 大的情况来说，水蓄冷具有经济简单的特点。
• 可以使用常规的冷水机组，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，设备的选择性和可用性范围广。
4
水蓄能（水蓄冷+水蓄热）
• 水蓄能空调技术原理 • 所谓蓄能空调，就是将电网负荷低谷期（如夜晚
）的电力用于制冷或者制热，通过利用蓄能介质 将冷（热）量储蓄起来，在电网负荷高峰期（如 白天），再将冷热量释放出来用于建筑物的空调 末端，以承担高峰期空调所需的全部或者部分负 荷。通过采用这种蓄能技术能够实现削峰填谷， 是缓解电力建设和新增用电矛盾的有效途径之一 。
16
蓄冰装置的分类
• 1、 按是否使用载冷剂可分为制冷剂直接蒸发式 和载冷剂循环式。
• 2、 按结冰方式不同分为静态制冰和动态制冰 • 3、 按融冰方式不同分为内融冰、外融冰、内外
同时融冰。 • 4、 按制冷剂流程不同分为密闭式和开放式。 • 5、 按蓄冰形式不同分为不完全冰结式、完全冰
结式、制冰滑落式、封装容器式（包括冰球式） 、冰泥式。
筑负荷较小的工程； • 逐时负荷的峰谷悬殊，使用常规系统会导致装机容量过大
，且大部分时间处于部分负荷下运行的工程； • 电力容量或电力供应受到限制的空调工程； • 要求部分时段备用制冷量的空调工程； • 要求提供低温冷水，或要求采用低温送风的空调工程； • 区域性集中供冷、热的采暖供冷工程。
14
冰蓄冷
9
水蓄冷方法
• 隔板法：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。
水蓄冷优点
• 投资小，运行可靠，制冷效果好，技术要求低，维护费用少，还可实现大 温差送水和应急冷源，相对于冰蓄冷系统投资大，调试复杂，推广难度较 大的情况来说，水蓄冷具有经济简单的特点。
• 可以使用常规的冷水机组，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，设备的选择性和可用性范围广。
4
水蓄能（水蓄冷+水蓄热）
• 水蓄能空调技术原理 • 所谓蓄能空调，就是将电网负荷低谷期（如夜晚
）的电力用于制冷或者制热，通过利用蓄能介质 将冷（热）量储蓄起来，在电网负荷高峰期（如 白天），再将冷热量释放出来用于建筑物的空调 末端，以承担高峰期空调所需的全部或者部分负 荷。通过采用这种蓄能技术能够实现削峰填谷， 是缓解电力建设和新增用电矛盾的有效途径之一 。
16
蓄冰装置的分类
• 1、 按是否使用载冷剂可分为制冷剂直接蒸发式 和载冷剂循环式。
• 2、 按结冰方式不同分为静态制冰和动态制冰 • 3、 按融冰方式不同分为内融冰、外融冰、内外
同时融冰。 • 4、 按制冷剂流程不同分为密闭式和开放式。 • 5、 按蓄冰形式不同分为不完全冰结式、完全冰
结式、制冰滑落式、封装容器式（包括冰球式） 、冰泥式。
筑负荷较小的工程； • 逐时负荷的峰谷悬殊，使用常规系统会导致装机容量过大
，且大部分时间处于部分负荷下运行的工程； • 电力容量或电力供应受到限制的空调工程； • 要求部分时段备用制冷量的空调工程； • 要求提供低温冷水，或要求采用低温送风的空调工程； • 区域性集中供冷、热的采暖供冷工程。
14
冰蓄冷
9
水蓄冷方法
• 隔板法：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。
水蓄冷
三、迷宫式蓄冷
优点：由多个小槽组 成，且有隔板隔离， 能较好地防止冷热 水混合，对不同温 度的冷热水分离效 果较好。
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。
2. 散流器的结构形式，应采用对称自平衡的布置方式
(1) 水平缝口式散流器
（2）圆盘辐射型散流器 ）
自分配管进入盘中的水通过盘间隙， 自分配管进入盘中的水通过盘间隙，呈水平径向辐射状进入蓄 水槽，使水在蓄水槽内均匀分配。此类散流器的Re值偏高 值偏高， 水槽，使水在蓄水槽内均匀分配。此类散流器的 值偏高， 可通过增加散流器数量来降低Re值 可通过增加散流器数量来降低 值。
q = Re* v Q Q = L= q Re* v
(q / Fr ) 2 / 3 h= [ g ( ρ i − ρ a ) / ρ a ]1/ 3
P14
Q，not q
第四节
水蓄冷空调系统的构成
一、简单水蓄冷空调系统 二、换热器间接供冷式水蓄冷空调系统 三、压力控制直接供冷式水蓄冷空调系统
一、简单水蓄冷空调系统
4、蓄冷罐防水保温
槽底、槽壁绝热。 保温：减少冷损失，防止槽表面结露，防止温度 变化产生的压力使槽损坏。
防水：保温材料防水，防地下水渗入保温层。
三、水蓄冷罐散流器设计
散流器对蓄冷罐的蓄冷效率有显著影响，好的散流器 可实现较佳的分层效果和稳定的斜温层。 散流器的作用：使水流以密度流形式缓慢进入，减少 对储存水的冲击，促使斜温层的形成，减少可能的混 合作用对斜温层的破坏。 斜温层与散流器的关系：
保定未来石项目水蓄冷方案ppt课件
❖ 此项目白天工作时间冷负荷较高，但是在夜间电价低谷时段负 荷较小。根据项目的实际情况，采用水蓄冷方案在夜间蓄冷， 在白天电力高峰期可以使用蓄冷槽内储存的冷量，减少主机的 运行时间。
❖ 水蓄冷系统里有800m3蓄能槽，经测算，每制冷季可节约运行 费19.55万元。
当地电价政策
为鼓励调峰用电，充分利用现有的电力资源，河北省 保定市现实行的峰谷分时电价表如下：
并联蓄冷。
蓄冷方案分析
❖ 夏季空调供冷期按每年150天来计算。
夏季蓄冷空调系统年运行费用
天数（天） 天运行电费（元）
100%负荷运行
15
63452
75%负荷运行
75
46866
50%负荷运行
45
32583
25%负荷运行
15
16341
总计
150
159242
电费（万元） 95.18 351.49 146.62 24.51 617.81
佩尔优能源站（3+1）解决方案
佩尔优是由中兴能源投资的高新技术企业。 佩尔优拥有先进的技术优势及蓄能方面发明专利。 佩尔优拥有多个能源站项目合同管理经验。
佩尔优入选工信部推荐的节能服务公司名单第一批。 佩尔优入选国家发改委、财政部备案的节能服务公司名单第一批。
成功案例:上海浦东国际机场---能源中心
双蓄 0.4456 0.4381 0.4331
蓄冷方案分析
❖ 蓄冷分析 ❖ 本项目的夏季峰值冷负荷出现在设计日的15:00左右。
蓄冷方案分析
❖ 设计日（100%、75%负荷）时的运行策略： ❖ 在夜间的电力低谷时段（22：00-05：00）使用蓄能主机
并联蓄冷。
蓄冷方案分析
❖ 设计日（50%、25%负荷）时的运行策略： ❖ 在夜间的电力低谷时段（22：00-05：00）使用蓄能主机
❖ 水蓄冷系统里有800m3蓄能槽，经测算，每制冷季可节约运行 费19.55万元。
当地电价政策
为鼓励调峰用电，充分利用现有的电力资源，河北省 保定市现实行的峰谷分时电价表如下：
并联蓄冷。
蓄冷方案分析
❖ 夏季空调供冷期按每年150天来计算。
夏季蓄冷空调系统年运行费用
天数（天） 天运行电费（元）
100%负荷运行
15
63452
75%负荷运行
75
46866
50%负荷运行
45
32583
25%负荷运行
15
16341
总计
150
159242
电费（万元） 95.18 351.49 146.62 24.51 617.81
佩尔优能源站（3+1）解决方案
佩尔优是由中兴能源投资的高新技术企业。 佩尔优拥有先进的技术优势及蓄能方面发明专利。 佩尔优拥有多个能源站项目合同管理经验。
佩尔优入选工信部推荐的节能服务公司名单第一批。 佩尔优入选国家发改委、财政部备案的节能服务公司名单第一批。
成功案例:上海浦东国际机场---能源中心
双蓄 0.4456 0.4381 0.4331
蓄冷方案分析
❖ 蓄冷分析 ❖ 本项目的夏季峰值冷负荷出现在设计日的15:00左右。
蓄冷方案分析
❖ 设计日（100%、75%负荷）时的运行策略： ❖ 在夜间的电力低谷时段（22：00-05：00）使用蓄能主机
并联蓄冷。
蓄冷方案分析
❖ 设计日（50%、25%负荷）时的运行策略： ❖ 在夜间的电力低谷时段（22：00-05：00）使用蓄能主机
劳特斯水蓄冷PPT
大温差水蓄冷节能 中央空调系统介绍
1
1.水蓄冷的概念
水蓄冷技术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。
2
2.水蓄冷的起源及应用现状
1938年东日会馆水蓄冷槽的建立标志着水蓄冷技术应用 的诞生。经过半个多世纪，水蓄冷设计和运行控制技术已经 较为成熟。20世纪末，为了使水蓄冷技术更趋经济高效，提 高与其它空调系统的竞争力，日本的大型电力会社开始尝试 大温差型水蓄冷空调系统，通过扩大水蓄冷槽的蓄冷温差， 达到增加蓄冷量，减小水蓄冷槽体积，提高空调系统效率。 在国内随着人们对于水蓄冷技术的逐步认识以及分时电价的 峰谷比价逐年增大，水蓄冷空调的经济效益已日趋显现。
21
7.与常规空调就增加 减少电量环节说明
增加的部分：
❖ 晚上蓄冷时，蒸发温度较低，增加了用电量(4~5%) ❖ 能源的二次转换增加了部分用电量(8-10%)
减少的部分：
❖ 晚上蓄冷时，室外温度比较低，减少用电量(4~6%) ❖ 过渡季节可以解决“大马拉小车”的情况(15%以上）
22
23
1. 实际案例介绍
19
6.与冰蓄冷系统比较——缺点
❖ 实际案例中，由于冰蓄冷的蓄冷设备一般在多个 蓄冷槽内实现，设备之间需留有检修通道及开盖 距离，而且冰槽内有乙二醇及预留结冰时膨胀空 间，冰蓄冷的蓄水（冰）有效空间一般只是实际 占用空间的一小部分；大温差水蓄冷系统在一个 蓄冷槽内完成全部蓄冷和放冷过程，占用空间绝 大部分是有效的蓄冷空间。具体已投运的项目表 明，大温差水蓄冷的实际占用空间只略大于冰蓄 冷的实际占用空间。
❖ 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下降。
1
1.水蓄冷的概念
水蓄冷技术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。
2
2.水蓄冷的起源及应用现状
1938年东日会馆水蓄冷槽的建立标志着水蓄冷技术应用 的诞生。经过半个多世纪，水蓄冷设计和运行控制技术已经 较为成熟。20世纪末，为了使水蓄冷技术更趋经济高效，提 高与其它空调系统的竞争力，日本的大型电力会社开始尝试 大温差型水蓄冷空调系统，通过扩大水蓄冷槽的蓄冷温差， 达到增加蓄冷量，减小水蓄冷槽体积，提高空调系统效率。 在国内随着人们对于水蓄冷技术的逐步认识以及分时电价的 峰谷比价逐年增大，水蓄冷空调的经济效益已日趋显现。
21
7.与常规空调就增加 减少电量环节说明
增加的部分：
❖ 晚上蓄冷时，蒸发温度较低，增加了用电量(4~5%) ❖ 能源的二次转换增加了部分用电量(8-10%)
减少的部分：
❖ 晚上蓄冷时，室外温度比较低，减少用电量(4~6%) ❖ 过渡季节可以解决“大马拉小车”的情况(15%以上）
22
23
1. 实际案例介绍
19
6.与冰蓄冷系统比较——缺点
❖ 实际案例中，由于冰蓄冷的蓄冷设备一般在多个 蓄冷槽内实现，设备之间需留有检修通道及开盖 距离，而且冰槽内有乙二醇及预留结冰时膨胀空 间，冰蓄冷的蓄水（冰）有效空间一般只是实际 占用空间的一小部分；大温差水蓄冷系统在一个 蓄冷槽内完成全部蓄冷和放冷过程，占用空间绝 大部分是有效的蓄冷空间。具体已投运的项目表 明，大温差水蓄冷的实际占用空间只略大于冰蓄 冷的实际占用空间。
❖ 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下降。
自然分层水蓄冷技术
自然分层水蓄冷技术华东工业大学能源工程研究所殷亮* 刘道平*200093 上海市军工路516号28号信箱1、水蓄冷的方法水蓄冷是利用水的显热实现冷量的储存。
因此，一个设计合理的蓄冷系统应通过维持尽可能大的蓄水温差并防止冷水与热水的混合来获得最大的蓄冷效率。
在水蓄冷技术中，关键问题是蓄冷罐的结构形式应能防止所蓄冷水与回流热水的混合。
为实现这一目的，目前常用的有以下几种方法：1.1多蓄水罐方法。
将冷水的热水分别储存在不同的罐中，以保证送至负荷侧的冷水温度维持不变，多个蓄水罐有不同的连接方式，一种是空罐方式。
如图1a，它保持蓄水罐系统中总有一个罐在蓄冷或放冷循环开始时是空的。
随着蓄冷或放冷的进行，各罐依次倒空。
另一种连接方式是将多个罐串联连接或将一个蓄水罐分隔成几个相互连通的分格。
如图1b，图中示出蓄冷时的水流方向。
蓄冷时，冷水从第一个蓄水罐的底部入口进入罐中，顶部溢流的热水送至第二个罐的底部入口，依次类推，最终所有的罐中均为冷水；放冷时，水流动方向相反，冷水由第一个罐的底部流出。
回流热水从最后一个罐的顶部送入。
由于在所有的罐中均为热水在上、冷水在下，利用水温不同产生的密度差就可防止冷热水混合。
多罐系统在运行时其个别蓄水罐可以从系统中分离出来进行检修维护，但系统的管路和控制较复杂，初投资和运行维护费作较高。
1.2迷宫法。
采用隔板把水蓄水槽分成很多个单元格，水流按照设计的路线依次流过每个单元格。
图2所示为迷宫式蓄水罐中水流的路线。
迷宫法能较好地防止冷热水混合。
但在蓄冷和放冷过程中有一个是热水从底部进口进入或冷水从顶部进口进入。
这样易因浮力造成混合；另外，水的流速过高会导致扰动及冷热水的混合；流速过低会在单元格中形成死区，降低蓄冷系统的容量。
1.3自然分层法。
利用水在不同温度下密度不同而实现自然分层。
系统组成是在常规的制冷系统中加入蓄水罐，如图3a所示。
在蓄冷循环时，制冷设备送来的冷水由底部散流器进入蓄水罐，热水则从顶部排出，罐中水量保持不变。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
18
常规空调系统
运行原理简图
2020/11/29
19
水蓄冷系统夜间
蓄冷运行原理图
2020/11/29
20
水蓄冷系统白天
放冷运行原理图
2020/11/29
21
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。
2020/11/29
10
散流器/布水器的形式
2020/11/29
11
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。
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。
2020/11/29
14
2020/11/29
氮封系统原理图
15
通过在蓄冷罐外 立面采用结构装 饰件，除了起到 美观作用外，还 可以一定程度上 掩盖蓄冷罐的功 能性、减轻周边 人员的抵触感
2020/11/29
16
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 常采用承压闭式罐形式。
2020/11/29
17
水蓄冷罐的并联形式
2020/11/29
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。
水蓄冷技术概述
2014_11_29
2020/11/29
1
技术原理
利用夜间谷段电力的低电价，利用数据中心的冷水机组、冷水循环水泵、 冷却循环水泵等设备的备用机组进行工作，将储水罐中的水制冷到5℃以下， 并在白天电价较高的峰段电力期间将蓄藏的低温冷冻水释放出来供空调系统 制冷使用，对电网来说达到削峰填谷的目的，对数据中心来说达到降低电费 的目的。
2020/11/29
2
2020/11/29
精品资料
3
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你是 否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我笨， 没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
2020/11/29
自然分层式储水法
9
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。
2020/11/29
12
板式换热器的使用
由上一页的计算公式可推算得知，当蓄冷罐一定时，蓄冷量与放冷回水温度与蓄 冷进水温度间的温差成正比关系，而采用板式换热器需要一、二次侧保证一定的 温差用于换热，假设换热器需要温差1℃，那在蓄冷罐温差普遍只有6~7℃的现状 下，蓄冷量将减少约14%；
使用板式换热器的初衷其实是为了保证水质，但开式蓄冷罐的水质也有其他办法 可以解决，因此，建议无需为了水质问题在蓄冷系统配置板式换热器；
2020/11/29
4
实施水蓄冷的基本条件
2020/11/29
5
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
2020/11/29
7
水蓄冷储水形式
迷宫式储水及其水路图
2020/11/29
多水罐/水槽式储水
8
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。
至于如果采用地下水池式冷槽必须使用板式换热器的，或者北方使用了免费冷源 的机房已经使用了板式换热器的，则无需讨论。
2020/11/29
13
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；
水蓄冷统 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
2020/11/29
6
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。
常规空调系统
运行原理简图
2020/11/29
19
水蓄冷系统夜间
蓄冷运行原理图
2020/11/29
20
水蓄冷系统白天
放冷运行原理图
2020/11/29
21
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。
2020/11/29
10
散流器/布水器的形式
2020/11/29
11
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。
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。
2020/11/29
14
2020/11/29
氮封系统原理图
15
通过在蓄冷罐外 立面采用结构装 饰件，除了起到 美观作用外，还 可以一定程度上 掩盖蓄冷罐的功 能性、减轻周边 人员的抵触感
2020/11/29
16
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 常采用承压闭式罐形式。
2020/11/29
17
水蓄冷罐的并联形式
2020/11/29
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。
水蓄冷技术概述
2014_11_29
2020/11/29
1
技术原理
利用夜间谷段电力的低电价，利用数据中心的冷水机组、冷水循环水泵、 冷却循环水泵等设备的备用机组进行工作，将储水罐中的水制冷到5℃以下， 并在白天电价较高的峰段电力期间将蓄藏的低温冷冻水释放出来供空调系统 制冷使用，对电网来说达到削峰填谷的目的，对数据中心来说达到降低电费 的目的。
2020/11/29
2
2020/11/29
精品资料
3
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你是 否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我笨， 没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
2020/11/29
自然分层式储水法
9
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。
2020/11/29
12
板式换热器的使用
由上一页的计算公式可推算得知，当蓄冷罐一定时，蓄冷量与放冷回水温度与蓄 冷进水温度间的温差成正比关系，而采用板式换热器需要一、二次侧保证一定的 温差用于换热，假设换热器需要温差1℃，那在蓄冷罐温差普遍只有6~7℃的现状 下，蓄冷量将减少约14%；
使用板式换热器的初衷其实是为了保证水质，但开式蓄冷罐的水质也有其他办法 可以解决，因此，建议无需为了水质问题在蓄冷系统配置板式换热器；
2020/11/29
4
实施水蓄冷的基本条件
2020/11/29
5
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
2020/11/29
7
水蓄冷储水形式
迷宫式储水及其水路图
2020/11/29
多水罐/水槽式储水
8
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。
至于如果采用地下水池式冷槽必须使用板式换热器的，或者北方使用了免费冷源 的机房已经使用了板式换热器的，则无需讨论。
2020/11/29
13
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；
水蓄冷统 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
2020/11/29
6
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。