水蓄冷、水蓄熱設計及技術分析

隨著建筑工程的不斷發(fā)展，綠色環(huán)保節(jié)能作為一個理念，越來越多的滲透入從技術到應用的各個環(huán)節(jié)中。08奧運工程、2010上海世博會工程都是這一發(fā)展趨勢的豐富體現(xiàn)，環(huán)保節(jié)能理念已經成為建筑工程設計是否優(yōu)質的衡量標準。對應于暖通專業(yè)，這一理念就是降低能耗，提升能效比，充分利用現(xiàn)有資源。水蓄能也是節(jié)能環(huán)保的技術，基于此，本文作者在北京某工廠項目中應用了水蓄能技術，以期達到高效節(jié)能、經濟環(huán)保的效果。

2.水蓄能技術特點：

2.1.經濟性：充分利用國家的分時電價政策，可以大大節(jié)省運行費用。削峰填谷，平衡電網(wǎng)壓力。

2.2.實用性：水蓄能能夠實現(xiàn)水蓄冷和水蓄熱的雙重用途。比較冰蓄冷改變制冷機的工作條件，水蓄冷可以使用常規(guī)冷水機組，保持制冷機的高效率運行；比較冰蓄冷系統(tǒng)對取冷功率有較大的限制，水蓄冷有直接取冷，取冷快的特點；水蓄能初投資省，維修簡單，也可節(jié)省維護保養(yǎng)費用。

2.3.節(jié)能：夏季夜間氣溫較低，冷卻效果好，系統(tǒng)滿負荷運轉時間較多，從而提高冷機的工作效率。

2.4.合理性：①水蓄能可減小制冷設備又可減小電鍋爐的裝機容量和用電容量。從而減少了電力投資費用（包括電力補貼費和變壓器、配電柜等電力設施）。②另外作為備用冷熱源，增加了空調系統(tǒng)的可靠性；也可削峰電。③其中水蓄冷還可結合低溫送水和低溫送風，減少設備的容量，降低設備的噪音。

2.5.環(huán)保：由于白天開的冷機較少，所以噪音很小，而且清潔無污染，操作方便。

3.工程概況

本工程為多層工廠車間及實驗樓，地處門頭溝開發(fā)區(qū)內，建筑面積27000m2，建筑高度23.1m，屬多層廠房建筑。地下一層為蓄能水罐、泵房、制冷制熱機房、變配電室。地上五層，為廠房、實驗室、辦公室、會議、職工活動室等用房。

本工程為多層工業(yè)廠房及實驗樓，具有以下特點：①內部設備發(fā)熱量大；②建筑造型窗墻比大，空調峰值負荷高；③本工程為單班工作制，夜間無負荷。蓄冷時，空調冷負荷峰谷差異與電力供應峰谷差異一致；蓄熱時，蓄熱水溫與室內設計溫度溫差大，水蓄能罐內可蓄熱量大。因此，綜合考慮本工程非常適于采用水蓄能空調系統(tǒng)。

4.冷熱負荷及水蓄能量

4.1本項目中空調夏季總尖峰冷負荷為3094kW。空調夏季集中冷源為設于地下一層的兩臺螺桿式冷水機組，供回水溫度為7 ℃/12℃，與其配合使用的冷凍水泵和冷卻水泵各兩



臺。設計使用兩臺冷機總制冷量1760kW，接合本項目實際情況，采用部分蓄冷（削峰），蓄冷5.5個小時，蓄冷槽蓄冷水4℃，蓄冷量為9453kWh，部分負荷蓄冷率37.9%。蓄冷槽的有效體積為2個508m3(罐體尺寸為高4.8m、直徑12m)。設計日冷負荷如下圖1所示：

圖1水蓄冷空調設計負荷平衡圖

4.2本項目中空調冬季總尖峰熱負荷為2558kW?？照{冬季集中熱源為設于地下一層的兩臺電鍋爐，熱水供回水溫度為60℃/50℃，考慮節(jié)能，其系統(tǒng)為單設的熱水泵。設計日全天的熱負荷為：18250kWh。兩臺電熱鍋爐總制熱量2334kW。蓄熱8個小時，蓄熱槽蓄熱水81.6℃，蓄熱量為18673kWh，全蓄熱。蓄熱槽（冷熱兼用）的有效體積為1個508m3。設計日熱負荷如下圖2所示：

圖2 水蓄熱空調設計負荷平衡圖

5. 系統(tǒng)原理

本項目系統(tǒng)原理見圖3（以制冷為例），系統(tǒng)運行方式見表1。

圖3 水蓄冷系統(tǒng)原理

系統(tǒng)運行情況如下：

①蓄冷時，開蓄冷泵，冷機供蓄冷罐儲冷；

②冷機單供時，開冷凍泵，冷機直接供用戶用冷；

③冷槽單供時，開放冷泵，蓄冷罐冷量通過板換間接供給用戶；

④冷機+冷槽供冷時，開冷凍泵+放冷泵，冷量通過制冷劑和蓄冷罐并聯(lián)供給用戶；

⑤冷機蓄冷+供冷，開冷凍泵+蓄冷泵，冷機制冷同時供蓄冷罐儲冷和用戶用冷。