水蓄冷、水蓄热设计及技术分析

随着建筑工程的不断发展，绿色环保节能作为一个理念，越来越多的渗透入从技术到应用的各个环节中。08奥运工程、2010上海世博会工程都是这一发展趋势的丰富体现，环保节能理念已经成为建筑工程设计是否优质的衡量标准。对应于暖通专业，这一理念就是降低能耗，提升能效比，充分利用现有资源。水蓄能也是节能环保的技术，基于此，本文作者在北京某工厂项目中应用了水蓄能技术，以期达到高效节能、经济环保的效果。

2.水蓄能技术特点：

2.1.经济性：充分利用国家的分时电价政策，可以大大节省运行费用。削峰填谷，平衡电网压力。

2.2.实用性：水蓄能能够实现水蓄冷和水蓄热的双重用途。比较冰蓄冷改变制冷机的工作条件，水蓄冷可以使用常规冷水机组，保持制冷机的高效率运行；比较冰蓄冷系统对取冷功率有较大的限制，水蓄冷有直接取冷，取冷快的特点；水蓄能初投资省，维修简单，也可节省维护保养费用。

2.3.节能：夏季夜间气温较低，冷却效果好，系统满负荷运转时间较多，从而提高冷机的工作效率。

2.4.合理性：①水蓄能可减小制冷设备又可减小电锅炉的装机容量和用电容量。从而减少了电力投资费用（包括电力补贴费和变压器、配电柜等电力设施）。②另外作为备用冷热源，增加了空调系统的可靠性；也可削峰电。③其中水蓄冷还可结合低温送水和低温送风，减少设备的容量，降低设备的噪音。

2.5.环保：由于白天开的冷机较少，所以噪音很小，而且清洁无污染，操作方便。

3.工程概况

本工程为多层工厂车间及实验楼，地处门头沟开发区内，建筑面积27000m2，建筑高度23.1m，属多层厂房建筑。地下一层为蓄能水罐、泵房、制冷制热机房、变配电室。地上五层，为厂房、实验室、办公室、会议、职工活动室等用房。

本工程为多层工业厂房及实验楼，具有以下特点：①内部设备发热量大；②建筑造型窗墙比大，空调峰值负荷高；③本工程为单班工作制，夜间无负荷。蓄冷时，空调冷负荷峰谷差异与电力供应峰谷差异一致；蓄热时，蓄热水温与室内设计温度温差大，水蓄能罐内可蓄热量大。因此，综合考虑本工程非常适于采用水蓄能空调系统。

4.冷热负荷及水蓄能量

4.1本项目中空调夏季总尖峰冷负荷为3094kW。空调夏季集中冷源为设于地下一层的两台螺杆式冷水机组，供回水温度为7 ℃/12℃，与其配合使用的冷冻水泵和冷却水泵各两



台。设计使用两台冷机总制冷量1760kW，接合本项目实际情况，采用部分蓄冷（削峰），蓄冷5.5个小时，蓄冷槽蓄冷水4℃，蓄冷量为9453kWh，部分负荷蓄冷率37.9%。蓄冷槽的有效体积为2个508m3(罐体尺寸为高4.8m、直径12m)。设计日冷负荷如下图1所示：

图1水蓄冷空调设计负荷平衡图

4.2本项目中空调冬季总尖峰热负荷为2558kW。空调冬季集中热源为设于地下一层的两台电锅炉，热水供回水温度为60℃/50℃，考虑节能，其系统为单设的热水泵。设计日全天的热负荷为：18250kWh。两台电热锅炉总制热量2334kW。蓄热8个小时，蓄热槽蓄热水81.6℃，蓄热量为18673kWh，全蓄热。蓄热槽（冷热兼用）的有效体积为1个508m3。设计日热负荷如下图2所示：

图2 水蓄热空调设计负荷平衡图

5. 系统原理

本项目系统原理见图3（以制冷为例），系统运行方式见表1。

图3 水蓄冷系统原理

系统运行情况如下：

①蓄冷时，开蓄冷泵，冷机供蓄冷罐储冷；

②冷机单供时，开冷冻泵，冷机直接供用户用冷；

③冷槽单供时，开放冷泵，蓄冷罐冷量通过板换间接供给用户；

④冷机+冷槽供冷时，开冷冻泵+放冷泵，冷量通过制冷剂和蓄冷罐并联供给用户；

⑤冷机蓄冷+供冷，开冷冻泵+蓄冷泵，冷机制冷同时供蓄冷罐储冷和用户用冷。