水蓄冷、水蓄熱設(shè)計(jì)及技術(shù)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(gè)理念，越來越多的滲透入從技術(shù)到應(yīng)用的各個(gè)環(huán)節(jié)中。08奧運(yùn)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(jīng)成為建筑工程設(shè)計(jì)是否優(yōu)質(zhì)的衡量標(biāo)準(zhǔn)。對應(yīng)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(shù)，基于此，本文作者在北京某工廠項(xiàng)目中應(yīng)用了水蓄能技術(shù)，以期達(dá)到高效節(jié)能、經(jīng)濟(jì)環(huán)保的效果。

2.水蓄能技術(shù)特點(diǎn)：

2.1.經(jīng)濟(jì)性：充分利用國家的分時(shí)電價(jià)政策，可以大大節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。削峰填谷，平衡電網(wǎng)壓力。

2.2.實(shí)用性：水蓄能能夠?qū)崿F(xiàn)水蓄冷和水蓄熱的雙重用途。比較冰蓄冷改變制冷機(jī)的工作條件，水蓄冷可以使用常規(guī)冷水機(jī)組，保持制冷機(jī)的高效率運(yùn)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(diǎn)；水蓄能初投資省，維修簡單，也可節(jié)省維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用。

2.3.節(jié)能：夏季夜間氣溫較低，冷卻效果好，系統(tǒng)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間較多，從而提高冷機(jī)的工作效率。

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

2.5.環(huán)保：由于白天開的冷機(jī)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(shí)驗(yàn)樓，地處門頭溝開發(fā)區(qū)內(nèi)，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(jī)房、變配電室。地上五層，為廠房、實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)樓，具有以下特點(diǎn)：①內(nèi)部設(shè)備發(fā)熱量大；②建筑造型窗墻比大，空調(diào)峰值負(fù)荷高；③本工程為單班工作制，夜間無負(fù)荷。蓄冷時(shí)，空調(diào)冷負(fù)荷峰谷差異與電力供應(yīng)峰谷差異一致；蓄熱時(shí)，蓄熱水溫與室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度溫差大，水蓄能罐內(nèi)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(diào)系統(tǒng)。

4.冷熱負(fù)荷及水蓄能量

4.1本項(xiàng)目中空調(diào)夏季總尖峰冷負(fù)荷為3094kW?？照{(diào)夏季集中冷源為設(shè)于地下一層的兩臺螺桿式冷水機(jī)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(shè)計(jì)使用兩臺冷機(jī)總制冷量1760kW，接合本項(xiàng)目實(shí)際情況，采用部分蓄冷（削峰），蓄冷5.5個(gè)小時(shí)，蓄冷槽蓄冷水4℃，蓄冷量為9453kWh，部分負(fù)荷蓄冷率37.9%。蓄冷槽的有效體積為2個(gè)508m3(罐體尺寸為高4.8m、直徑12m)。設(shè)計(jì)日冷負(fù)荷如下圖1所示：

圖1水蓄冷空調(diào)設(shè)計(jì)負(fù)荷平衡圖

4.2本項(xiàng)目中空調(diào)冬季總尖峰熱負(fù)荷為2558kW。空調(diào)冬季集中熱源為設(shè)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(shè)的熱水泵。設(shè)計(jì)日全天的熱負(fù)荷為：18250kWh。兩臺電熱鍋爐總制熱量2334kW。蓄熱8個(gè)小時(shí)，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(gè)508m3。設(shè)計(jì)日熱負(fù)荷如下圖2所示：

圖2 水蓄熱空調(diào)設(shè)計(jì)負(fù)荷平衡圖

5. 系統(tǒng)原理

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

圖3 水蓄冷系統(tǒng)原理

系統(tǒng)運(yùn)行情況如下：

①蓄冷時(shí)，開蓄冷泵，冷機(jī)供蓄冷罐儲冷；

②冷機(jī)單供時(shí)，開冷凍泵，冷機(jī)直接供用戶用冷；

③冷槽單供時(shí)，開放冷泵，蓄冷罐冷量通過板換間接供給用戶；

④冷機(jī)+冷槽供冷時(shí)，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(jī)蓄冷+供冷，開冷凍泵+蓄冷泵，冷機(jī)制冷同時(shí)供蓄冷罐儲冷和用戶用冷。