蓄冷罐

水蓄冷技術(shù)利用峰谷電價(jià)差，在低谷電價(jià)時(shí)段將冷量存儲(chǔ)在水中，在白天用電高峰時(shí)段使用儲(chǔ)存的低溫冷凍水提供空調(diào)用冷。當(dāng)空調(diào)使用時(shí)間與非空調(diào)使用時(shí)間和電網(wǎng)高峰和低谷同步時(shí)，就可以將電網(wǎng)高峰時(shí)間的空調(diào)用電量轉(zhuǎn)移至電網(wǎng)低谷時(shí)使用，達(dá)到節(jié)約電費(fèi)的目的。目前使用較成熟和有效的蓄冷方式是自然分層。

水蓄冷設(shè)計(jì)須綜合考慮影響初投資及運(yùn)行成本的各種因素，詳盡研究系統(tǒng)的電費(fèi)，峰谷電價(jià)結(jié)構(gòu)及設(shè)備初期投資等因素，以期達(dá)到Z佳的經(jīng)濟(jì)效益，在降低初期投資的同時(shí)節(jié)約更多的運(yùn)行電費(fèi)，轉(zhuǎn)移更多的高峰用電量。

進(jìn)行水蓄冷設(shè)計(jì)時(shí)，須準(zhǔn)確分析建筑空調(diào)負(fù)荷特點(diǎn)，并計(jì)算建筑物的逐時(shí)負(fù)荷，然后根據(jù)設(shè)計(jì)負(fù)荷的特點(diǎn)和運(yùn)行策略來確定系統(tǒng)選型和控制策略，目標(biāo)是盡可能地減少各種設(shè)備的裝機(jī)容量，并達(dá)到滿足各工作時(shí)段的負(fù)荷需求，并保證主機(jī)效率，充分利用蓄冷裝置的優(yōu)勢(shì)，盡量減少系統(tǒng)的能耗。進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，須結(jié)合系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)，從系統(tǒng)全局的觀點(diǎn)來考慮各設(shè)備的匹配和綜合效能，在設(shè)計(jì)建模的過程中，需要在滿足建筑空調(diào)需求的約束條件下，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行費(fèi)用目標(biāo)函數(shù)小的目標(biāo)。

水蓄冷設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)滿足經(jīng)濟(jì)、可靠、靈活、高效的設(shè)計(jì)要求。評(píng)價(jià)水蓄冷系統(tǒng)品質(zhì)的重要依據(jù)是系統(tǒng)的整體效率及運(yùn)行穩(wěn)定性。

水蓄冷是利用水的顯熱實(shí)現(xiàn)冷量的儲(chǔ)存。因此，一個(gè)設(shè)計(jì)合理的蓄冷系統(tǒng)應(yīng)通過維持盡可能大的蓄水溫差并防止冷水與熱水的混合來獲得大的蓄冷效率。在水蓄冷技術(shù)中，關(guān)鍵問題是蓄冷罐的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)能防止所蓄冷水與回流熱水的混合。為實(shí)現(xiàn) 這一目的，目前常用的有以下幾種方法：

多蓄水罐方法

將冷水和熱水分別儲(chǔ)存在不同的罐中，以保證送至負(fù)荷側(cè)的冷水溫度維持不變，多個(gè)蓄水罐有不同的連接方式，一種是空罐方式。如圖1a，它保持蓄水罐系統(tǒng)中總有一個(gè)罐在蓄冷或放冷循環(huán)開始時(shí)是空的。隨著蓄冷或放冷的進(jìn)行，各罐依次倒空。另一種連接方式是將多個(gè)罐串聯(lián)連接或?qū)⒁粋€(gè)蓄水罐分隔成幾個(gè)相互連通的分格。如圖1b，圖中示出蓄冷時(shí)的水流方向。蓄冷時(shí)，冷水從*個(gè)蓄水罐的底部入口進(jìn)入罐中，頂部溢流的熱水送至第二個(gè)罐的底部入口，依次類推，終所有的罐中均為冷水；放冷時(shí)，水流動(dòng)方向相反，冷水由*個(gè)罐的底部流出?；亓鳠崴畯暮笠粋€(gè)罐的頂部送入。由于在所有的罐中均為熱水在上、冷水在下，利用水溫不同產(chǎn)生的密度差就可防止冷熱水混合。多罐系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)其個(gè)別蓄水罐可以從系統(tǒng)中分離出來進(jìn)行檢修維護(hù)，但系統(tǒng)的管路和控制較復(fù)雜，初投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)作較高。

迷宮法

采用隔板把水蓄水槽分成很多個(gè)單元格，水流按照設(shè)計(jì)的路線依次流過每個(gè)單元格。圖2所示為迷宮式畜水罐中水流的路線。迷宮法能較好地防止冷熱水混合。但在蓄冷和放冷過程中有一個(gè)是熱水從底部進(jìn)口進(jìn)入或冷水從頂部進(jìn)口進(jìn)入。這樣易因浮力造成混合；另外，水的流速過高會(huì)導(dǎo)致擾動(dòng)及冷熱水的混合；流速過低會(huì)在單元格中形成死區(qū)，降低蓄冷系統(tǒng)的容量。

自然分層法

利用水在不同溫度下密度不同而實(shí)現(xiàn)自然分層。系統(tǒng)組成是在常規(guī)的制冷系統(tǒng)中加入蓄水罐，如圖3a所示。在蓄冷循環(huán)時(shí)，制冷設(shè)備送來的冷水由底部散流器進(jìn)入蓄水罐，熱水則從頂部排出，罐中水量保持不變。在放冷循環(huán)中，水流動(dòng)方向相反，冷水由底部送至負(fù)荷側(cè)，回流熱水從頂部散流器進(jìn)入蓄水罐。圖3b是蓄冷特性曲線圖?？v坐標(biāo)為溫度，橫坐標(biāo)為蓄水量的百分比。A、C分別為放冷循環(huán)時(shí)制冷機(jī)的回水和出水特性曲線；B、D分別為蓄冷循環(huán)時(shí)制冷機(jī)的回水和出水特性曲線。一般用蓄冷效率來描述蓄水罐的蓄冷效果。蓄冷效率的定義是蓄冷罐實(shí)際入冷量與蓄冷罐理論可用蓄冷量之比，即：蓄冷效率=（曲線A與C之間的面積）/（曲線A與D之間的面積）

一般來說，自然分層方法是較簡(jiǎn)單，有效和經(jīng)濟(jì)的，如果設(shè)計(jì)合理，蓄冷效率可以達(dá)到85%-95%。

圖四所示為蓄冷罐和斜溫層內(nèi)溫度變化簡(jiǎn)圖。斜溫層是冷水與熱水之間的溫度過渡層。明確而穩(wěn)定的斜溫層能防止冷水與熱水的混合，但斜溫層的存在降低了蓄冷效率。蓄冷系統(tǒng)能否在高效率下保持正常而穩(wěn)定的工作主要取決于頂部和底部散流器的設(shè)計(jì)和蓄水罐的設(shè)計(jì)。散流器用于均布進(jìn)入罐中的水流，減少擾動(dòng)和對(duì)斜溫層的破壞。

隔板法

在蓄水罐內(nèi)部安裝一個(gè)活動(dòng)的柔性膈膜或一個(gè)可移動(dòng)的剛性隔板，來實(shí)現(xiàn)冷熱水的分離，通常隔膜或隔板為水平布置。這樣的蓄水罐可以不用散流器，但隔膜或隔板的初投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用與散流器相比并不占優(yōu)勢(shì)。