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(lái)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(lái)考慮各設(shè)備的匹配和綜合效能，在設(shè)計(jì)建模的過(guò)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(guò)維持盡可能大的蓄水溫差并防止冷水與熱水的混合來(lái)獲得大的蓄冷效率。在水蓄冷技術(shù)中，關(guān)鍵問(wèn)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(kāi)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(lái)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(guò)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(guò)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(guò)高會(huì)導(dǎo)致擾動(dòng)及冷熱水的混合；流速過(guò)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(lái)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(lái)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(lái)說(shuō)，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(guò)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(lái)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)。