水蓄冷技術(shù)概述

1、水蓄冷技術(shù)概述郭豪2014_11_29技術(shù)原理 利用夜間谷段電力的低電價，利用數(shù)據(jù)中心的冷水機組、冷水循環(huán)水泵、冷卻循環(huán)水泵等設(shè)備的備用機組進行工作，將儲水罐中的水制冷到5以下，并在白天電價較高的峰段電力期間將蓄藏的低溫冷凍水釋放出來供空調(diào)系統(tǒng)制冷使用，對電網(wǎng)來說達到削峰填谷的目的，對數(shù)據(jù)中心來說達到降低電費的目的。實施水蓄冷的基本條件水蓄冷和冰蓄冷的對比項目項目冰蓄冷系統(tǒng)冰蓄冷系統(tǒng)水蓄冷系統(tǒng)水蓄冷系統(tǒng)蓄冷槽容積蓄冷槽容積?。▋H為水蓄冷槽的10%35%）大冷機冷凍水出水溫度冷機冷凍水出水溫度1346冷機耗電冷機耗電較高較低蓄冷系統(tǒng)初投資蓄冷系統(tǒng)初投資較高較低蓄冷冷源蓄冷冷源需要能獨立運行的制冰

2、機組或雙工況冷機可利用現(xiàn)有系統(tǒng)冷源設(shè)計及運行設(shè)計及運行技術(shù)要求高，運行費用較高技術(shù)要求低，運行費用較低制冷性能系數(shù)制冷性能系數(shù)COP低（比水蓄冷低10%20%）較高其他用途其他用途無可結(jié)合消防水池等現(xiàn)有建筑空間一并使用，冬天可以作為蓄熱系統(tǒng)使用水蓄冷相比冰蓄冷在數(shù)據(jù)中心運用中的優(yōu)勢p水蓄冷系統(tǒng)可與原空調(diào)系統(tǒng)“無縫”連接，無需再額外配置蓄冷冷源或?qū)υ到y(tǒng)用冷水機組進行調(diào)整；p水蓄冷系統(tǒng)的冷水溫度與原系統(tǒng)的空調(diào)冷水溫度相近，可考慮直接使用，不需設(shè)額外的設(shè)備對冷水溫度進行調(diào)整；p水蓄冷系統(tǒng)控制簡單，運行安全可靠；p在出現(xiàn)緊急狀況可及時投入使用，即可以考慮兼作容災(zāi)備份冷源使用。水蓄冷儲水形式p 迷宮式

3、儲水及其水路圖迷宮式儲水及其水路圖p 多水罐多水罐/水槽式儲水水槽式儲水p 自然分層式儲水法自然分層式儲水法p 隔板法：類似自然分層式儲水法，在蓄水罐內(nèi)部安裝一個活動的柔性膈膜或一個可移動的剛性隔板來實現(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行維護費用與散流器相比并不占優(yōu)勢。自然分層式儲水的優(yōu)勢與技術(shù)關(guān)鍵p一般來說，自然分層法儲水既無迷宮法容易產(chǎn)生用水死區(qū)導(dǎo)致蓄冷量減少的問題，也無隔板法機械活動機構(gòu)的故障隱患，是最簡單、有效和經(jīng)濟的儲水方法，如果設(shè)計合理，蓄冷效率可以達到85%-95%。p自然分層式儲水的技術(shù)關(guān)鍵在于散流器/布水器，將水平穩(wěn)

4、地引入罐中，依靠密度差而不是慣性力產(chǎn)生一個沿罐底或罐頂水平分布的重力流，形成一個使冷熱水混合作用盡量小、厚度盡量薄的斜溫層，要求通過散流器的進出口水流流速合理，以免造成斜溫層的擾動破壞。p最適合自然分層的蓄水罐的形狀為直立的平底圓柱體。與立方體或長方體蓄水罐相比，圓柱體在同樣的容量下，蓄冷罐的面積容量比最低，熱損失就越小，單位冷量的基建投資就越低。散流器/布水器的形式蓄冷罐的設(shè)計要素p蓄冷罐的容積V的計算公式為：V=3600*Q/t*Cp*FOM*av其中除蓄冷水密度（1000kg/m3）、Cp冷水比熱容（4.18kJ/kg*）為定值外，其余均為直接影響蓄冷罐最終容積的變量，如Q蓄冷量（RT）

5、、t放冷回水溫度與蓄冷進水溫度間的溫差、FOM蓄冷罐保溫效率、av蓄冷罐容積效率。板式換熱器的使用p由上一頁的計算公式可推算得知，當(dāng)蓄冷罐一定時，蓄冷量與放冷回水溫度與蓄冷進水溫度間的溫差成正比關(guān)系，而采用板式換熱器需要一、二次側(cè)保證一定的溫差用于換熱，假設(shè)換熱器需要溫差1，那在蓄冷罐溫差普遍只有67的現(xiàn)狀下，蓄冷量將減少約14%；p使用板式換熱器的初衷其實是為了保證水質(zhì)，但開式蓄冷罐的水質(zhì)也有其他辦法可以解決，因此，建議無需為了水質(zhì)問題在蓄冷系統(tǒng)配置板式換熱器；p至于如果采用地下水池式冷槽必須使用板式換熱器的，或者北方使用了免費冷源的機房已經(jīng)使用了板式換熱器的，則無需討論。開式蓄冷罐的水質(zhì)保

6、障措施p開式蓄冷水罐雖然與大氣接觸，但只通過一透氣口，與罐外空氣接觸面很小，冷凍水中的含氧量變化很小，加上水罐水體量相對于原空調(diào)系統(tǒng)的水量來講大得多，只要保證初始補水水質(zhì)合格，以后的水質(zhì)更容易保持；p即使擔(dān)心開式蓄冷水罐的水質(zhì)保持問題，還可以采用氮氣密封系統(tǒng)，這種系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于石化行業(yè)，用于隔離罐內(nèi)物質(zhì)免受大氣氧氣作用，而且普遍都是持壓罐體，所以應(yīng)用在我們這種微正壓的蓄冷水罐是可行的。氮封系統(tǒng)原理圖通過在蓄冷罐外立面采用結(jié)構(gòu)裝飾件，除了起到美觀作用外，還可以一定程度上掩蓋蓄冷罐的功能性、減輕周邊人員的抵觸感水蓄冷罐的串聯(lián)形式p 數(shù)據(jù)中心應(yīng)用中，水蓄冷罐串聯(lián)接入一般是用于空調(diào)系統(tǒng)的容災(zāi)備份，蓄冷罐內(nèi)的冷水持續(xù)流動以保證隨時保有備用蓄冷量供應(yīng)，蓄冷罐通常采用承壓閉式罐形式。水蓄冷罐的并聯(lián)形式p在并聯(lián)