【正文】 熱量，則可能形成水溫分布的逆轉(zhuǎn)從而誘發(fā)對流，破壞分層效果。具體工程蓄冷裝置的高徑比應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場條件、造價以及蓄冷（釋冷）流量等因素具體分析核實確定。設(shè)置在地面上的鋼板蓄冷罐，～，高度宜控制在12～27m?！鄣慕ㄔO(shè)費用最低，并且有最佳的分層性能。由于斜溫層的厚度基本上與槽的尺寸無關(guān)，所以增加圓柱形水槽的高徑比就相對于降低了斜溫層占蓄冷水槽的容積比。 核實蓄冷裝置高徑比對斜溫層的評價不僅限于絕對厚度，其相對厚度（即斜溫層厚度與蓄水深度的比值）有時能夠更加合理地反映蓄冷效果。 布水器的整體布置布水器整體應(yīng)采用對稱平衡的布置方式，是分配管上相應(yīng)兩點的壓力相等，不引起干支管水流的偏流，保證布水器單位長度的水流量均衡，使得布水器孔口出水流速均勻，處于重力流狀態(tài)，避免引起水平方向的混合擾動?？卓诮孛娣e不宜大于接管截面積的一半，孔口間的距離應(yīng)小于孔口高度的2倍。 孔口流速的控制在蓄冷水槽中，進出口水的溫差不大，密度差?。ㄐ∮?kg/m3），本身很難形成自然分層的密度流。由于q、ρi、ρa均為已知的設(shè)計參數(shù)，F(xiàn)r的大小可以通過控制孔口高度hi來實現(xiàn)。s)，同雷諾數(shù)（Re）公式內(nèi)容； hi：布水器最小進口高度，m； ρi：進口水密度，kg/m3；ρa：周圍水密度，kg/m3；根據(jù)流體力學(xué)原理：當(dāng)Fr＞2時，慣性力大于浮力，慣性力占主導(dǎo)作用，慣性力增大會產(chǎn)生明顯的冷溫水混合現(xiàn)象；當(dāng)Fr≤1時，浮力大于慣性力，可以較好地形成密度流。 弗勞德數(shù)（Fr）的控制Fr數(shù)（Frande）是一個無量綱量，它是作用在流體上的慣性力與浮力之比。對于一定流量，所需的Re數(shù)可以通過調(diào)整布水器的有效總長度L來實現(xiàn)。s)；ν：水的運動粘滯系數(shù)，m2/s；且：q=QL式中：Q：通過布水器的最大流量，m3/s； L：布水器的有效長度，m；布水器的設(shè)計應(yīng)控制較低的Re數(shù)，因為Re數(shù)過大，由于慣性流引起冷熱水混合加劇。 雷諾數(shù)（Re）的控制Re數(shù)（Reynolds）是一個無量綱量，它是作用在流體上的慣性力與粘滯力之比。溫度分層型水蓄冷系統(tǒng)若要獲得優(yōu)良的斜溫層，需依靠關(guān)鍵設(shè)備（即布水器）的正確設(shè)計。在溫度分層型水蓄冷裝置中，布水器的作用就是引導(dǎo)水以重力流的形式緩慢地進入蓄冷水槽，減少水流對槽內(nèi)的擾動，形成一個冷、熱水混合程度最小的斜溫層，并通過減小可能產(chǎn)生的混合作用維持斜溫層的穩(wěn)定，減少因冷熱水混合而引起的可利用冷量的損失。 布水器設(shè)計難點及對策為了使水流以較小的流速均勻流入和流出蓄冷水槽，避免冷水和熱水混合，減少水的擾動對斜溫層的破壞，使形成并維持一個穩(wěn)定的斜溫層，所以分配水流的上、下布水器是影響斜溫層厚度變化的重要指標。在許多實際的水蓄冷空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中，尤其是改造工程中，會因為一些原因?qū)⒃兴鄹膭?，水槽深度h降低，致使出現(xiàn)有效蓄冷率ε降低，并且水槽深度h的降低也會導(dǎo)致斜溫層厚度一定程度降低，兩方面作用將加速有效蓄冷率ε的降低量。斜溫層對蓄冷效果無效，斜溫層厚度越小，可利用的冷水越多，蓄冷量的利用系數(shù)越高。蓄冷期間，隨著冷水的流入與熱水的流出，斜溫層自下而上徐徐升高，直至槽內(nèi)全是冷水為止，此時斜溫層消失；釋冷期間，隨著冷水的流出與溫水的流入，斜溫層自上而下徐徐降低，直至槽內(nèi)全是熱水，此時斜溫層也消失。表12 項目經(jīng)濟整體評估表5. 水蓄冷系統(tǒng)主要設(shè)計控制點 斜溫層厚度及蓄冷水槽深度設(shè)計不合理在一個自然分層較好的蓄冷水槽中，由于冷、熱水之間存在溫差引起的導(dǎo)熱過程，致使在冷、溫水分界面附近，冷水溫度有所升高，從而形成一個由于上下溫、冷水之間自然導(dǎo)熱作用形成的溫冷溫度過度層，即斜溫層。b) 夏季運行電費分析：蓄冷空調(diào)系統(tǒng)常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)負荷情況天數(shù)（天）每天運行電費（元）電費（萬元）每天運行電費（元）電費（萬元）100%負荷運行2012869 16586 75%負荷運行509156 12895 50%負荷運行506258 8576 25%負荷運行304088 6228 總計150 表10 夏季空調(diào)系統(tǒng)年運行費用比較表c) 冬季運行電費分析：蓄冷空調(diào)系統(tǒng)常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)負荷情況天數(shù)（天）每天運行電費（元）電費（萬元）每天運行電費（元）電費（萬元）100%負荷運行156552 10896 75%負荷運行405435 8135 50%負荷運行304167 7815 25%負荷運行153195 5992 總計100 表11 冬季空調(diào)系統(tǒng)年運行費用比較表d) 項目經(jīng)濟整體評估通過以上的夏季、冬季空調(diào)運行費用分析，本工程采用水蓄能技術(shù)后，較常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)，每年節(jié)約的空調(diào)運行費用為（）+（）=。以下通過預(yù)測分析空調(diào)蓄冷/熱系統(tǒng)的運行情況，結(jié)合上海氣候特點及該創(chuàng)意園區(qū)運營狀況，經(jīng)計算可得出蓄冷/熱空調(diào)系統(tǒng)和常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的運行電費對比。本項目空調(diào)系統(tǒng)及常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)主要設(shè)備投資表詳見以下兩表，兩表中不含對比的相同設(shè)備工程。圖20 地源熱泵+水蓄能復(fù)合系統(tǒng)原理圖 經(jīng)濟效益分析本項目通過與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的初投資對比、年運行費用對比分析，得出項目的整體經(jīng)濟評估值。“地源熱泵+水蓄能空調(diào)復(fù)合系統(tǒng)”原理圖詳見下圖，系統(tǒng)整體采用外切換模式實現(xiàn)夏季制冷、冬季制熱。本項目根據(jù)項目特點分100%、75%、50%及25%四個百分檔次進行負荷平衡分析，其中100%及50%百分檔次的冷負荷平衡分析詳見以下兩圖。具體的夏季峰、平、谷段電價詳見下圖。園區(qū)夏季冷負荷逐時分布圖如下圖。 上海某創(chuàng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園的水蓄冷空調(diào)系統(tǒng) 工程概況上海某創(chuàng)意園區(qū)位于上海寶山區(qū)，項目總建筑面積40000平方米，包括6共6號樓，集聚辦公、設(shè)計師公寓、賓館、餐飲、商業(yè)秀場等多種功能，總空調(diào)面積為33000平方米。e) 根據(jù)2008年7月、8月份的運行結(jié)果，每月實際可節(jié)約運行費約80萬元。與原設(shè)計的蓄冷溫度4℃，回水溫度12℃有差異，降低了蓄冷效率，尚待改善。經(jīng)過運行，得知機場項目水蓄冷完成后放置3天，℃，保溫效果良好。作為運行結(jié)論，幾個重要技術(shù)指標歸納如下：a) 在水蓄冷期間內(nèi)，斜溫層厚度變化是衡量蓄冷罐蓄冷效果的主要指標，因此布水技術(shù)非常關(guān)鍵，以期減少對蓄冷罐水的擾動和對斜溫層的破壞。與原設(shè)計的蓄冷溫度4℃，回水溫度12℃的溫差8℃有差異，降低了蓄冷效率，尚待改善。蓄冷過程從22時至第二天早7時，充分利用了低谷電，且所蓄冷量當(dāng)日（即7月9日）全部釋放完，釋冷結(jié)束時罐體內(nèi)已經(jīng)沒用可用冷量，說明水蓄冷設(shè)備已經(jīng)充分發(fā)揮其作用。2. 實際運行情況為了檢驗浦東國際機場二期能源中心蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計效果，于2008年7月8日（周二）至7月9日（周三）的對系統(tǒng)進行了蓄冷、釋冷運行，得出運行數(shù)據(jù)，詳見以下兩圖。為了準確獲知供回水溫度，在每個蓄冷罐的進、出水管上各安裝一個溫度傳感器。防腐和絕熱施工要求罐內(nèi)壁的厚漿型環(huán)氧樹脂涂刷要達到規(guī)定厚度，保溫板鋪設(shè)要緊密、無縫隙，確保絕熱效果。為滿足絕熱要求，其采用外保溫，罐壁外敷100 mm厚聚氨酯現(xiàn)場發(fā)泡涂層，外部為彩色鋼裝飾薄板。蓄冷水槽主體工程做樁基處理,由鋼筋混凝土作為鋼制罐體承重基礎(chǔ)。在桁架下設(shè)立6根環(huán)向支柱，與罐壁一起承擔(dān)整個頂部荷載。該布水裝置除自重外，在工作時還會承受較大的動水壓力。h，釋冷速率為5000～6000 RT。蓄冷罐的大小及容量按照設(shè)計蓄冷量進行設(shè)計，為直徑26 m的鋼制直立圓桶罐，高約24 m（含罐體頂部穹頂）， m，容積11600m3。蓄冷空調(diào)系統(tǒng)工程應(yīng)用，關(guān)鍵是進行空調(diào)負荷的平衡分析，一般需分幾個百分檔次，以實現(xiàn)電力低谷段最大限度將冷量蓄存、電力高峰段最大限度減少電力消耗。圖8 水蓄冷空調(diào)系統(tǒng)示意圖能源中心機房主要設(shè)備配置與技術(shù)參數(shù)詳見下表：序號名稱規(guī)格數(shù)量功率/KW總功率/KW1常規(guī)離心式冷水機組空調(diào)制冷量1900RT；冷卻水溫度32/38℃；冷凍水溫度4/12℃；10臺1359135902冷卻水循環(huán)泵額定流量1260m3/h；；額定轉(zhuǎn)速1450r/min；11臺（10用1備）16016003冷凍水一次泵（定流量）額定流量760m3/h；額定揚程22m；額定轉(zhuǎn)速1450r/min；11臺（10用1備）757504冷凍水二次泵（變頻控制）額定流量2020m3/h；額定揚程50m；額定轉(zhuǎn)速1450r/min；6臺（5用1備）35517755超低噪聲橫流式冷卻塔冷卻水量1200m3/h；冷卻水溫度32/38℃；10臺555506全自動控制系統(tǒng)PLC（含變頻控制、傳感器、電動閥等）1套07蓄冷水槽蓄冷量29280RTh；實際容積11600m3；直徑26m、高度22m2只08輔助設(shè)備與安裝費用含外場管道整套0總計18265表7 能源中心機房主要設(shè)備配置與技術(shù)參數(shù)表2. 夏季冷負荷平衡分析由于空調(diào)的冷負荷是隨室外氣溫的變化而變化的，也就是說，室外溫度的變化，將影響到蓄冷量的大小，進而確定蓄冷冷水機組的運行數(shù)量。因此，浦東國際機場二期能源中心采用水蓄冷空調(diào)系統(tǒng)合理。水蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的年運行費用最少，比常規(guī)電制冷空調(diào)系統(tǒng)低1765萬元（%），比冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)低1132萬元（%）。3. 系統(tǒng)經(jīng)濟分析比較上海浦東國際機場二期工程能源中心考慮常規(guī)電制冷空調(diào)、冰蓄冷空調(diào)及水蓄冷空調(diào)三種方案，對初投資及全年運行費用進行綜合比較，詳見下表：比較項目常規(guī)空調(diào)冰蓄冷空調(diào)水蓄冷空調(diào)備注制冷機裝機容量（KW）857906040551474a) b) 配電設(shè)施費800元/KWAc) 機房土建費3500元/m2，蓄冷罐占地費1500元/m2d) 基本電費30元/KW與其它幾種裝置相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、蓄冷效率高、初投資低、易于控制維護的優(yōu)點。目前，常用的蓄冷裝置有溫度分層式、隔膜式、迷宮式、溢流式、多聯(lián)組合式等。本工程比較方案中，冰蓄冷選用盤管內(nèi)融冰方式，一方面可以避免類似于外融冰方式盤管外表面可能存在剩余冰，是傳熱效率下降的弊病，另一方面系統(tǒng)為閉式循環(huán)過程，易于處理系統(tǒng)防腐及靜壓問題。2. 蓄冷裝置選擇為了更好地比較常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)、水蓄冷空調(diào)系統(tǒng)和冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)在本工程中的應(yīng)用情況，現(xiàn)對蓄冷裝置作一些說明。研究表明，只要場地、空間條件許可，水蓄冷系統(tǒng)是一種較為經(jīng)濟的儲存大冷量的系統(tǒng)方式，蓄冷罐體積越大，單位需冷量的投資越低。水蓄冷系統(tǒng)具有設(shè)備投資少，運行效率高，使用維護簡單的特點，缺點是單位體積熱容量小，蓄冷水槽占地較大。當(dāng)前，國內(nèi)的工程應(yīng)用中，空調(diào)蓄冷系統(tǒng)中運用較多為的為水蓄冷和冰蓄冷，兩者的系統(tǒng)性能也有比較大的不同，具體詳見下表：性能分項水蓄冷冰蓄冷蓄冷方式顯熱蓄冷顯熱+潛熱蓄冷蓄冷介質(zhì)14℃水 ～ 4℃水0℃冰 ～ 12℃水單位質(zhì)量蓄冷量/（KJ/Kg）蓄冷水槽容量/（m3/KWh） ～ ～ 蓄冷水槽容積5 ～ 81（參考基準）制冷機組類型常規(guī)制冷機組雙工況冷水機組制冷機組COP1（參考基準） ～ 蓄冷設(shè)備投資 ～ 1（參考基準）制冷系統(tǒng)構(gòu)造與控制簡單復(fù)雜制冷系統(tǒng)維護成本低較高蓄冷水槽冬季供熱適用不適用運行費用低較高表5 水蓄冷系統(tǒng)和冰蓄冷系統(tǒng)的性能比較冰蓄冷系統(tǒng)需要選用雙工況制冷機組，蓄冰工況下蒸發(fā)溫度低至6℃，機組效率衰減至空調(diào)工況的70%左右，并且雙工況制冷機組價格比常規(guī)制冷機組價格會更高。部分負荷時，可以充分利用夜間低谷電蓄冷，控制冷水機組在電力高峰時段的運行時間，降低運行費用。本項目對上海浦東國際機場二期能源中心采用常規(guī)電制冷、冰蓄冷和水蓄冷等三種方案進行了詳細的技術(shù)經(jīng)濟比較。從上海全年的氣候狀況來分析，得到上海浦東國際機場二期能源工程的全年逐月峰值冷負荷變化規(guī)律，詳見下圖：圖7 浦東機場二期航站樓近期區(qū)域工程逐月峰值冷負荷預(yù)測曲線從上圖可知，航站樓的最高冷負荷出現(xiàn)在夏季8月，空調(diào)負荷主要隨氣候變化而變化，與室內(nèi)設(shè)備、人員關(guān)系不大，此從上海浦東國際機場一期工程在2001～2004年期間的運行實踐獲得證明。浦東機場二期航站樓近期工程設(shè)計日逐時冷負荷變化曲線詳見下圖：圖6 浦東機場二期航站樓近期區(qū)域工程設(shè)計日逐時冷負荷變化曲線圖從浦東機場二期航站樓近期工程設(shè)計日逐時冷負荷變化曲線圖中可知，設(shè)計日全天總冷量為1156MWh （328700RTh），空調(diào)高峰負荷主要集中在9:00～22:00之間，即空調(diào)冷負荷高峰出現(xiàn)的時間正處于用電高峰時間內(nèi)，如果能避開或減少在用電高峰時段用電，相當(dāng)于直接減少電力的高成本支出，而蓄冷空調(diào)技術(shù)正符合此顯著特性。二期能源中心供冷、供熱的服務(wù)面積為62萬m2，其中近期為49萬m2的T2航站樓，3萬m2的交通中心，遠期為10萬m2的T3航站樓。七月初是江南的梅雨季節(jié)，期間多雨、潮濕、悶熱。全年平均氣溫為16℃。秋季天氣清爽，空氣溫暖濕潤，是