【正文】 全年最佳季節(jié)。上海的春、秋季節(jié)較短，冬、夏季節(jié)較長(zhǎng)。從經(jīng)濟(jì)效益角度考慮，合理的電價(jià)結(jié)構(gòu)是蓄冷空調(diào)系統(tǒng)實(shí)施的必要條件。:1，為夜間利用低谷電進(jìn)行蓄冷提供了有力的電力政策支持。該水蓄冷空調(diào)系統(tǒng)于2007年建成并投入運(yùn)行，經(jīng)過(guò)2007～2008年的系統(tǒng)調(diào)試和運(yùn)行，取得了預(yù)期的節(jié)能以及大幅度降低運(yùn)行費(fèi)用的效果。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，通過(guò)建立計(jì)算機(jī)模型，優(yōu)化了蓄冷罐的罐體以及布水器的設(shè)計(jì)。因此，針對(duì)空調(diào)系統(tǒng)中的超大型集中冷熱源站房（能源中心），如何采取有效的節(jié)能方法和降低運(yùn)行費(fèi)用，也是機(jī)場(chǎng)諸多節(jié)能措施中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期工程主要包括建筑一座年貨運(yùn)吞吐量為500萬(wàn)噸的貨運(yùn)站、年旅客吞吐量達(dá)4000萬(wàn)人次的機(jī)場(chǎng)航站樓和兩條新的飛機(jī)跑道以及一些配套設(shè)備等。4. 典型水蓄冷系統(tǒng)案例分析 浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期水蓄冷空調(diào)系統(tǒng) 工程概況上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)是中國(guó)（包括港、澳、臺(tái)）三大國(guó)際機(jī)場(chǎng)之一，與北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)、香港國(guó)際機(jī)場(chǎng)并成為中國(guó)三大國(guó)際航空港。因此，斜溫層厚度的變化是衡量蓄冷水槽蓄冷效果的主要考察指標(biāo)。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(shí)斜溫層消失；釋冷期間，隨著冷水的流出與熱水的流入，斜溫層自上而下徐徐降低，直至槽內(nèi)全是熱水，此時(shí)斜溫層也消失。圖2 自然分層水蓄冷水槽及斜溫層示意圖如上圖所示，在蓄冷水槽中設(shè)置了上下兩個(gè)均勻分配水流的布水器，為了實(shí)現(xiàn)自然分層，要求在蓄冷和釋冷過(guò)程中，熱水始終從上部布水器流入或流出，而冷水從下布水器流入或流出?！鏁r(shí)，水的密度最大，℃時(shí)，水的密度隨著水溫的升高而減小。通常，水蓄冷系統(tǒng)蓄冷水槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有4種方式：自然分層型、迷宮式、多槽式和隔膜式，其中，自然分層型具有高效、低投入的特點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用。水蓄冷系統(tǒng)的蓄冷溫度一般為4～6℃，蓄冷溫差為5～8℃，大溫差水蓄冷系統(tǒng)的溫差可達(dá)12℃。3. 自然分層水蓄冷技術(shù)簡(jiǎn)介水蓄冷（chilled water storage system）是用水作為蓄冷介質(zhì)，利用水的顯熱熱量蓄冷的空調(diào)蓄冷方式。在此之前，一定程度上影響了用戶采用蓄冷空調(diào)技術(shù)的積極性。b) 峰谷電價(jià)差對(duì)蓄冷空調(diào)技術(shù)的推廣應(yīng)用構(gòu)成障礙；經(jīng)過(guò)分析我國(guó)各地電價(jià)，尤其是長(zhǎng)三角地區(qū)電價(jià)，峰谷電價(jià)比目前大多浮動(dòng)在3:1～:1【5】，相比美國(guó)、日本、韓國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的峰谷電價(jià)比動(dòng)輒10:1左右，我國(guó)的峰谷電價(jià)差政策性拉大還有很長(zhǎng)的路要走。而在我國(guó)，雖有一批蓄冷技術(shù)空調(diào)應(yīng)用，也取得了一些成績(jī)，但蓄冷技術(shù)依舊難逃“叫好不叫座”的迷局，通過(guò)對(duì)用戶工程項(xiàng)目的分析以及政策、推廣機(jī)制的研究發(fā)現(xiàn)，影響蓄冷空調(diào)技術(shù)推廣應(yīng)用的不利用因素主要有一下幾點(diǎn)：a) 項(xiàng)目建設(shè)投資成本較高，投資回收期較長(zhǎng)，影響用戶的積極性；通過(guò)作者本人在上海的水蓄冷工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，空調(diào)面積在4萬(wàn)平米以下體量的建筑，采用水蓄冷系統(tǒng)初投資比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)高30%左右，（同時(shí)還得兼顧考慮建筑類別、當(dāng)?shù)胤骞入妰r(jià)差及建筑功能等因素的綜合影響）。 影響蓄冷技術(shù)推廣的不利因素正是由于蓄冷空調(diào)技術(shù)有諸多優(yōu)勢(shì)，從20世紀(jì)30年代該技術(shù)誕生以來(lái)，在世界各地得到了巨大發(fā)展和廣泛應(yīng)用。b) 減少空調(diào)冷熱源設(shè)備的安裝容量；諸如機(jī)場(chǎng)、車站、大型辦公寫(xiě)字樓晚上沒(méi)有空調(diào)負(fù)荷的大型公共建筑采用蓄冷中央空調(diào)后，可減少制冷設(shè)備的安裝容量，同時(shí)可節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。蓄冷空調(diào)技術(shù)作為一項(xiàng)重要的電力需求側(cè)管理技術(shù)，其自身優(yōu)勢(shì)明顯，可歸納為以下幾點(diǎn)【4】。其中，有相當(dāng)比例的水蓄冷工程案例采取了合同能源管理EMC的商務(wù)模式，關(guān)于合同能源管理EMC商務(wù)模式的業(yè)務(wù)特點(diǎn)、運(yùn)作模式、服務(wù)程序及政策扶持情況等內(nèi)容，將在后面章節(jié)詳細(xì)介紹。因此，迫切需要及時(shí)總結(jié)蓄冷技術(shù)在我國(guó)應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)或教訓(xùn)，增強(qiáng)政策扶持力度，使之在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮出更大的作用。典型案例如上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)T2航站樓能源中心（區(qū)域供冷工程）、上海虹橋機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程（候機(jī)樓空調(diào)工程）、桂林兩江國(guó)際機(jī)場(chǎng)、深圳寶安國(guó)際機(jī)場(chǎng)、南寧明園新都酒店（五星級(jí)酒店）、江蘇省常熟喜來(lái)登酒店（五星級(jí)酒店）及上海國(guó)際工業(yè)設(shè)計(jì)中心等。主要的水蓄冷工程分布地域如下：地區(qū)廣西廣東北京上海江蘇湖北其它數(shù)量33331715191942合計(jì)178表1 主要水蓄冷工程分布地域表其中采用我國(guó)自主專利技術(shù)的10多個(gè)，供回水溫差由原來(lái)的5℃提高到10℃甚至更大。目前，水蓄冷裝置的蓄冷水槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要有自然分層型、迷宮式、多槽式和隔膜式，其中，自然分層型具有高效、低投入的特點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用。在蓄冷技術(shù)中，水蓄冷技術(shù)具有初投資少，系統(tǒng)簡(jiǎn)單及維修方便等特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)諸多大型工程中暫露頭角【2】。從1995年起，我國(guó)各地根據(jù)國(guó)家有關(guān)部委的要求，逐步推行了分時(shí)電價(jià)制度，并出臺(tái)了一系列鼓勵(lì)用戶移峰填谷的優(yōu)惠政策。這一方面增加了發(fā)電裝備的裝機(jī)容量，降低了發(fā)電裝備的平均效率，同時(shí)由于發(fā)電裝備容量調(diào)節(jié)較為困難，對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行構(gòu)成了威脅。關(guān)鍵詞：自然分層水蓄冷；斜溫層；布水器；合同能源管理；政策補(bǔ)貼；1. 引 言隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人民生活水平的提高，電力能源供應(yīng)緊張已日益顯著。自然分層水蓄冷空調(diào)技術(shù)應(yīng)用研究目 錄1. 引 言 12. 水蓄冷技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀 2 工程應(yīng)用現(xiàn)狀 2 全國(guó)部分主要水蓄冷應(yīng)用案例 3 蓄冷技術(shù)的優(yōu)勢(shì) 5 影響蓄冷技術(shù)推廣的不利因素 63. 自然分層水蓄冷技術(shù)簡(jiǎn)介 74. 典型水蓄冷系統(tǒng)案例分析 9 浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期水蓄冷空調(diào)系統(tǒng) 9 工程概況 9 空調(diào)分時(shí)電價(jià) 10 空調(diào)冷負(fù)荷分析 10 不同制冷方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 13 水蓄冷空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備配置和運(yùn)行策略 17 設(shè)計(jì)優(yōu)化及施工 21 實(shí)際運(yùn)行情況 22 上海某創(chuàng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園的水蓄冷空調(diào)系統(tǒng) 25 工程概況 25 夏季冷負(fù)荷平衡分析 26 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn) 27 經(jīng)濟(jì)效益分析 285. 水蓄冷系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)控制點(diǎn) 32 斜溫層厚度及蓄冷水槽深度設(shè)計(jì)不合理 32 布水器設(shè)計(jì)難點(diǎn)及對(duì)策 33 雷諾數(shù)（Re）的控制 33 弗勞德數(shù)（Fr）的控制 34 孔口流速的控制 35 布水器的整體布置 35 核實(shí)蓄冷裝置高徑比 35 隔熱保溫和防水設(shè)計(jì) 35 隔熱保溫材料 36 隔熱保溫設(shè)計(jì) 37 防水設(shè)計(jì) 386. 水蓄冷系統(tǒng)主要施工控制點(diǎn) 39 水蓄冷儲(chǔ)水罐罐底安裝難點(diǎn)及對(duì)策 39 合理的焊縫設(shè)計(jì) 39 焊縫方法的選擇 40 焊接施工過(guò)程的控制 40 焊中應(yīng)力消除與焊后熱處理 41 蓄水罐充水沉降試驗(yàn)注意事項(xiàng) 42 充水試驗(yàn)前 42 充水試驗(yàn)中 42 充水試驗(yàn)后 43 蓄水罐防冷橋（防結(jié)露）的技術(shù)方法 43 罐底隔熱的控制方法 43 罐壁保溫的控制方法 457. 商務(wù)模式 47 EMC的業(yè)務(wù)特點(diǎn) 47 EMC項(xiàng)目的三種運(yùn)作模式 48 EMC的服務(wù)程序 49 政策補(bǔ)貼支持 52 國(guó)家層面政策 52 上海市地方層面政策 538. 加速蓄冷空調(diào)技術(shù)發(fā)展的幾點(diǎn)建議 55 加強(qiáng)政策支持 55 靈活應(yīng)用EMC模式 55 加大宣傳推廣力度 569. 水蓄冷技術(shù)發(fā)展展望 5710. 參考文獻(xiàn) 5854 / 57摘要：本文通過(guò)對(duì)自然分層水蓄冷技術(shù)背景及應(yīng)用原理介紹，結(jié)合典型水蓄冷工程應(yīng)用案例的詳細(xì)分析，得出自然分層水蓄冷技術(shù)設(shè)計(jì)及施工的主要控制點(diǎn)。同時(shí)，詳細(xì)闡述了水蓄冷技術(shù)應(yīng)用案例的合同能源管理商務(wù)模式，且提出水蓄冷工程的發(fā)展建議和展望，為水蓄冷的工程應(yīng)用提供借鑒。在我國(guó)電網(wǎng)中，用電負(fù)荷在時(shí)間和強(qiáng)度上的差別明顯，部分城市和地區(qū)在夏季的峰谷電力差已達(dá)到40%【1】。為此，蓄冷技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，成為電力“削峰填谷”的一種有效方法。2012年7月3日，財(cái)政部和國(guó)家發(fā)改委關(guān)于印發(fā)《電力需求側(cè)管理城市綜合試點(diǎn)工作中央財(cái)政獎(jiǎng)勵(lì)資金管理暫行辦法》的通知，明確指出“對(duì)通過(guò)移峰填谷技術(shù)的永久性節(jié)約電力負(fù)荷和轉(zhuǎn)移高峰電力負(fù)荷，東部地區(qū)每千瓦獎(jiǎng)勵(lì)440元，中西部地區(qū)每千瓦獎(jiǎng)勵(lì)550元”，這無(wú)疑給蓄冷技術(shù)應(yīng)用注入一針強(qiáng)心劑。水蓄冷系統(tǒng)是以水作為蓄冷介質(zhì)在夜間低谷電時(shí)段將冷量存儲(chǔ)起來(lái)，白天用電高峰時(shí)段將儲(chǔ)存的冷量釋放出來(lái)，以滿足建筑物空調(diào)或生產(chǎn)工藝的需要，減少總裝機(jī)容量，也提高了電網(wǎng)側(cè)發(fā)電效率。2. 水蓄冷技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀 工程應(yīng)用現(xiàn)狀我國(guó)在上世紀(jì)70年代開(kāi)始，即在體育場(chǎng)館建筑中采用水蓄冷空調(diào)技術(shù)，根據(jù)天津大學(xué)張永銓教授多年對(duì)我國(guó)蓄冷技術(shù)應(yīng)用情況統(tǒng)計(jì)【3】，截止至今年（2012年）年初，已有建成投入運(yùn)行和正在施工的水蓄冷工程178個(gè)，項(xiàng)目分布在20多個(gè)省市，廣泛實(shí)施于機(jī)場(chǎng)、酒店商場(chǎng)、電子、食品、醫(yī)院等各行業(yè)。水蓄冷工程在機(jī)場(chǎng)、酒店賓館、產(chǎn)業(yè)園區(qū)等應(yīng)用廣泛，節(jié)能效果明顯。但是，從總體上來(lái)看，無(wú)論工程數(shù)量和技術(shù)水平方面與美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家都還存在很大差距，設(shè)計(jì)單位和用戶對(duì)蓄冷技術(shù)尚缺乏系統(tǒng)的了解和運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)。 全國(guó)部分主要水蓄冷應(yīng)用案例建筑類型/行業(yè)案例名稱備注機(jī)場(chǎng)、交通類上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)T2航站樓能源中心區(qū)域供冷上海虹橋機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程候機(jī)樓空調(diào)上海虹橋交通樞紐中心桂林兩江國(guó)際機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓空調(diào)/EMC深圳寶安國(guó)際機(jī)場(chǎng)昆明機(jī)場(chǎng)酒店、賓館類南寧明園新都酒店五星級(jí)南寧明園飯店四星級(jí)廣西天妃商務(wù)酒店四星級(jí)桂林帝苑酒店五星級(jí)/EMC桂林桂湖飯店四星級(jí)/EMC桂林觀光酒店四星級(jí)南京金絲利喜來(lái)登酒店五星級(jí)/EMC蘇州建屋酒店四星級(jí)/EMC江蘇省常熟喜來(lái)登酒店五星級(jí)/EMC商場(chǎng)、超市類武漢中商廣場(chǎng)大型商場(chǎng)/EMC武漢中南商業(yè)大樓大型商場(chǎng)/EMC南昌麗華購(gòu)物廣場(chǎng)江蘇太倉(cāng)華旭財(cái)富中心石家莊萬(wàn)達(dá)廣場(chǎng)江西萍鄉(xiāng)洪城大廈科技、電子工業(yè)類上海美維電子有限公印刷電路廠/EMC高德（無(wú)錫）電子有限公司EMC上海環(huán)旭電子北京百度數(shù)據(jù)中心長(zhǎng)沙LG曙光電子汕尾信利半導(dǎo)體有限公司二期成都亞光電子其它類上海尚德太陽(yáng)能電力有限公司（一期）無(wú)錫尚德太陽(yáng)能電力有限公司電裝（廣州南沙）有限公司天津中新生態(tài)城濟(jì)南奧體中心宜興竹海度假村表2 全國(guó)主要水蓄冷案例天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院的張永銓教授對(duì)中國(guó)蓄冷技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了長(zhǎng)期關(guān)注，做了大量的蓄冷工程統(tǒng)計(jì)工作。 蓄冷技術(shù)的優(yōu)勢(shì)為了解決夏季用電峰谷差擴(kuò)大的問(wèn)題，做好迎峰度夏、有序用電工作，全國(guó)各級(jí)地方政府與供電部門(mén)開(kāi)展了形式多樣的電力需求側(cè)管理活動(dòng)。a) 實(shí)現(xiàn)電力負(fù)荷的移峰填谷，優(yōu)化電網(wǎng)負(fù)荷曲線；蓄冷系統(tǒng)通過(guò)轉(zhuǎn)移制冷設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間，充分利用夜間低谷電力，減少白天峰值用電量，優(yōu)化電網(wǎng)負(fù)荷曲線，成為電力移峰填谷最有潛力的途徑，兼具經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。c) 作為備用冷源在供電不足的情況下滿足建筑物的空調(diào)要求；d) 優(yōu)化資源配置，延緩電力建設(shè)；e) 擴(kuò)大原有空調(diào)系統(tǒng)的供冷能力。該技術(shù)在美國(guó)、法國(guó)、日本及韓國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)已得到大批工程應(yīng)用。如果考慮蓄冷設(shè)備占地所損失的經(jīng)濟(jì)效益，投資回收期將會(huì)更長(zhǎng)，此將直接影響一些缺乏資金的用戶采用該技術(shù)。c) 蓄冷技術(shù)應(yīng)用補(bǔ)貼政策姍姍來(lái)遲影響該技術(shù)的推廣；直到今年2012年7月份才出臺(tái)《電力需求側(cè)管理城市綜合試點(diǎn)工作中央財(cái)政獎(jiǎng)勵(lì)資金管理暫行辦法》，且明確指出“對(duì)通過(guò)移峰填谷技術(shù)的永久性節(jié)約電力負(fù)荷和轉(zhuǎn)移高峰電力負(fù)荷，東部地區(qū)每千瓦獎(jiǎng)勵(lì)440元，中西部地區(qū)每千瓦獎(jiǎng)勵(lì)550元”。d) 學(xué)術(shù)界對(duì)蓄冷空調(diào)技術(shù)的一些認(rèn)識(shí)也是該技術(shù)推廣應(yīng)用的障礙之一【6】；目前，學(xué)術(shù)界有部分人認(rèn)為蓄冷空調(diào)技術(shù)為非節(jié)能技術(shù)，理由是蓄冷工況時(shí)空調(diào)機(jī)組的制冷效率會(huì)下降，同時(shí)在系統(tǒng)中存在能量的二次轉(zhuǎn)換及蓄冷罐的能量損耗，而將用戶產(chǎn)生的“節(jié)電效益”純粹歸功于分時(shí)電價(jià)。水被冷水機(jī)組冷卻并儲(chǔ)存在蓄冷水槽內(nèi)，用于滿足空調(diào)時(shí)的供冷需要（水蓄冷系統(tǒng)基本原理圖詳見(jiàn)圖1）。當(dāng)然，提高蓄冷溫差的同時(shí)，需提高水蓄冷系統(tǒng)的蓄冷效率，防止冷水與熱水的混合以減少能量損失。圖1 水蓄冷系統(tǒng)基本原理圖自然分層水蓄冷是利用水的不同溫度下的密度不同實(shí)現(xiàn)自然分層。在自然分層水蓄冷中，通過(guò)水的密度特性使溫度在4～6℃的冷水聚集在蓄冷水槽下部，而6℃以上的熱水自然地聚集在蓄冷水槽的上部，來(lái)實(shí)現(xiàn)冷熱水的自然分層，為將冷熱水隔開(kāi)而不相摻混的水層為斜溫層。在自然分層蓄冷水槽中，斜溫層是一個(gè)影響冷熱分層和蓄冷效果的重要因素，它是由于冷熱水間自然的導(dǎo)熱作用而形成的一個(gè)冷熱溫度過(guò)渡層。明確而穩(wěn)定的斜溫層能防止蓄冷水槽下部冷水與上部熱水混合。自然分層水蓄冷技術(shù)應(yīng)用關(guān)鍵是減少水在蓄冷水槽內(nèi)的擾動(dòng)，減小斜溫層厚度，以致獲得優(yōu)良的蓄冷效果，提高蓄冷效率。上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)位于上海浦東長(zhǎng)江入?？谀习兜臑I海地帶，距虹橋機(jī)場(chǎng)約52公里。圖3 浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期工程航站樓上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期工程是一個(gè)綜合性的工程，根據(jù)國(guó)內(nèi)、外大型機(jī)場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，能耗最大的是空調(diào)系統(tǒng)、照明配電系統(tǒng)等。本項(xiàng)目通過(guò)科學(xué)論證和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，成功地將超大型水蓄冷空調(diào)技術(shù)應(yīng)用于浦東機(jī)場(chǎng)。同時(shí)，根據(jù)對(duì)機(jī)場(chǎng)的空調(diào)負(fù)荷分析，利用BA控制系統(tǒng)，建立合理