空調(diào)系統(tǒng)水蓄冷槽的類型及其特點(diǎn)
水蓄冷系統(tǒng)利用水的顯熱容來儲(chǔ)存冷量，水經(jīng)冷水機(jī)組冷卻后儲(chǔ)存在蓄冷槽中用于次日的冷負(fù)荷供應(yīng)。儲(chǔ)存冷量的大小取決于蓄冷槽存儲(chǔ)冷水的數(shù)量和蓄冷溫差。蓄冷溫差是指空洞負(fù)荷回流水與蓄冷槽供冷水之間的溫差。一個(gè)設(shè)計(jì)良好的蓄冷系統(tǒng)可以通過維持較高的蓄冷溫差來儲(chǔ)存較多的冷量。溫差的維持可以通過降低儲(chǔ)存冷水溫度、提高回水溫度以及防止回流溫水與儲(chǔ)存的冷水的混合等措施，實(shí)現(xiàn)水蓄冷系統(tǒng)的蓄冷溫度在4℃-7℃之間，此溫度和大多數(shù)非蓄冷水機(jī)組相匹配。
在水蓄冷技術(shù)中，關(guān)鍵問題是蓄冷槽的結(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，目前常采用自然分層蓄冷、多槽式蓄冷、迷宮式蓄冷和隔膜式蓄冷方法。其中自然分層蓄冷方法簡單、有效，是保證水蓄冷系統(tǒng)最為經(jīng)濟(jì)和高效的方法。
1．自然分層蓄冷
水的密度與溫度有關(guān)，溫度越低，密度越大，直到水溫低至4℃；水溫低于4℃，則密度減小直至凍結(jié)。因此，4℃-6℃的冷水應(yīng)該穩(wěn)定地積聚在水槽的最低部位，而13℃以上的熱回水應(yīng)積聚在水池的高部位。所謂分層，就是利用密度的影響將熱水與冷水分隔開。為此要在上部熱區(qū)和下部冷區(qū)之間創(chuàng)造和保持一個(gè)溫度劇變層（斜溫層），依靠穩(wěn)定的斜溫層阻止下部的冷水與上部的熱水相互混合。
圖3.20所示為蓄冷槽和斜溫層內(nèi)溫度變化簡圖。在蓄冷槽中設(shè)置了上下兩個(gè)均勻分配水流散流器。為了實(shí)現(xiàn)自然分層的目的，要求在蓄冷和放冷過程中，空調(diào)回流溫水始終從上部散流器流人或流出，而冷水是從下部散流器流人或流出，應(yīng)盡可能形成分層水的上下平移運(yùn)動(dòng)。在自然分層的水蓄冷槽中，斜溫層是一個(gè)影響冷熱分層和蓄冷槽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)冷熱溫度過濾層。它會(huì)由于通過該水層的導(dǎo)熱、水與蓄冷槽壁面和沿槽壁的導(dǎo)熱，并隨儲(chǔ)存時(shí)間的延長而增厚，從而減少實(shí)際可用蓄冷水的體積，減少可用蓄冷量。蓄冷槽儲(chǔ)存期內(nèi)斜溫層的變化是衡量蓄冷槽蓄冷效果的主要指標(biāo)。一般希望斜溫層厚度為0.3m-1.0m。
2．多槽式蓄冷
圖3.25所示為多槽式水蓄冷系統(tǒng)流程圖。在系統(tǒng)中設(shè)置了多個(gè)蓄冷槽，將冷水和熱水分別儲(chǔ)存在不同的蓄冷槽中，并保證蓄冷和放冷開始時(shí)有一個(gè)槽是空的。利用設(shè)置的空槽實(shí)現(xiàn)冷熱水分離。從而保證送至負(fù)荷的冷水溫度維持不變。在蓄冷過程中，蓄冷槽自左至右逐個(gè)充滿，進(jìn)行蓄冷的蓄冷槽右側(cè)槽中的熱水由下部閥門控制將熱水抽出。送至冷水機(jī)組冷卻后進(jìn)入蓄冷槽。當(dāng)蓄冷槽充滿時(shí)，緊靠右邊槽中的熱水也剛好抽空。類似地，當(dāng)蓄冷過程結(jié)束時(shí)，右邊第一槽是空的。在放冷循環(huán)中，方向相反。運(yùn)行時(shí)，多槽系統(tǒng)中個(gè)別蓄水槽可以從系統(tǒng)中分離出來進(jìn)行檢修維護(hù)。多槽蓄冷系統(tǒng)要求使用的閥門較多，故其系統(tǒng)的管路和控制較復(fù)雜，初投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較高。
3．迷宮式蓄冷
圖3.26所示為迷宮式蓄冷槽中水流線路圖。它采用隔板將大蓄水槽分成很多個(gè)單元格，水流按照設(shè)計(jì)的路線流過每個(gè)單元格。迷宮法能較好地防止冷溫水混合，但在蓄冷和放冷過程中，水交替地從頂部和底部進(jìn)口進(jìn)入單元格，每兩個(gè)相鄰的單元格中就有一個(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，若水流速過高，則在蓄冷槽內(nèi)會(huì)產(chǎn)生旋渦，導(dǎo)致水流擾動(dòng)及冷熱水的混合；若水流速過低，則會(huì)使進(jìn)出口端發(fā)生短路，在單元格中形成死區(qū)，使其于空間不能充分利用，降低蓄冷系統(tǒng)的容量。
盡管迷宮式水蓄冷槽內(nèi)存在部分混合現(xiàn)象，但由于蓄冷槽由多個(gè)小槽組成，且有隔板隔離，因此總的來說，迷宮式水蓄冷系統(tǒng)對不同溫度的冷溫水分離效果較好，但其槽表面積和容積之比偏高，使儲(chǔ)存冷量的熱損失增加，導(dǎo)致蓄冷效率下降。
4．隔膜式蓄冷
在蓄水槽內(nèi)部安裝一個(gè)活動(dòng)的柔性隔膜或一個(gè)可移動(dòng)的剛性隔板，將蓄水槽分成儲(chǔ)存冷熱水的兩個(gè)空間，從而實(shí)現(xiàn)冷熱水的分離。如圖3.27所示為隔膜式水蓄冷槽示意圖。為了減少熱水對冷水的影響，一般冷水放在下部，通常，隔膜用橡膠布制成，主要是水平方向布置，這樣即使出現(xiàn)小破洞也能靠自然分層原理限制上下方水的混流，減少泄漏。水平隔膜已成功地用于許多蓄冷水槽，均能維持較高的蓄冷效率，使蓄冷槽內(nèi)水流分布均勻。
