深圳某项目空调蓄冷水池施工技术方案.docx

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深圳某项目空调蓄冷水池施工技术方案

关于深圳某项目空调

蓄冷水池的施工

（响应招标文件）

编制单位：

编制人：

施工单位：

XX有限公司

20XX年X月

蓄冷水池施工技术方案

一、结构情况

蓄冷水池内部面积：

蓄冷水池长31.3米、宽28.8米，蓄冷水池高4.9米。

梁下高4.2m（南北梁700*4003条；东西梁700*4003条），内有9根柱子。

蓄冷水池有效容积：

3200--3500m3。

二、技术要点

1.蓄冷水池保温防水的技术要点

1）保温材料选XPS高密度挤塑保温板，传热系数为0.028W/mK，低于0.03W/mK。

2）保温层之防水材料选用《地下工程防水技术规范》要求中规定的JS有机防水涂料，均达到一级防水材料的标准，能够确保蓄冷水池没有渗漏。

防水保温分层做法：

（1）基层处理，涂刷2mm厚JS有机防水涂料。

（2）采用高分子聚合物水泥防水砂浆找平。

（3）10mm厚高分子聚合物粘接砂浆

（4）50厚高密度XPS挤塑保温板层。

（5）5mm厚高分子聚合物粘接砂浆。

（6）高强度网格布敷设。

（7）5mm厚高分子聚合物粘接砂浆。

（8）2mm厚JS有机防水涂料。

（9）10mm厚高分子聚合物抗裂抹面防水砂浆。

蓄冷水池的补水只是其自然蒸发的极小部分，不会超过水池容积的千分之一。

3）蓄冷水池的保温在环境温度最高时池水温度24小时升高不会超过0.5℃。

池体也不会出现结露现象，具体详见保温计算部分。

2.蓄冷水池内部布水器设置技术要点

1）根据工程概况说明和系统配置，蓄冷主机为800RT两台，主机利用夜间用电低谷时段8小时蓄冷运行；白天向末端空调负荷供冷。

水蓄冷系统每年空调季节，根据气候变化会带来负荷变化，以下我们将空调负荷分为100%、75%、50%、25%四种情况来分析在不同冷负荷率情况下的负荷平衡及运行策略：

夏季设计日冷负荷平衡图

时段

总冷负荷

离心机供冷

蓄能槽供冷

离心机蓄冷

01:

00-02:

-5063

02:

00-03:

-5063

03:

00-04:

-5063

04:

00-05:

-5063

05:

00-06:

-5063

06:

00-07:

-5000

07:

00-08:

08:

00-09:

2000

09:

00-10:

3100

10:

00-11:

3860

11:

00-12:

4200

12:

00-13:

4600

13:

00-14:

5000

14:

00-15:

4860

15:

00-16:

4600

16:

00-17:

4200

17:

00-18:

3958

18:

00-19:

19:

00-20:

20:

00-21:

21:

00-22:

22:

00-23:

23:

00-24:

-5000

24:

00-01:

-5063

总计

40378

-40378

能量比例

100%

100%负荷平衡柱状图

设计日100%负荷空调运行策略分析：

本工程蓄冷空调系统配置2台800RT约克离心机组，在夜间电力低谷时段向蓄冷水池蓄冷，满负荷运行8小时共可蓄得40378KWh，根据上述负荷分布图可以看出，本工程的冷负荷结构为白天10个小时供冷，蓄冷空调系统最大供冷能力为5000KW/h，合1422RT/h。

此时白天不用开启主机，完全由蓄冷水池提供空调能源，这样可以充分发挥系统设备的最大效率，有利于蓄冷系统的完全运行。

夏季75%负荷平衡图：

夏季设计75%冷负荷平衡图

时段

总冷负荷

离心机供冷

蓄能槽供冷

离心机蓄冷

01:

00-02:

-5063

02:

00-03:

-5063

03:

00-04:

-5063

04:

00-05:

-5033

05:

00-06:

06:

00-07:

07:

00-08:

08:

00-09:

1500

09:

00-10:

2325

10:

00-11:

2895

11:

00-12:

3150

12:

00-13:

3450

13:

00-14:

3750

14:

00-15:

3645

15:

00-16:

3450

16:

00-17:

3150

17:

00-18:

2969

18:

00-19:

19:

00-20:

20:

00-21:

21:

00-22:

22:

00-23:

23:

00-24:

-5000

24:

00-01:

-5063

总计

30283.5

-30285

能量比例

100%

75%负荷平衡柱状图

夏季75%负荷平衡图一：

夏季设计75%冷负荷平衡图

时段

总冷负荷kw

离心机供冷

蓄能槽供冷kw

离心机蓄冷kw

01:

00-02:

-5063

02:

00-03:

-5063

03:

00-04:

-2532

04:

00-05:

-2532

05:

00-06:

-2532

06:

00-07:

-2500

07:

00-08:

08:

00-09:

1500

09:

00-10:

2325

10:

00-11:

2895

11:

00-12:

3150

12:

00-13:

3450

13:

00-14:

3750

14:

00-15:

3645

15:

00-16:

3450

16:

00-17:

3150

17:

00-18:

2969

18:

00-19:

19:

00-20:

20:

00-21:

21:

00-22:

22:

00-23:

23:

00-24:

-5000

24:

00-01:

-5063

总计

30283.5

-30285

能量比例

100%

75%负荷平衡柱状图一

夏季设计75%负荷空调运行策略分析：

由夏季75%负荷平衡图可以看出，在夜间电力低谷时段开始时，开启2台800RT冷水机组机组共同向蓄冷水池蓄冷，满负荷运行6小时共可蓄得30285KWh，根据上述负荷分布图可以看出，夜间运行6小时就能够满足白天10个小时供冷需求。

此时白天不用开启主机，完全由蓄冷水池提供空调能源；这个时期，空调负荷不足，如果系统周围有其他负荷，也可以由本系统提供。

夏季50%负荷平衡图：

夏季设计50%冷负荷平衡图

时段

总冷负荷kw

离心机供冷

蓄能槽供冷kw

离心机蓄冷kw

01:

00-02:

-5063

02:

00-03:

-5063

03:

00-04:

-5063

04:

00-05:

-5063

05:

00-06:

-5063

06:

00-07:

-5000

07:

00-08:

08:

00-09:

1000

09:

00-10:

1550

10:

00-11:

1930

11:

00-12:

2100

12:

00-13:

2300

13:

00-14:

2500

14:

00-15:

2430

15:

00-16:

2300

16:

00-17:

2100

17:

00-18:

1979

18:

00-19:

19:

00-20:

20:

00-21:

21:

00-22:

22:

00-23:

23:

00-24:

-5000

24:

00-01:

-5063

总计

20189

-40378

能量比例

100%

50%负荷平衡柱状图

设计50%负荷空调运行策略分析：

从夏季50%负荷平衡图可以看出，在夜间电力低谷时段开始时，系统开启2台800RT离心机组，向蓄冷水池蓄冷，满负荷运行8小时共可蓄得40378KWh，根据上述负荷分布图可以看出，本工程的冷负荷结构为白天10个小时供冷，全天空调总负荷为20189KWh，蓄水池蓄满一次可以满足两天的空调使用需求。

此时可以隔天开启主机，蓄1天使用2天，由蓄冷水池提供空调能源，这样就可以不必每天开启主机，充分发挥系统设备的最大效率，有利于蓄冷系统的安全运行。

夏季25%负荷平衡图：

夏季设计25%冷负荷平衡图

时段

总冷负荷kw

离心机供冷

蓄能槽供冷kw

离心机蓄冷kw

01:

00-02:

-5063

02:

00-03:

-5063

03:

00-04:

-5063

04:

00-05:

-5063

05:

00-06:

-5063

06:

00-07:

-5000

07:

00-08:

08:

00-09:

500

09:

00-10:

775

10:

00-11:

966

11:

00-12:

1050

12:

00-13:

1150

13:

00-14:

1250

14:

00-15:

1215

15:

00-16:

1150

16:

00-17:

1050

17:

00-18:

990

18:

00-19:

19:

00-20:

20:

00-21:

21:

00-22:

22:

00-23:

23:

00-24:

-5000

24:

00-01:

-5063

总计

10095.75

-40378

能量比例

100%

25%负荷平衡柱状图

设计25%负荷空调运行策略分析：

从夏季25%负荷平衡图可以看出，在夜间电力低谷时段，系统开启2台800RT离心机组，向蓄冷水池蓄冷，满负荷运行8小时共可蓄得40378KWh，根据上述25%负荷分布图可以看出，本工程的冷负荷结构为白天10个小时空调总负荷10096KWh，蓄水池蓄满一次可以满足3--4天的空调使用需求。

此时可以随时观察蓄冷水池的剩余量，选择适当的时间进行蓄冷运行，也就是说蓄冷主机运行，可以隔3-4天进行一次，当有空调负荷时，完全靠蓄冷水池进行供冷。

运行策略

本工程蓄冷空调系统运行主要分为四种模式：

制冷主机蓄冷、蓄冷水池供冷、制冷主机单独供冷、制冷主机与蓄冷水池联合供冷。

系统在这四种模式中运行时各阀门的动作状态如下表：

工况

制冷机蓄冷

开

关

开

关

蓄冷水池联合制冷机供冷

开

调节

关

开

制冷机单独供冷

关

开

关

开

冷水池单独供冷

开

调节

关

开

蓄冷主机夜间蓄冷（23:

00—07:

00）----该时段为深圳的电力低谷期，根据蓄冷系统的优化原理，制冷机在电力低谷时段充分利用当地的低价电运行制冷。

在该时段内制冷机满负荷运行，通过低温的冷冻水将蓄冷水池内的水温降低。

制冷机在蓄冷工况下运行时，由于温差较大，制冷机的效率非常高，随着蓄冷量的增加和时间的推移，制冷机的回水温度逐步降低。

根据设计要求，标准设计日制冷机夜间8小时蓄冷量达到40500KWH，当蓄冷量达到要求时，制冷机自动停止蓄冷工况运行。

系统运行原理如下：

蓄水池单独供冷（8:

00—18:

00）----该时段为电力高峰段和部分平谷时段，

为了避免在电力高峰期内开启冷机以及冷机的低效运行，该时段内蓄冷水池的总供冷量为空调系统负荷的全部。

根据优化控制原则，为了减少运行电费，该时期的冷负荷由蓄冷水池单独提供，制冷机白天停止运行，只在电力低谷段运行蓄冷。

在该工况下蓄冷水池提供4℃的低温水进入板换，板换的另一侧为空调系统提供空调所需要的冷冻水。

蓄冰冷机单独供冷----空调冷负荷结构改变时，为了将蓄冰桶的冷量尽量用于电力高峰时段，在平峰时段内的冷负荷可以适当由制冷机单独提供。

这时蓄冰桶与系统隔离开，蓄冰主机在空调工况运行，通过板式换热器向空调系统提供冷冻水。

系统运行原理如下：

蓄冷水池采用自然分层水蓄冷技术。

根据运行策略分析及使用要求，蓄冷水池布水器设计参数为：

蓄冷设计温度为4℃，释冷终了温度为18℃。

2）采用H型布水器结构，整体流速能够控制在0.002M/S以下，蓄冷水池运行斜温层厚度不会超过400mm，部分负荷或极低负荷时也有稳均衡的布水效果；布水器材料选用给水硬聚氯乙烯（PVC-U）国标管材，能够有效的防止发生腐蚀，保证使用寿命，上下布水器除进出水主管外整体厚度不超过150MM；布水器末级布水管道平行距离不大于800MM，以保证必要的布水精度。

水蓄冷槽散流器设计

自然分层的蓄冷槽需要用散流器将水平稳地引入槽中，依靠密度差而不是惯性力产生一个沿槽底或槽顶水平分布的重力流，形成一个使冷热水混合作用尽量小的斜温层。

因此，在自然分层水蓄槽设计中，散流器的设计特别重要，它对蓄冷槽的蓄冷效率有显著影响。

设计好的散流器可以实现较佳的分层效果和稳定的斜温层。

蓄冷水池采用自然分层水蓄冷技术。

根据运行策略分析及使用要求，蓄冷水池布水器设计参数为：

蓄冷设计温度为4℃，释冷终了温度为18℃。

采用H型布水器结构，整体流速能够控制在0.002M/S以下，蓄冷水池运行斜温层厚度不会超过400mm，部分负荷或极低负荷时也有稳均衡的布水效果；布水器材料选用给水硬聚氯乙烯（PVC-U）国标管材，能够有效的防止发生腐蚀，保证使用寿命，上下布水器除进出水主管外整体厚度不超过150MM；布水器末级布水管道平行距离不大于800MM，以保证必要的布水精度。

在蓄冷过程开始时，由下部散流器进人的冷水流，由于密度大，在水流速度较小的情况下，它会紧贴蓄冷槽底面，依靠密度差而不是惯性沿水平方向移动，以纯导热的形式形成斜温层，避免与上部热水的对流混合。

同样，在放冷过程开始时，由上部散流器进入的热水，其密度小，在水流速度较小的情况下，它会浮在冷水的表面，沿水平方向移动，同样以纯导热的形式形成斜温层，避免与下面储存冷水的对流混合。

所以，在蓄冷和放冷开始时均会形成初始斜温层，在后续的过程中，若进口水流速较大，则会破坏稳定的斜温层，导致冷、热水直接混合，减少蓄冷槽内的有效蓄冷量。

散流器的作用就是通过使水流以密度流的形式缓慢地进入蓄冷槽，减少水流进入蓄冷槽时对储存水的冲击，促使斜温层的形成，并通过减少可能产生的混合作用维持斜温层的存在,减少对斜温层的破坏。

在0℃～20℃范围内，水的密度差不大，形成的斜温层不太稳定，因此要求通过散流器的进出口水流流速足够小，以免造成对斜温层的扰动破坏。

这就需要确定恰当的Fr数和散流器进口高度h，确定合理的Re数来避免斜温层品质的下降。

散流器水力学特性

斜温层的水力学特性可由弗兰德（Fr）数和雷诺（Re）数决定，它们是两个非常重要的无因次准则数。

①Fr准则数

它表示作用在流体上的惯性力与浮力之比的无因次准则数。

该准则数反应进口水流能否形成密度流的条件。

其定义式为：

Fr=q/[gh3（ρi－ρa）/ρa]1/2

当Fr<=l时，在进口水流中浮力大于惯性力，可很好地形成重力流；Fr>1时，也能形成重力流；Fr>=2时，惯性流为主，惯性力作用增大会产生明显的混合现象，并且Fr的微小增加就会造成混合作用的显著增加。

②Re准则数

蓄水槽上下不同温度（即不同密度）的水混合造成斜温层的破坏，这是由于进口散流器单位长度流量过大而引起的，其流体特性用雷诺数（Re）表示，其物理意义为流体的惯性力与该流体粘滞力的比值。

散流器进口Re数的定义式为：

Re＝q/ν

对于确定的流量，可以通过调整散流器的有效长度来得到所需的Re数。

散流器的设计应控制在较低的Re值，若Re值过大，由于惯性流而引起的冷温水混合将加剧，致使蓄冷槽所需容量将增大。

较低的进口Re值有利于减小斜温层进口侧的混合作用，进口Re值一般取在240-800时能取得理想的分层效果。

本工程中蓄水槽布水器设计

本工程中散流器设计最大压降为2m，因此，可以采用丰字型散流器或H型散流器，也可以将两者结构相结合使用。

这种散流器适用于长方体或立方体的水蓄冷槽中。

（1）散流器的开口长度和开口高度的确定

散流器的开口高度是出口水流离开散流器并形成重力流所占有的垂直距离。

对于蓄冷槽下部散流器，开口高度就是蓄冷槽底面与散流器入口开口顶部的距离。

在散流器直管上，相邻两个开口间的间距应能防止重力流在管附近形成时造成混合现象。

散流器开口长度为水流进蓄冷槽时开口的有效长度。

在H型散流器中，当直管上开口等间距布置时，有效长度应为所有开口的总长度。

可按下式来确定散流器的开口长度L和开口高度h：

q=Re*ν

L=Q/q

首先选定蓄冷、放冷温度和入口Re，由上式确定单位长度体积流量q.根据蓄冷的总设计流量，由上式确定散流器总长度。

再根据Fr原则，选择Fr数，计算确定出入口最小开口高度。

本工程中Fr=0.6-0.8。

最后根据散流器开口流速均匀和分支中流量分配均匀的原则，布置分支结构开口长度和间距，确保均匀度误差不超过模拟计算的3%。

设计流量应当是所预定的最大体积流量。

对于确定的流量，可以通过调整散流器的有效长度来达到所需的Re值，然后由确定的流量和散流器开口长度，来确定出所需要的最小开口高度。

本工程中采用综合H型散流器分布，以确保散流器具有足够的长度。

在散流器设计中，除根据Fr和Re值确定出散热器最小开口高度和开口长度外，还需要根据水流分配均匀的原则来决定具体的结构形式。

本工程布水器设计中采用同程形式，以确保水流平均分配。

3）根据布水设计特点，达到布水均匀、散流可靠的技术要求，

布水器采用同方自主研发的“自然分层多效H型蓄能分布器”TFJF-L440型，其系列产品特点如下：

A、采用工厂化生产，质量和工期有保障；

B、可根据系统流量范围科学的选择适合的规格和型号；

C、材料的材质可根据用户需求确定，目前成熟的材料主要有二次热浸镀锌低碳钢、聚苯乙烯塑料及PE管、聚丁烯塑料PB管、硬聚氯乙烯PVC-U给水管等，（其中，本项目所选择的是硬聚氯乙烯PVC-U环保给水管）

D、布水器的能量分配器开口为标准化生产，有高效、均匀等特点，

E、可以根据蓄冷水池面积，选择不同规格，按照需求组装完成。

F、其中，TFJF-L系列部分型号如下：

分布器

型号

分布级数

分布器长度规格（m）

分布器间距规格mm

开口形式

分布特性

TFJF-HL

500

TFJF-HL

2.5

600

Ⅰ

TFJF-HL-

700

Ⅱ

TFJF-HL

3.5

800

Ⅲ

TFJF-HL

900

TFJF-HL

4.5

1000

4）、硬聚氯乙烯PVC-U环保给水管的资料详见附表。

5）、布水设计，误差不超过模拟计算的5%

6）、系统投入运行后，出具由（有资质的第三方单位）提供的蓄冷设备系统性能检测报告。

7）、蓄冷水池内部垂直方向上分布21个独立显示的温度传感器，可以随时观察蓄冷水池内部垂直方向的温度变化情况。

8）、案例：

A、烟台佳世客休闲购物广场，总建筑面积21万平米，蓄冷水量5800立方，部分负荷蓄冷项目

B、北京某广场，建筑面积9.6万平米，蓄冷水量5600立方。

全负荷蓄冷、蓄热项目

该项目控制系统操作界面

水蓄冷槽的防水和保温

对水蓄冷槽的保温是提高其蓄冷能

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