主要设备容量的确定

3．3．2　主要设备容量的确定

由于部分负荷蓄冰方式可以削减空调制冷系统高峰耗电量，而且初投资比较低，所以目前多采用。确定部分负荷蓄冰系统的装置容量时，思路应为：充分发挥制冷主机的作用，使其昼夜运行，以达到制冷主机装机容量为最小。这样，最佳平衡计算式应为：

式中：q_c——以空调工况为基点时的制冷机制冷量，kW或RT；

　Q_s——蓄冰装置容量，kW·h或RTH；

　n₁——白天制冷主机在空调工况下的运行小时数；

　n₂——夜间制冷主机在蓄冰工况下的运行小时数；

　C_f——冷水机组系数，即冷水机组蓄冰工况制冷能力与空调工况制冷能力的比值。

对于特定制冷机，C_f系数取决于蓄冰工况下的温度，如制冰温度为－6℃时，一般活塞式与离心式制冷机约为0．60；螺杆式制冷机约为0．65。

（1）制冷主机的选择

蓄冰空调系统用冷水机组需要适应空调工况和蓄冰工况，故常称之为双工况冷机，可供选择的类型有活塞式冷水机组、螺杆式冷水机组和二级以上离心式冷水机组。

同时，在设计蓄冰空调系统时，还应注意冷水机组在不同工况运行时的制冷量变化。一般情况下，制冷量变化如下：

①对与空调工况，空调用供水温度为7℃，冷却水进水温度为32℃时，采用体积浓度25%～30%乙二醇水溶液为载冷剂时，其制冷量约为以水为载冷剂的97%。

②冷却水进水温度每降低（或增加）1℃，机组制冷量约增加（或降低）1．3%。

③空调用供水温度每降低1℃，机组制冷量的降低量为：活塞式与离心式机组约为3%，螺杆机组约为2．6%。

（2）蓄冰装置的选择

选定蓄冰装置的容量以前，首先应确定蓄冰系统的形式、典型设计日峰值小时负荷、载冷剂流量以及制冷主机和蓄冰装置的进/出口温度。其次，根据逐时所需取冷量以及空调供/回水温度，计算蓄冰装置逐时进/出口水温度。再次，根据所选定的蓄冰装置形式及可能的总取冷量计算所需蓄冰装置的型号和台数。最后，校核所选定的装置能否满足逐时所需取冷量和取冷供水温度。

（3）蓄热装置的确定

我国南方地区的普通写字楼、商场等建筑冬季夜间基本没有热负荷，热负荷基本集中在办公期间。由于逐时热负荷较小，冬季采用全负荷蓄热的方式更合理。而北方地区，夜间一般不允许停止供暖，但对于商业建筑允许适当减供，常采用以削减高峰负荷为目的的部分蓄热。根据热负荷计算公式，算出冬季逐时热负荷和全日总热负荷。

①电热锅炉的选择

全蓄热系统：电热锅炉夜间利用低谷电蓄存的热量全部用于白天空调供热。

电热锅炉容量的计算公式如下：

式中：Q_L——电热锅炉的容量，kW；

　Q_Z——设计日全日热负荷总量；

　T——设计日夜间低谷段小时数；

　N₁——蓄热系统热损失，取0．92～0．95。

部分蓄热系统：低谷电蓄存的热量只占白天空调供热的一部分，不足部分由电热锅炉直供。此时的电热锅炉容量要根据实际情况来确定。

全蓄热系统的运行费用最低，但要求配置的电热锅炉及蓄热槽较大，初投资较大；部分蓄热系统的运行费用较前者稍多，但其配置的电热锅炉及蓄热槽较小，初投资也较前者小。

②蓄热槽的大小确定

用于蓄存热水的水槽称为蓄热槽，蓄热槽内的水温一般要低于95℃。

蓄热槽的有关尺寸计算如下：

式中：V——蓄热槽的体积，m³；

　V_w——蓄热槽的有效蓄水量，m³；

　Q_x——蓄热槽的蓄热量，kW·h；

　ΔT——蓄热槽的蓄热温差，℃；

　C——水的比热容，4．184kJ/（kg·℃）；

　ρ——水的密度，10³　kg/m³。

蓄热槽一般有两种做法，一种是金属槽结构，可做成外保温的形式；另一种是混凝土池结构，可做成内保温的形式。

和冰蓄冷一样，蓄热槽内也要加布水器，布水器要按照弗兰克准则来设计，即采用分层蓄热技术，这样才可以充分利用蓄热温差。

③蓄能装置

夏天用于蓄冷水（或蓄冰），冬季又用于蓄热水的水槽称为蓄能装置。蓄能装置的结构，特别是蓄冰和蓄热相结合的蓄能装置的结构设计比较复杂，要考虑诸多因素，如蓄能装置保温形式的选择，蓄冷、蓄热时水位的变化等。

无论是蓄热槽还是蓄能装置，水处理是运行中很重要的环节，要确保达到水的软化指标，否则对于电热锅炉的寿命和冰盘管的换热将产生重要影响。

另外，蓄能装置内部钢盘管占蓄水体积的5%左右，在确定水的实际容积时应予以考虑。经试验证明，钢盘管的存在对于水的分层不会产生影响。