水蓄冷系统水蓄冷是利用水的显热实现冷量的储存

3．4　水蓄冷系统

水蓄冷是利用水的显热实现冷量的储存。因此，一个设计合理的蓄冷系统应通过维持尽可能大的蓄水温差及防止冷水与热水的混合来获得最大的蓄冷效率。在水蓄冷技术中，关键问题是蓄冷罐的结构形式应能防止所蓄冷水与回流热水的混合。

水蓄冷系统投资较低。首先因为一般用于空调的冷水机均可直接用于水蓄冷，因而即使在蓄冷阶段也可保持较高的制冷效率；其次蓄冷用水池往往可以和消防水池等共同使用，因而可以节省水池结构部分的单独投资。

但是，水蓄冷利用的是水的显热变化，由于水的比热容远远小于其相变热量（水的比热容为1．0 kcal/（kg·℃），水冰相变热为80 kcal/（kg·℃）），因此，即使将利用的水温差加大到10℃（5℃/15℃），其单位容积蓄冷量也要比冰蓄冷小10倍之多。而且其可利用温差的影响因素很多。因为水蓄冷技术主要是利用水的物理特性，随着水温的降低，其密度也在不断加大，如果不受到外力扰动，一般容易形成冷水在下，热水在上的自然分层状态，且水在4℃以下时物性出现明显的非规律性变化，即4℃水温时其密度最大，因而水蓄冷水温可利用的下限为3～4℃。

影响水蓄冷效率的主要因素是尽量减少水池内冷热水（进出水）之间的直接渗混。而影响渗混的关键是进/出水口处的水流扰动和不可避免的水流与池壁之间摩擦引起的扰动。当然，制冷机是否能提供稳定的、较低水温的冷源是前提条件。现初步归纳为如下几个因素来分别研究：冷机可提供的最低水温，空调系统设计中允许采用的最高水温（常用的为7℃/12℃），水池结构形式，进/出水口的分布器构造，水池允许的水位，水池保温条件等等。目前，公认的蓄冷效率最高的是分层蓄冷水池。所谓“分层”就是仅只利用密度的影响将热水与冷水分隔开。为了使蓄冷水池达到分层，就要在上部热区和下部冷区之间创造和保持一个温度剧变层，依靠稳定的温度剧变层阻止下部的冷水与上部的热水相互混合。如图3．58所示，在水池3m深处形成温度剧变层，该层将4℃的冷水和13℃的热水分开。温度剧变层的厚度越薄越好，一般希望不超过0．5m。

蓄冷水池应通过水流分布器从池中取水和向池中送水。水流分布器可使水缓慢地流入水池和从水池中流出，可尽量减少紊流、扰乱温度剧变层，这样，才能当蓄冷时，随着冷水不断从下部送入水池和热水不断从上部抽出，温度剧变层稳步上升；当取冷时，随着热水不断从上部流入和冷水不断从下部抽出，温度剧变层逐渐下降。好的分层蓄冷水池所蓄存能量的90%可以有效地用于供冷。水温在槽内的分布情况，如图3．57、图3．58所示。

图3．57　典型分层型水槽的温度分布

3．58　分层型水槽在充冷期间的温度分布