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摘要得益于国家峰谷电价政策的推行，近年来，蓄冷行业得到了一定的发展，这其中，水蓄冷技术凭借其诸多优点发展尤为迅速，但由于受到蓄水池体积大这一缺点的影响，在一些没有合适空间建造大体积水池的项目中推广受到阻碍。在常规舒适性空调中，新风负荷约占空调总负荷的30%~40%，占比较大，如果将白天的新风负荷单独分离出来，夜间只蓄存供给白天新风负荷所用的冷量，则蓄水池体积可以得到有效消减。本文介绍一种融合水蓄冷技术的温湿度独立控制中央空调系统(以下简称“THIC-CWST”)，既实现了温湿度独立控制，提高空气品质，又利用了夜间水蓄冷技术，为用户节约电费，实现两种技术的巧妙结合。文章通过阐述其原理、系统特点等，进而给出设计选型参考方法，并指出选型过程中需要注意的几个要点，最终进行经济效益分析，并得出结论。
关键字水蓄冷技术温湿度独立控制双工况冷源变频运行 布水系统
中图分类号：C35文献标识码： A
AbstractThanks to the implementation of the national peak valley electricity price policy, in recent years, the thermal storage of coolingindustry had got a certain development, among which the water cooling thermal storage technology had developed faster because it has many advantages, but due to its defect of huge reservoir volume needed, this technology is not appropriate to be used in some project where few space is available for build massive pool. In conventional air conditioning for comfort, fresh wind load accounts for a bigger part about 30% ~ 40% of total load of the air condition. If the fresh wind load can be deparated alone during the day and only the cold fresh air load supply used during the day would be accumulated at night, the reservoir volume can be effectively reduced. This paper introduces a kind of combanation of water cool storage technology with temperature and humidity independent control central air conditioning system (hereinafter referred to as the "THIC - CWST"), which realizes the temperature and humidity independent control, improves air quality, takes advantage of water cool storage technology the night, andsaves the electricity fees, which is a clever combination of the two kinds of technology. By detailing its principle and system characteristics, this paper gives the design selection of the reference method, and points out keys to be noticed in the process of selection, finally analyzed economic benefit, and the conclusion.
Keywords：The thermal storage of cooling
Humidity independent control central air conditioning system Two working condition sourceFrequence changeing operation
Water distribution system
0引言
近年來，由于国家峰谷电价政策的不断推广，国内越来越多的地区获得了这种电价政策，而且峰谷电价比也在不断拉大，这一政策大大促进了蓄冷行业的发展。目前行业内较为常见的蓄冷形式主要有冰蓄冷、水蓄冷、共晶盐蓄冷等，相比冰蓄冷，水蓄冷技术以其系统相对简单、造价相对低廉、空调冷源效率高、系统运行稳定可靠的特点发展十分迅速，但其蓄水槽体积较大的弊端一直饱受诟病，工程案例也多集中在工厂、机场、工业园等土地较为宽裕的地方，而在市中心繁华地带土地较为紧张的写字楼项目中，须在前期土建规划时确立空调方案，并将蓄冷水池考虑进去，在降低蓄冷水池土建成本的同时，也为水蓄冷可行性提供有利条件，这样最终才有可能采用水蓄冷技术，否则，后期仅依靠体积有限的消防水池来蓄水，蓄冷效益将大幅下降，而普通水蓄冷（半蓄冷）所需水池体积容量已经较大，进行水池加建造价较为昂贵。因此，建筑物建成后，如果没有空间来做一个合适体积的蓄冷水池，水蓄冷对比冰蓄冷被采用的可能性将大大降低。
“THIC-CWST”系统采用双工况冷源主机，夜间冷源主机利用低温工况进行蓄冷，白天蓄冷水池单独供给新风系统对空调房间进行深度除湿，同时冷源主机采用高温工况供给高温末端去除室内显热负荷。由于该系统蓄冷水池只蓄存白天新风系统所需冷量，一定程度上缩减了蓄水池体积，减少了空间占用，系统实现了温湿度独立控制，不仅提高了空调品质，而且夜间所用电价为低谷电价，大大节约了电费。
1原理介绍
“THIC-CWST”系统是指采用高低温双工况主机（如低温工况为4℃/12℃直接蓄冷，高温工况为15℃/20℃间接供冷）在夜间电价低谷时段，冷源采用低温工况进行蓄冷，白天用电高峰时段冷源采用高温工况进行供冷，末端采用高温盘管，进而实现温湿度独立控制的系统。与此同时，由于在舒适性空调系统中，新风负荷约占整个系统负荷的30%~40%，采用高低温双工况冷源方案，新风全部由夜间所蓄4℃水通过板换换热进行热湿处理。而所用电价为夜间底谷电价，成本较为低廉，因此可以适当加大新风风量，增加空调品质，过渡季节还可以考虑全新风运行。
对于建筑高度不是很高的建筑物，还可以采用蓄冷水罐方式，蓄冷水罐蓄水液面须高于空调末端最高点，新风系统可以采用蓄冷水罐直接供冷方式，这样整个系统无需采用板换，减少换热损失，使系统使用效率更高，而且该情况下新风机组进水温度为4℃，低温除湿效果更好。系统原理如下图所示：
2系统特点
1独立新风系统
常规舒适性空调多采用“风机盘管+新风机组”的水—空气系统或全空气系统，在“风机盘管+新风机组”的水—空气系统中 ,新风机组一般分设在各层新风机房中或吊装于走廊内，对新风进行集中处理后再分配至各房间，风机盘管机组则直接安装于空调房间内，对室内空气进行循环热湿处理。在该系统中，新风系统设置为独立管路系统，通过板换与蓄冷水池进行热交换，新风机组设计进出水温度可为7℃/13℃。
2 冷源主机容量削减明显，节约设备初期投资
常规舒适性空调系统中新风负荷约占30%~40%，而根据国家卫生标准所要求的新风量来计算的新风，不仅承担湿负荷还可以承担部分显热负荷，通过计算可得约占整个空调负荷的50%~60%,白天主机只需要满足整个空调负荷40%显热负荷的容量要求即可，而夜间主机须能满足蓄存整个新风负荷总冷量，同时满足这二者要求，最终主机容量约为常规系统的55%左右，大大降低了设备初投资。同时也可以减少变压器容量，降低配电系统投资。
在常规舒适性空调系统中，降温、除湿都要依赖同一套空调设备，在实际运行中，空调设备只能保证房间的温度控制，湿度实际处于失控状态。环境相对湿度也是人体舒适度的重要指标，放弃对相对湿度的控制，是现有空调方案下的无奈之举。
3 冷源主机合理利用，系统运行高效
“THIC-CWST”系统采用高低温双工况主机，在夜间使用低温工况（4℃/12℃）进行蓄冷，此时主机效率约为常規工况（7℃/12℃）的90%左右，COP值约为5.5，但夜间为电价低谷期，成本较低。而在白天，主机采用高温工况（15℃/20℃）供给末端使用，此时主机COP值可以达到9.0以上，效率非常高。
4 温湿度独立控制
本文所述系统是在温湿度独立控制系统（英文简称DOAS）的基础之上建立的，所以它拥有DOAS系统的所有优点，由湿度控制设备承担空调系统全部湿负荷，负责房间的湿度控制；温度控制设备只承担室内显热负荷，负责房间温度控制。室内温湿度实现完全独立控制，可以最大限度保障环境舒适度，提高空气品质，使之成为真正意义上的“舒适性空调系统”。有关DOAS系统的文章已有很多，在这里就不做过多介绍。
4. 设备选型参考
（1）冷源选择
在进行冷源选择时，首先需要根据空调设计日逐时气象参数，进行设计日的逐时负荷计算，并绘制逐时负荷曲线。在该系统中，新风承担新风负荷、室内潜热负荷和部分室内显热负荷，干式高温末端承担剩余的室内显热负荷。通过对两个子系统承担负荷的单独计算，最终确立所需冷源容量。
在机组类型上，虽然目前普通冷水机组已经可以做到低温工况（供回水温14℃/4℃）和高温工况（供回水温15℃/20℃）这样的双工况，但是有文章指出，高温离心式冷水机组在冷却水温度低于26 ℃或者冷冻水出水温度低于12℃时，机组运行可能有出现异常的现象。而磁悬浮离心式冷水机组的出现，很好的解决了这个问题，磁悬浮离心式冷水机组不仅部分负荷下的COP明显高于其他冷水机组，更为重要的是，磁悬浮离心式冷水机组在3~20℃的冷水初始温度、8~20℃冷水温差下，仍然具有很高的COP值，这样就为本文所述系统提供了理想的高温（15℃~20℃）和低温（4℃~12℃）冷源，进一步提高了该系统的节能效果，有利于其推广应用。
（2）新风机组选择
该系统中，新风系统承担所有的建筑湿负荷，而建筑新风量是根据满足国家卫生标准的人均最小新风量来进行确定。由新风量Gx、室内湿负荷Wr和室内设计参数Tn、Dn.
Dl=dn-Wr/Gx
具体数值需根据送风参数进行详细计算。为了减轻新风机组处理负荷，建议对室内回风进行热回收处理，减少建筑能耗。
（3）高温末端选择
目前在温湿度独立控制系统中，温度控制设备主要有干盘管、辐射板、毛细管、冷梁等。由于后三种设备价格较为昂贵，其应用目前还不是很广泛，本文所述系统采用干盘管，相比同功率普通盘管，干盘管在风量和冷量上均有较大幅度下降，同样负荷情况下，选用干盘管数量要多与普通盘管，下图给出二者参数对比表，供选型参考使用。
表1基本规格比较
规格 名义风量/（m3/h) 名义供冷量/W 名义供热量/W
普通盘管 干盘管 普通盘管 干盘管
FP-34 340 1800 680 2700 1490
FP-51 510 2700 1020 4050 2240
FP-68 680 3600 1360 5400 2990
FP-85 850 4500 1700 6750 3740
FP-102 1020 5400 2040 8100 4500
FP-136 1360 7200 2720 10800 5980
FP-170 1700 9000 3400 13500 7480
FP-204 2040 10800 4080 16200 8970
FP-238 2380 12600 4760 18900 10470
注：1）普通风机盘管的名义制冷工况：干球温度27℃，失球温度19.5℃，进水温度7℃，进出水温差5℃；名义供热工况：干球温度21℃，进水温度60℃，供水量与名义制冷工况时相同。
2）干盘管名义制冷工况：干球温度26℃，湿球温度18.7℃，进水温度16℃，进水温差 5℃；名义供热工况：干球温度21℃，进水温度40℃，供水量与名义制冷工况时相同。
（4）水泵变频
在常规水系统中央空调中，由于空调末端负荷的逐时变化特性，通过设置变频冷冻水循环泵，可以节约部分能耗，能够更好的控制供回水温度及温差，实现与末端负荷匹配运行。而在水蓄冷空调系统中，不仅冷冻水循环泵可采用变频泵，由于蓄冷和放冷工况的运行特点，蓄冷泵和放冷泵设置变频泵也十分必要。以蓄冷工况为例，由于空调主机加载至最大马力需要一定时间（该时间随设备容量增大而递增），在蓄冷工况初始阶段，如果水泵未设置变频，此时管路水流量为主机蓄冷工况设计额定流量，则会出现蓄冷回水温度高于设计温度的情况，影响蓄水池温度分层，造成冷量损失。
以下图为例进行说明，蓄水池原有水温度均为12℃，如下图中（1），则在蓄冷工况始段主机加载过程中，蓄冷回水可能出现9℃（假设）的情况，如下图中（2），而当主机加载至满负荷运行时蓄冷回水达到设计温度4℃，此时蓄水池内会出现多个温度层，由于中间温度层的出现，会导致临界温度层之间互相传低热量，冷热抵消，随时间推移，变成一个斜温层，如图（3），影响蓄水池使用效率。放冷工况存在同样的情况，由此看来，由于蓄水池内斜温层的出现，水蓄冷中央空调蓄冷泵和放冷泵均有必要设置变频运行控制，以确保进出水温度的相对恒定，而且由于现在变频等自动化电气设备的普及推广，其成本也在日趋下降，价格已不再昂贵，采用变频泵不仅节约能耗，而且经济性好。
（5）布水系统
对于目前应用最广泛的自然分层式水蓄冷系统，通常我们衡量其布水系统效率高低的指标是斜温层厚度，而在水蓄冷行业已经有人提出另外一个指标—“换热余量”。何为换热余量？换热余量是指在布水管路直接抽吸区域中，永远无法被管路抽走换热的水体积与该区域水总体积的比值。以下图为例，选取下布水器两个布水孔来进行说明，由于布水孔之间存在间距，所以在实际抽水过程中，会出现类似图中阴影部分的区域的水永远无法被抽到的情况，该区域的水即是“死水”，假设其体积为V1。布水系统最下端的布水管路占有一定空间，如图中所示，体积为V2=πW2·H/4，换热余量=V1/V2。目前已有厂家的布水器产品换热余量可以做到0.3，布水效率很高，所以我们在选择布水系统的时候，应综合考虑这两个指标，以提高水池的有效蓄冷量，确保蓄冷效益。
“换热余量”示意图
此外，目前蓄冷行业常见的布水系统材质有镀锌钢管、不锈钢管、PVC工程塑料管等，相比钢管，PVC工程塑料管具有不生锈，无结垢，不生藻、寿命长、维护周期长等优点，随着系统的长期使用，管路系统内的水难免会出现各种杂质，如果是钢管材质，则会出现生锈、生藻等现象，而由于布水管路其开孔孔径大小有限（通常为几厘米），如果杂质无法被及时清理，则有可能出现阻塞管路的现象。而对于一个体积较大的水池或者水罐，清洗一次需要对其进行 放水—冲洗维护—注水 ，这个过程少则几天，多则上十天，而这期间无法进行蓄冷运行，造成蓄冷效益损失。相比而言，PVC工程塑料管则会好很多。
4经济效益分析
以空调面积40000m2的办公楼为例，设计冷负荷指标为150 W/m2，总冷负荷为6000KW，同时使用系数取0.8，常规系统可选用两台700RT离心式冷水机组与THIC-CWST系统选用一台850RT的离心式冷水机组即可，二者初投资及回报各项比较如下表。
主要设备及管材费用（不含人工费）
常规风机盘管+新风系统 THIC-CWST系统 备注
项目 规格参数 单位 数量 价格
（万元） 规格参数 单位 数量 价格
（万元）
制冷机组 500RT 台 2 160 600RT 台 1 96 按1600元/RT计
冷冻水泵 55 KW 台 2 10 55 KW 台 1 12
冷却水泵 55 KW 台 2 10 55 KW 台 1 6
蓄冷水泵 — 台 — — 37 KW 台 1 3
放冷水泵 — 台 — — 37 KW 台 1 3
冷却塔 16.5 台 2 40 16.5 台 2 40
板换 1750 KW 臺 2 25 1750 KW 台 2 25
阀门 — 项 1 50 — 项 1 60
新风机组 3000m3/h 台 31 40 3000m3/h 台 31 40
末端设备 — 项 1 55 — 项 1 90
管路系统 — 项 1 100 — 项 1 105
风管 — 项 1 40 — 项 1 40
保温防腐 — 项 1 20 — 项 1 20
蓄冷水池 — 个 — — 1000m3 个 1 50 原有500m3消防水池，加建1500m3
小计 550 590
年节约电费 0 50 以深圳地区为例
目前按半蓄冷来计算，常规水蓄冷的回收年限一般需要2~3年左右，而冰蓄冷则需要5~8年左右。从上表可以看出，THIC-CWST系统相比常规风机盘管+新风系统初投资仅增加7%左右，但每年却可以节约相当于总投资10%左右的电费，投资回收期仅为0.8年，回收期大为缩短。与此同时，40000m2空调面积按半蓄冷来计算，所需蓄水池体积约为4000m3，而采用 “THIC-CWST”系统，蓄水池体积可以缩减到2000m3，有效降低了土建成本。
5结论
本文通过对水蓄冷技术自身特点以及在蓄冷行业现状的分析，并结合在项目中实际使用的效果，提出将水蓄冷技术融入目前节能行业较为成熟的DOAS系统，将两种技术融合后，获得了意想不到的结果。一方面由于由于THIC-CWST系统夜间只蓄存冷量供给白天新风使用，所需水池体积相比普通水蓄冷系统(半蓄冷)要缩减40%左右，主机容量也得到消减；另一方面，有大温差双工况主机的存在，可以适当提高水池蓄冷密度，进一步缩减蓄水池体积约10%左右，最终实际需要蓄水池体积仅为普通水蓄冷系统(半蓄冷)的50%左右，有效弥补了普通水蓄冷系统水池体积大的缺点。THIC-CWST系统通过将水蓄冷技术融入DOAS系统，不仅继承了DOAS系统的优点，提高了末端空气品质，增强了空调舒适度，同时每年还为客户节约了电费，带来切实的经济效益，实现了“既节能，又省钱”的双重目标，是一种前景很好的新技术。在此，也希望业内人士对该项技术予以关注，共同研究探讨，将其不断完善并广泛推广应用。
参考文献：
[1]严德隆、张维君，《空调蓄冷应用技术 》；北京，中国建筑工业出版社，1997。
[2]《蓄冷空调工程技术规程》；北京，中国建筑工业出版社，2008。
[3]陆耀庆，《实用供热空调设计手册-2版》；北京，中国建筑工业出版社，2007。
[4]马最良、姚杨，《民用建筑空调设计》；北京，化学工业出版社，2009。
关键字水蓄冷技术温湿度独立控制双工况冷源变频运行 布水系统
中图分类号：C35文献标识码： A
AbstractThanks to the implementation of the national peak valley electricity price policy, in recent years, the thermal storage of coolingindustry had got a certain development, among which the water cooling thermal storage technology had developed faster because it has many advantages, but due to its defect of huge reservoir volume needed, this technology is not appropriate to be used in some project where few space is available for build massive pool. In conventional air conditioning for comfort, fresh wind load accounts for a bigger part about 30% ~ 40% of total load of the air condition. If the fresh wind load can be deparated alone during the day and only the cold fresh air load supply used during the day would be accumulated at night, the reservoir volume can be effectively reduced. This paper introduces a kind of combanation of water cool storage technology with temperature and humidity independent control central air conditioning system (hereinafter referred to as the "THIC - CWST"), which realizes the temperature and humidity independent control, improves air quality, takes advantage of water cool storage technology the night, andsaves the electricity fees, which is a clever combination of the two kinds of technology. By detailing its principle and system characteristics, this paper gives the design selection of the reference method, and points out keys to be noticed in the process of selection, finally analyzed economic benefit, and the conclusion.
Keywords：The thermal storage of cooling
Humidity independent control central air conditioning system Two working condition sourceFrequence changeing operation
Water distribution system
0引言
近年來，由于国家峰谷电价政策的不断推广，国内越来越多的地区获得了这种电价政策，而且峰谷电价比也在不断拉大，这一政策大大促进了蓄冷行业的发展。目前行业内较为常见的蓄冷形式主要有冰蓄冷、水蓄冷、共晶盐蓄冷等，相比冰蓄冷，水蓄冷技术以其系统相对简单、造价相对低廉、空调冷源效率高、系统运行稳定可靠的特点发展十分迅速，但其蓄水槽体积较大的弊端一直饱受诟病，工程案例也多集中在工厂、机场、工业园等土地较为宽裕的地方，而在市中心繁华地带土地较为紧张的写字楼项目中，须在前期土建规划时确立空调方案，并将蓄冷水池考虑进去，在降低蓄冷水池土建成本的同时，也为水蓄冷可行性提供有利条件，这样最终才有可能采用水蓄冷技术，否则，后期仅依靠体积有限的消防水池来蓄水，蓄冷效益将大幅下降，而普通水蓄冷（半蓄冷）所需水池体积容量已经较大，进行水池加建造价较为昂贵。因此，建筑物建成后，如果没有空间来做一个合适体积的蓄冷水池，水蓄冷对比冰蓄冷被采用的可能性将大大降低。
“THIC-CWST”系统采用双工况冷源主机，夜间冷源主机利用低温工况进行蓄冷，白天蓄冷水池单独供给新风系统对空调房间进行深度除湿，同时冷源主机采用高温工况供给高温末端去除室内显热负荷。由于该系统蓄冷水池只蓄存白天新风系统所需冷量，一定程度上缩减了蓄水池体积，减少了空间占用，系统实现了温湿度独立控制，不仅提高了空调品质，而且夜间所用电价为低谷电价，大大节约了电费。
1原理介绍
“THIC-CWST”系统是指采用高低温双工况主机（如低温工况为4℃/12℃直接蓄冷，高温工况为15℃/20℃间接供冷）在夜间电价低谷时段，冷源采用低温工况进行蓄冷，白天用电高峰时段冷源采用高温工况进行供冷，末端采用高温盘管，进而实现温湿度独立控制的系统。与此同时，由于在舒适性空调系统中，新风负荷约占整个系统负荷的30%~40%，采用高低温双工况冷源方案，新风全部由夜间所蓄4℃水通过板换换热进行热湿处理。而所用电价为夜间底谷电价，成本较为低廉，因此可以适当加大新风风量，增加空调品质，过渡季节还可以考虑全新风运行。
对于建筑高度不是很高的建筑物，还可以采用蓄冷水罐方式，蓄冷水罐蓄水液面须高于空调末端最高点，新风系统可以采用蓄冷水罐直接供冷方式，这样整个系统无需采用板换，减少换热损失，使系统使用效率更高，而且该情况下新风机组进水温度为4℃，低温除湿效果更好。系统原理如下图所示：
2系统特点
1独立新风系统
常规舒适性空调多采用“风机盘管+新风机组”的水—空气系统或全空气系统，在“风机盘管+新风机组”的水—空气系统中 ,新风机组一般分设在各层新风机房中或吊装于走廊内，对新风进行集中处理后再分配至各房间，风机盘管机组则直接安装于空调房间内，对室内空气进行循环热湿处理。在该系统中，新风系统设置为独立管路系统，通过板换与蓄冷水池进行热交换，新风机组设计进出水温度可为7℃/13℃。
2 冷源主机容量削减明显，节约设备初期投资
常规舒适性空调系统中新风负荷约占30%~40%，而根据国家卫生标准所要求的新风量来计算的新风，不仅承担湿负荷还可以承担部分显热负荷，通过计算可得约占整个空调负荷的50%~60%,白天主机只需要满足整个空调负荷40%显热负荷的容量要求即可，而夜间主机须能满足蓄存整个新风负荷总冷量，同时满足这二者要求，最终主机容量约为常规系统的55%左右，大大降低了设备初投资。同时也可以减少变压器容量，降低配电系统投资。
在常规舒适性空调系统中，降温、除湿都要依赖同一套空调设备，在实际运行中，空调设备只能保证房间的温度控制，湿度实际处于失控状态。环境相对湿度也是人体舒适度的重要指标，放弃对相对湿度的控制，是现有空调方案下的无奈之举。
3 冷源主机合理利用，系统运行高效
“THIC-CWST”系统采用高低温双工况主机，在夜间使用低温工况（4℃/12℃）进行蓄冷，此时主机效率约为常規工况（7℃/12℃）的90%左右，COP值约为5.5，但夜间为电价低谷期，成本较低。而在白天，主机采用高温工况（15℃/20℃）供给末端使用，此时主机COP值可以达到9.0以上，效率非常高。
4 温湿度独立控制
本文所述系统是在温湿度独立控制系统（英文简称DOAS）的基础之上建立的，所以它拥有DOAS系统的所有优点，由湿度控制设备承担空调系统全部湿负荷，负责房间的湿度控制；温度控制设备只承担室内显热负荷，负责房间温度控制。室内温湿度实现完全独立控制，可以最大限度保障环境舒适度，提高空气品质，使之成为真正意义上的“舒适性空调系统”。有关DOAS系统的文章已有很多，在这里就不做过多介绍。
4. 设备选型参考
（1）冷源选择
在进行冷源选择时，首先需要根据空调设计日逐时气象参数，进行设计日的逐时负荷计算，并绘制逐时负荷曲线。在该系统中，新风承担新风负荷、室内潜热负荷和部分室内显热负荷，干式高温末端承担剩余的室内显热负荷。通过对两个子系统承担负荷的单独计算，最终确立所需冷源容量。
在机组类型上，虽然目前普通冷水机组已经可以做到低温工况（供回水温14℃/4℃）和高温工况（供回水温15℃/20℃）这样的双工况，但是有文章指出，高温离心式冷水机组在冷却水温度低于26 ℃或者冷冻水出水温度低于12℃时，机组运行可能有出现异常的现象。而磁悬浮离心式冷水机组的出现，很好的解决了这个问题，磁悬浮离心式冷水机组不仅部分负荷下的COP明显高于其他冷水机组，更为重要的是，磁悬浮离心式冷水机组在3~20℃的冷水初始温度、8~20℃冷水温差下，仍然具有很高的COP值，这样就为本文所述系统提供了理想的高温（15℃~20℃）和低温（4℃~12℃）冷源，进一步提高了该系统的节能效果，有利于其推广应用。
（2）新风机组选择
该系统中，新风系统承担所有的建筑湿负荷，而建筑新风量是根据满足国家卫生标准的人均最小新风量来进行确定。由新风量Gx、室内湿负荷Wr和室内设计参数Tn、Dn.
Dl=dn-Wr/Gx
具体数值需根据送风参数进行详细计算。为了减轻新风机组处理负荷，建议对室内回风进行热回收处理，减少建筑能耗。
（3）高温末端选择
目前在温湿度独立控制系统中，温度控制设备主要有干盘管、辐射板、毛细管、冷梁等。由于后三种设备价格较为昂贵，其应用目前还不是很广泛，本文所述系统采用干盘管，相比同功率普通盘管，干盘管在风量和冷量上均有较大幅度下降，同样负荷情况下，选用干盘管数量要多与普通盘管，下图给出二者参数对比表，供选型参考使用。
表1基本规格比较
规格 名义风量/（m3/h) 名义供冷量/W 名义供热量/W
普通盘管 干盘管 普通盘管 干盘管
FP-34 340 1800 680 2700 1490
FP-51 510 2700 1020 4050 2240
FP-68 680 3600 1360 5400 2990
FP-85 850 4500 1700 6750 3740
FP-102 1020 5400 2040 8100 4500
FP-136 1360 7200 2720 10800 5980
FP-170 1700 9000 3400 13500 7480
FP-204 2040 10800 4080 16200 8970
FP-238 2380 12600 4760 18900 10470
注：1）普通风机盘管的名义制冷工况：干球温度27℃，失球温度19.5℃，进水温度7℃，进出水温差5℃；名义供热工况：干球温度21℃，进水温度60℃，供水量与名义制冷工况时相同。
2）干盘管名义制冷工况：干球温度26℃，湿球温度18.7℃，进水温度16℃，进水温差 5℃；名义供热工况：干球温度21℃，进水温度40℃，供水量与名义制冷工况时相同。
（4）水泵变频
在常规水系统中央空调中，由于空调末端负荷的逐时变化特性，通过设置变频冷冻水循环泵，可以节约部分能耗，能够更好的控制供回水温度及温差，实现与末端负荷匹配运行。而在水蓄冷空调系统中，不仅冷冻水循环泵可采用变频泵，由于蓄冷和放冷工况的运行特点，蓄冷泵和放冷泵设置变频泵也十分必要。以蓄冷工况为例，由于空调主机加载至最大马力需要一定时间（该时间随设备容量增大而递增），在蓄冷工况初始阶段，如果水泵未设置变频，此时管路水流量为主机蓄冷工况设计额定流量，则会出现蓄冷回水温度高于设计温度的情况，影响蓄水池温度分层，造成冷量损失。
以下图为例进行说明，蓄水池原有水温度均为12℃，如下图中（1），则在蓄冷工况始段主机加载过程中，蓄冷回水可能出现9℃（假设）的情况，如下图中（2），而当主机加载至满负荷运行时蓄冷回水达到设计温度4℃，此时蓄水池内会出现多个温度层，由于中间温度层的出现，会导致临界温度层之间互相传低热量，冷热抵消，随时间推移，变成一个斜温层，如图（3），影响蓄水池使用效率。放冷工况存在同样的情况，由此看来，由于蓄水池内斜温层的出现，水蓄冷中央空调蓄冷泵和放冷泵均有必要设置变频运行控制，以确保进出水温度的相对恒定，而且由于现在变频等自动化电气设备的普及推广，其成本也在日趋下降，价格已不再昂贵，采用变频泵不仅节约能耗，而且经济性好。
（5）布水系统
对于目前应用最广泛的自然分层式水蓄冷系统，通常我们衡量其布水系统效率高低的指标是斜温层厚度，而在水蓄冷行业已经有人提出另外一个指标—“换热余量”。何为换热余量？换热余量是指在布水管路直接抽吸区域中，永远无法被管路抽走换热的水体积与该区域水总体积的比值。以下图为例，选取下布水器两个布水孔来进行说明，由于布水孔之间存在间距，所以在实际抽水过程中，会出现类似图中阴影部分的区域的水永远无法被抽到的情况，该区域的水即是“死水”，假设其体积为V1。布水系统最下端的布水管路占有一定空间，如图中所示，体积为V2=πW2·H/4，换热余量=V1/V2。目前已有厂家的布水器产品换热余量可以做到0.3，布水效率很高，所以我们在选择布水系统的时候，应综合考虑这两个指标，以提高水池的有效蓄冷量，确保蓄冷效益。
“换热余量”示意图
此外，目前蓄冷行业常见的布水系统材质有镀锌钢管、不锈钢管、PVC工程塑料管等，相比钢管，PVC工程塑料管具有不生锈，无结垢，不生藻、寿命长、维护周期长等优点，随着系统的长期使用，管路系统内的水难免会出现各种杂质，如果是钢管材质，则会出现生锈、生藻等现象，而由于布水管路其开孔孔径大小有限（通常为几厘米），如果杂质无法被及时清理，则有可能出现阻塞管路的现象。而对于一个体积较大的水池或者水罐，清洗一次需要对其进行 放水—冲洗维护—注水 ，这个过程少则几天，多则上十天，而这期间无法进行蓄冷运行，造成蓄冷效益损失。相比而言，PVC工程塑料管则会好很多。
4经济效益分析
以空调面积40000m2的办公楼为例，设计冷负荷指标为150 W/m2，总冷负荷为6000KW，同时使用系数取0.8，常规系统可选用两台700RT离心式冷水机组与THIC-CWST系统选用一台850RT的离心式冷水机组即可，二者初投资及回报各项比较如下表。
主要设备及管材费用（不含人工费）
常规风机盘管+新风系统 THIC-CWST系统 备注
项目 规格参数 单位 数量 价格
（万元） 规格参数 单位 数量 价格
（万元）
制冷机组 500RT 台 2 160 600RT 台 1 96 按1600元/RT计
冷冻水泵 55 KW 台 2 10 55 KW 台 1 12
冷却水泵 55 KW 台 2 10 55 KW 台 1 6
蓄冷水泵 — 台 — — 37 KW 台 1 3
放冷水泵 — 台 — — 37 KW 台 1 3
冷却塔 16.5 台 2 40 16.5 台 2 40
板换 1750 KW 臺 2 25 1750 KW 台 2 25
阀门 — 项 1 50 — 项 1 60
新风机组 3000m3/h 台 31 40 3000m3/h 台 31 40
末端设备 — 项 1 55 — 项 1 90
管路系统 — 项 1 100 — 项 1 105
风管 — 项 1 40 — 项 1 40
保温防腐 — 项 1 20 — 项 1 20
蓄冷水池 — 个 — — 1000m3 个 1 50 原有500m3消防水池，加建1500m3
小计 550 590
年节约电费 0 50 以深圳地区为例
目前按半蓄冷来计算，常规水蓄冷的回收年限一般需要2~3年左右，而冰蓄冷则需要5~8年左右。从上表可以看出，THIC-CWST系统相比常规风机盘管+新风系统初投资仅增加7%左右，但每年却可以节约相当于总投资10%左右的电费，投资回收期仅为0.8年，回收期大为缩短。与此同时，40000m2空调面积按半蓄冷来计算，所需蓄水池体积约为4000m3，而采用 “THIC-CWST”系统，蓄水池体积可以缩减到2000m3，有效降低了土建成本。
5结论
本文通过对水蓄冷技术自身特点以及在蓄冷行业现状的分析，并结合在项目中实际使用的效果，提出将水蓄冷技术融入目前节能行业较为成熟的DOAS系统，将两种技术融合后，获得了意想不到的结果。一方面由于由于THIC-CWST系统夜间只蓄存冷量供给白天新风使用，所需水池体积相比普通水蓄冷系统(半蓄冷)要缩减40%左右，主机容量也得到消减；另一方面，有大温差双工况主机的存在，可以适当提高水池蓄冷密度，进一步缩减蓄水池体积约10%左右，最终实际需要蓄水池体积仅为普通水蓄冷系统(半蓄冷)的50%左右，有效弥补了普通水蓄冷系统水池体积大的缺点。THIC-CWST系统通过将水蓄冷技术融入DOAS系统，不仅继承了DOAS系统的优点，提高了末端空气品质，增强了空调舒适度，同时每年还为客户节约了电费，带来切实的经济效益，实现了“既节能，又省钱”的双重目标，是一种前景很好的新技术。在此，也希望业内人士对该项技术予以关注，共同研究探讨，将其不断完善并广泛推广应用。
参考文献：
[1]严德隆、张维君，《空调蓄冷应用技术 》；北京，中国建筑工业出版社，1997。
[2]《蓄冷空调工程技术规程》；北京，中国建筑工业出版社，2008。
[3]陆耀庆，《实用供热空调设计手册-2版》；北京，中国建筑工业出版社，2007。
[4]马最良、姚杨，《民用建筑空调设计》；北京，化学工业出版社，2009。