(2)水蓄冷槽的安装位置
由于水蓄冷采用的是显热储存,蓄水槽的体积较冰蓄冷槽的体积要大。因此,安装位置是蓄水槽设计时要考虑的主要因素。若蓄水槽体积较大,而空间有限,则可在地下或半地下布置蓄水槽。对于新建项目,蓄水槽应与建筑物组合成一体以降低初投资,这比单独新建一个蓄水槽要合算。
蓄水槽应尽可能布置在冷冻站附近,这样可减少系统的冷损失,可降低冷水管道输送距离,减少能耗及费用。循环冷水泵不应布置在蓄水槽的顶部,而应在蓄水槽水位以下,以保证泵的吸入压力。
(3)水蓄冷槽的材料与结构
常见的蓄水槽有焊接钢槽、装配式预应力水泥槽和现场浇筑水泥槽。钢槽导热性能良好,影响蓄冷效率,对于体积较小的蓄水槽该影响较为明显。水泥槽的绝热性能较好,地下布置时热损失不会很大,但水泥槽的绝热性能同时会造成斜温层品质的下降。选择蓄水槽材料应考虑的因素有:初投资、泄漏的可能性、地下布置的可能性及现场特定条件。结构设计中应合理选用蓄冷槽的结构和材料,尽可能减少或避免槽体内因结构梁、柱形成的冷桥。
(4)水蓄冷槽的防水保温
保温是提高蓄冷槽蓄冷能力的重要措施。在进行蓄冷槽设计时要考虑其底部、槽壁的绝热。为减小冷损失及防止因冷损失引起的槽表面结露,防止温度变化产生的应力而使槽损坏,必须进行保温。同时,为避免保温材料因吸水而影响保温材料的性能,并防止地下水渗入保温层,槽体的保温及防水必须结合在一起进行。保温材料应具有防水、防潮、吸水率低、阻燃、不污染水质等特点与混凝土防水材料结合性能强,且具有耐槽内水温及水压的能力、施工安全、耐用及易维修等。一般采用聚苯乙烯发泡体、无定形聚氨酯制品。
防水材料应具有良好的防水防潮性能,对混凝土、保温材料粘结性能好,承受水温及水压的能力强,其膨胀系数与保温材料相同,对水质不污染,施工方便,耐用易维护。通常采用如下防水材料:灰浆加有机系列防水剂(树脂)、沥青橡胶系列涂膜防水材料,还有环氧合成高分子系列板型防水材料。常用的保温和防水材料的组合形式有如下几种:成型保温材料(聚苯乙烯发泡体)和灰浆防水材料、成型保温材料(聚苯乙烯发泡体)和板型防水材料,以及现场发泡保温材料(硬质聚氨酯发泡体)和防水表面涂层(环氧树脂型防水)。
3.水蓄冷槽散流器设计
自然分层的蓄冷槽需用散流器将水平稳地引入槽中,依靠密度差产生一个沿槽底或槽顶水平分布的重力流,形成一个使冷温水混合作用尽量小的斜温层。因此,在自然分层水蓄冷槽设计中,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。设计好的散流器可实现较佳的分层效果和稳定的斜温层。
在蓄冷过程开始时,由下部散流器进入的冷水流,由于其密度大,在水流速度较小时,会紧贴蓄冷槽底面,依靠密度差沿水平方向移动,以纯导热的形式形成斜温层,避免与上部温水的对流混合。同样,在放冷过程开始时,由上部散流器进入的温水,其密度小,在水流速度较小时,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。因此,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、温水直接混合,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弗兰德Fr数和散流器进口高度,确定合理的Re数来避免斜温层品质的下降。
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