串并联结合水蓄冷系统应用研究

Keywords water cool storage system, series and parallel combination, control strategy， design point, static payback period
★ Aube Architectural Engineering Design Co., Ltd., Shenzhen, Guangdong Province, China
1 ) 蓄 冷 水 池 蓄 冷 运 行 模 式 ：电 动 蝶 阀 V 3 关 闭.放冷水泵停止运行；电 动 蝶 阀 V I 、V 2 打 开 ，制 冷主机开启，蓄冷水泵工频运行。如 图 3 所 示 。
图 3 蓄冷水池蓄冷运行原理图
2 ) 制冷主机单独供冷运行模式：电 动 蝶 阀 V2 关闭；电动蝶阀V I 、V3 打开，制冷主机开启.蓄冷水 泵和放冷水栗分别作为一级冷水杲和二级冷水泵运 行 ，其中，蓄冷水泵工频运行，放冷水泵变频运行，并 且使放冷水泵运行流量等于蓄冷水泵运行流量。如 图 4 所示。因蓄冷水池低温侧管路与放冷水泵吸人 口相连通.蓄冷水池在该运行模式下可作为闭式水 系统的膨胀水箱.起定压、补 水 、膨 胀 作 用 。
Abstract In view of the complicated valve switching control problems in the current mainstream parallel water cool storage system operation, proposes a series and parallel combined water cool storage system to optimize the operation control strategy of the system, reduce the complexity of pipeline connection, and reduce the risk of valve malfunction. Presents the operation control strategy and design points of the system. Taking an actual case as the object, analyses the economics of the system.
〇 引言 随 着 城 市 化 进 程 的 快 速 推 进 ，建筑能 耗 越 来 越
大 ，建筑节能迫在眉睫。国内大多数城市相继出台 了 蓄 冷 空 调 峰 谷 电 价 优 惠 政 策 ，鼓 励使用蓄冷空 调 ，通过电能的移峰填谷来缓解能源紧张局面。近 年来 ，蓄冷空调技术的快速发展进一步推动了蓄冷 空调的广泛应用。
统的管路连接复杂度，减 少 了 系 统 的 控 制 点 位 数 . 规避了水系统串水引起的蓄冷水池溢流风险，进而 提高了系统运行的安全性。 2 串并联结合水蓄冷系统运行控制策略
正 如 第 1 章所 述 .串并联结合水蓄冷系统具备 5 种运行模式，本章就该系统在设计工况下的运行 模式所涉及到的控制要求进行阐述。
蓄冷系统通常设计为部分蓄冷系统，设计日峰 值负荷时通常由制冷主机+ 蓄冷水池联合供冷。 因 此 ，放 冷 水 泵 的 选 型 应 按 该 工 况 进 行 计 算 确 定 。 设联合供冷总流量（即板式换热器流量)为 Q，制冷 主机 流 量 为 G ，蓄 冷 水 池 流 量 为 Q2，则 0 = 0 > + 〇2。放冷水泵的额定流量为〇(即〇1+〇 2)，额定 扬程为板式换热器的回路阻力和蓄冷水池的回路 阻力之和。 3 . 3 蓄冷水泵和放冷水泵的流量、扬程校核
在施工调试阶段进行末端空调系统充水时，应 确 保 V 2、V c 及 V e 不同时处于开启状态，否则，会出 现水池与末端系统连通而导致水池溢水现象。
☆ 吴 少 光 . 男 ，1 9 8 8 年 1 1 月 生 ，大 学 ，工 程 师 5 1 8 0 0 0 广 东 省 深 圳 市 南 山 区 华 侨 城 创 意 文 化 园 北 区 B1 栋 5 楼 E-m a il：1 2 6 9 0 0 8 2 9 7 @ qq. com
鉴于目前主流的并联式水蓄冷系统存在以上 固 有 风 险 ，为 简 化 水 蓄 冷 系 统 的 管 路 连 接 、降低阀 门误动作风险、优化系 统 运 行 控 制 策 略 、提升系统 运 行 安 全 性 ，本 文 提 出 一 种 新 型 的 水 蓄 冷 系 统 一 串并联结合水蓄冷系统。 1 串并联结合水蓄冷系统简介
88
暖通空调H V & A C 2021年第51卷第 6 期
[引用本文]吴少光，廖晓华，蔡戈锋.串并联结合水蓄冷系统应用研究[ J ] . 暖通空调，2021,51(6) :8 8 -9 2 ,39
技术交流
串并联结合水蓄冷系统应用研究
深圳市欧博工程设计顾问有限公司吴少光☆廖晓华蔡戈锋
摘 要 针 对 当 前 主 流 的 并 联 式 水 蓄 冷 系 统 运 行 过 程 中 存 在 的 阀 门 切 换 控 制 复 杂 问 题 .提
收 稿 日 期 ：2 0 2 0 - 0 4 - 1 3 修 回 日 期 ：2 0 2 0 - 0 6 - 2 8
2021(6)
吴少 5t ,等:串并联结合水搏冷系统应用研究
89
在运行阶段，机房群控系统的容错率低，应能准 确按预设控制逻辑进行多个阀门的切换以确保按预 设 工 况运行，当 出 现 阀 门 误 动 作 、阀 门 阀 体 故 障 、阀 门通讯或电气故障等原因导致V2 、V c 及 V e 等阀门 未能及时按群控系统信号动作时，将出现水池串水 和溢流等现象。即使系统均按预设模式运行，因电 动阀执行机构通常需要约30〜90 s 的动作时间，系 统在切换工作模式时也会出现短暂的串水现象。
关键词 水 蓄 冷 系 统 串 并 联 结 合 控 制 策 略 设 计 要 点 静 态 投 资 回 收 期
Application of series and parallel combined water cool storage system
By Wu Shooguong*， Lioo Xioohuo and Coi Gefeng
从 上 述 运 行 控 制 策 略 可 以 看 到 ，通 过 调 节 水 泵 的 运 行 模 式 ，可 大 大 简 化 电 动 蝶 阀 的 控 制 逻 辑 :在 某 个 确 定 的 工 况 下 ，电 动 蝶 阀 是 否 开 启 取 决 于 其 对 应 的 设 备 是 否 投 入 运 行 。运 行 过 程 中 只 需 判 断 水 泵 的 运 行 状 态 即 可 确 定 系 统 的 运 行 模 式 ，简单明 了。 3 串并联结合水蓄冷系统的设计要点
串并联结合水蓄冷系统逐时负荷计算、制冷主 机和蓄冷水池的设计计算及选型等与并联式水蓄 冷系统相同，文献[1 - 2]均 有 详 细 介 绍 ，本文不再 赘 述 。鉴 于 该 系 统 各 个 运 行 工 况 的 切 换 主 要 依 靠 蓄 冷 水 泵 和 放 冷 水 泵 的 运 行 调 节 实 现 ，本 章 对 水 泵 设计选型及水系统管路阻力计算要点进行详细阐 述。 3 . 1 蓄冷水泵额定流量及额定扬程的确定
图 2 串并联结合水蓄冷系统示意图
与 并 联 式 水 蓄 冷 系 统 相 比 ，串并联结合水蓄冷 系 统 仅 需 要 在 制 冷 主 机 的 出 口 端 、蓄冷水池的高温 水侧人口端和板式换热器的出口端各设置1 个电 动蝶阀，即 保 留 各 主 要 设 备 的 进 /出口连锁阀门 V I 〜V 3.取 消 V a〜V f 等 6 个切换阀门；蓄冷水泵 设 于 制 冷 主 机 的 入 口 端 ，同时兼作 制 冷 主 机 供 冷 时 的一级冷水杲；放冷水泵 设 于 板 式 换 热 器 的 入 口 端 .同 时 兼 作 制 冷 主 机 供 冷 时 的 二 级 冷 水 泵 ；蓄冷 式冷源侧与用户侧通过板式换热器完全隔开，冷源 侧的水系统运行不受末端阻力变化的影响.运行状 态 较 为 稳 定 ，同 时 避 免 了 水 池 与 末 端 水 系 统 出 现 串 水的问题。因 此 ，该新型水 蓄 冷 系 统 在 系 统 配 件 、 管路连接及冷源侧的水系统运行状态等方面与并 联式水蓄冷系统相比，有 了 较 大 的 改 进 ，降低了系
器进/出口，且 与 设 备 连 锁 开 闭 的 3 个电动阀门 (V I 〜V 3)外 ，还 需 要 设 置 V a〜V f 共 6 个电动阀 以 实 现 不 同 运 行 工 况 的 切 换 和 调 节 ，管路连接复 杂 ;系 统 控 制 上 ，控 制 点 位 多 ，运行中需要动作多 个 控制点图
3 ) 蓄冷水池单独供冷运行模式:电动蝶阀V I 关 闭.制冷主机停止运行，蓄冷水栗停止运行;电动蝶阀 V2、V3 打开，放冷水泵工频运行。如 图 5 所示。
4 ) 制冷主机+ 蓄冷水池联合供冷运行模式： 电动 蝶 阀 V I 〜V 3 打 开 ，制 冷 主 机 开 启 ，放冷水泵 工频运行.蓄冷水泵 作 为 冷 水 泵 变 频 运 行 ，如 图 6 所示。
顾 名 思 义 ，串并联结合水系统中的蓄冷水泵和 放冷水泵在不同工况下存在串联和并联2 种不同 的 运 行 模 式 。与 并 联 式 水 蓄 冷 系 统 一 样 ，该种水蓄 冷系统也具备5 种 工 作 模 式 ：蓄冷水池蓄冷、制冷 主机单独供冷、蓄 冷水池单独供冷、制冷主机+ 蓄 冷水池联合供冷、制 冷 主 机 供 冷 + 蓄冷水池蓄冷。 系统原理图见图2。
出 了 串 并 联 结 合 的 水 蓄 冷 系 统 ，以 优 化 系 统 的 运 行 控 制 策 略 ，降 低 管 路 连 接 复 杂 程 度 ，减 少 阀 门 误 动 作 风 险 。 重 点 介 绍 了 该 系 统 的 运 行 控 制 策 略 及 设 计 要 点 。 以 实 际 案 例 为 对 象 ，分 析 了 该系统的经济性。
由第2 章串并联结合水蓄冷系统工况分析可
以 看 出 ，蓄 冷 水 泵 最 不 利 运 行 工 况 为 蓄 冷 水 池 蓄 冷运行模式。因 此 ，蓄冷水泵的选型应按该工况 进行计算确定，即蓄冷水杲的额定流量根据制冷
主 机 蓄 冷 模 式 下的额定流量确定；蓄冷水泵的额 定扬程根据蓄冷水池蓄冷运行模式下的系统阻 力 确 定 ，即制冷主机的回路阻力和蓄冷水池的回 路阻力之和。 3 . 2 放冷水杲额定流量及额定扬程的确定
5 ) 制冷主机供冷+ 蓄冷水池蓄冷运行模式:电 动 蝶 阀 V I〜V3 打开.制冷主机开启.蓄冷水泵工频 运行.放冷水泵作为冷水泵变频运行，如 图 7 所示。
90
暖 通 空 调 HV&AC 2021年 第 5 1 卷 第 6 期
技术交流
图 5 蓄冷水池单独供冷运行原理图
图 6 制冷主机+ 蓄冷水池联合供冷运行原理图
图 7 制冷主机供冷+ 蓄冷水池蓄冷运行原理图
在制冷主机单独供冷、制冷主机+ 蓄冷水池联 合供冷和制冷主机供冷+ 蓄冷水池蓄冷运行模式 中 ，水泵均需要变频运行，水泵变频的控制方式同 常 规 二 级 栗 水 系 统 中 二 级 泵 的 变 频 控 制 ，可采 用 压 差控制、温差控制等，本文不再赘述。
水 蓄 冷 空 调 因 水 池 建 设 成 本 较 低 ，且 可 利 用 容 积较大的消防水池作为蓄冷水池.从而进一步降低 建设 成 本 ，越 来 越 得 到 市 场 的 青 睐 。水蓄冷系统 中 ，因主机上游的串联系统无法充分发挥蓄冷水池 的 蓄 冷 能 力 ，而 主 机 下 游 的 串 联 系 统 又 难 以 保 证 出 水 温 度 稳 定 ，因 此 通 常 采 用 并 联 式 系 统 [1]。并联式 水 蓄 冷 系 统 的 系 统 原 理 如 图 1 所示[|]。通过控制 水 泵 运 行 状 态 及 阀 门 的 开 /关 以 实 现 蓄 冷 水 池 蓄 冷 、制冷主机供冷、蓄冷水池供冷、制冷主机+ 蓄冷 水池联合供冷、制冷主机单独供冷+ 蓄冷水池蓄冷 等 5 种运行模式。由 图 1 可以看出：并联式水蓄冷 系统除了分别位于制冷主机、蓄 冷 水 池 、板式换热