預制鋼板蓄冰槽在冰蓄冷系統中應用的優勢

馮友平

【摘要】為了節約空調運行成本，空調系統采用先進的冰蓄冷技術。目前很多工程使用混凝土蓄冰槽，但因各種原因導致蓄冰池存在漏水現象，使系統無法正常運行。本文通過對原混凝土蓄冰池的改造，分析預制鋼板蓄冰槽的可行性和技術背景，總結出鋼制蓄冰槽在施工實踐中應用的技術優勢，為今后工程提供較為成熟的施工技術支持。

【關鍵詞】預制鋼板蓄冰槽;解決方案;技術分析;技術優勢

1、前言

大型公共建筑中，如商場，冰蓄冷技術應用越來越廣泛，作為新世紀的重要的節能手段發展方向之一，是具有廣闊發展前景的新技術，有著良好的社會效應和經濟效益。目前很多工程使用混凝土蓄冰槽，施工過程因結構混凝土澆筑、防水工程、成品保護等各類因素導致嚴重漏水，冰蓄冷系統運行效率低或者無法正常運行，造成損失。

2、工程案例

三亞海棠灣國際物中心，建筑面積12萬平方米，地下一層，地上三層。地下冷凍機房設一座21m×25m×6m混凝土蓄冰槽，槽內設置20組（40臺TSC-380M型）BAC鋼盤管。施工過程因設計變更，結構工程、防水工程等施工問題處理不當導致漏水，造成建筑墻體、地面污染，冰蓄冷系統無法正常運行。經現場排查后，對漏水部位進行維修處理，效果并未改善，費用劇增，返工維修次數頻繁。

3、預制鋼板蓄冰槽解決方案分析

3.1計算分析

原設計蓄冰槽底面積為500㎡，液位高度約為4.2m（與盤管高度一致），總計蓄水體積約為2100m?。替換為4個鋼制槽體后，蓄水體積縮小為290m?×4臺=1160m?。水量減少了約940m?。由于蓄冰量保持不變，故結冰的體積仍然維持不變，所減少的全部為水的體積為940m?。如果用來供冷，可從0℃可用到3.0℃，（設計板換一次側為3.5度，考慮換熱溫差0.5度）其顯熱冷量為940×3.0/0.86=3279kWh=934RTh。

本項目的設計潛熱蓄冰量為15200RTh，故減少水體的顯熱冷量理論上占設計潛熱蓄冰量的6%左右。該計算分析，只有在水完全對流換熱的情況下才能才有6%的比例，實際情況低于該值。

3.2分析結果

基于上述，減少水體的顯冷量價值不大，對系統供冷幾乎毫無影響，相反如果水槽太大，還會造成以下一些其他問題：

（1）由于結冰的體積是一定的，因此如果水槽越大，那么液面膨脹量就會減小，造成冰量統計監測不精確;

（2）水槽越大冷損失越大，增加蓄冷主機運行負擔，故如果采用擴大蓄冰槽體積的方法增大顯熱量不經濟。

3.3解決方案

為保證后期系統正常使用，節約空調運行成本，經設計、業主同意后提出采用4個預制鋼板蓄冰槽代替原混凝土蓄冰槽，外形尺寸為6.8m×9.3m×4.6m=290m?。蓄冰槽采用厚度0.5mm碳鋼預制加工制作，底座采用泡沫玻璃保溫板，槽內防腐采用環氧樹脂漆，外保溫采用聚氨酯現場發泡，槽體外飾面采用0.5mm彩鋼板作為槽體的保護層，頂部采用50mm厚EPS板覆蓋。

通過采用4個鋼制蓄冰槽替換原有混凝土蓄冰槽，徹底解決了漏水問題，同時提高了雙工況冰蓄冷主機運行效率，從而降低運行成本。施工過程對乙二醇管路系統進行優化，減少管路和冰盤管因排布不當造成的空間障礙，使能夠實現4個蓄冰槽的獨立運行及安全檢修，大大降低了由于個別盤管的運行故障導致系統的停運風險。

4、技術應用優勢

4.1采用鋼制蓄冰槽可以徹底的解決漏水問題。鋼制蓄冰槽采用碳鋼板預制加工而成，內側使用槽鋼龍骨加固，焊縫經過測試，并經過存水試驗，在確保滴水不漏的情況下，把盤管放置在冰槽內，然后進行外保溫。

4.2采用鋼制蓄冰槽，由于采用的是外保溫形式，保溫材料和冰水沒有任何直接接觸，故保溫材料能保證穩定的保溫性能。采用鋼制蓄冰槽其冷損耗接觸的面積為1098㎡（頂和底接觸面積為6.8×9.3×4×2=506㎡，側面面積為（6.8+9.3）×2×4.6×4=592 ㎡，），而混凝土蓄冰槽的接觸面積為：1432㎡（頂和底為25×20×2=1000㎡，側面面積為（25+20）×2×4.8=432 ㎡。）故采用鋼制蓄冰槽與混凝土槽相比，其保溫性能穩定，冷損耗接觸面積小，在以后的使用周期來說整體上更加節能環保。

4.3采用鋼制蓄冰槽，系統的穩定性大大增加。采用4臺鋼制蓄冰槽之后，每臺槽子上均有液位計，一旦某臺盤管漏乙二醇，很方便通過液位計準確判斷出哪臺蓄冰槽內盤管漏，并關閉該臺蓄冰槽內的盤管閥門，另外3臺蓄冰槽仍可以使用，可以很方便的放空漏乙二醇蓄冰槽內的水，進行維修。從以上分析可以看出，所有的蓄冰盤管放置在一個混凝土槽內，水流動性存在很多死角，系統的風險極大。

4.4提高閥門等元器件的使用壽命。采用鋼制蓄冰槽，蓄冰盤管需要的所有的手動和電動閥門均布置在蓄冰槽外，處于比較良好的環境中，而原有的混凝土槽，蓄冰盤管需要的所有的手動和電動閥門均布置在蓄冰槽內，處于陰暗潮濕的環境中，日常維修比較困難，閥門部件長期處在如此環境下，會大大增加電動閥門部件的故障率和降低使用壽命。

4.5采用鋼制蓄冰槽，可以節約使用空間并方便日常巡檢工作，通過采用鋼制蓄冰槽大約可以節約出200㎡的使用面積。

4.6采用鋼制蓄冰槽，可以大大增加自控的靈敏度。冰蓄冷系統需要監控蓄冰量，在整個自控系統中，蓄冰量是個很重要的參數，它起到判斷何時停止制冰，在使用過程中實時顯示剩余的冰量，根據剩余蓄冰量來判斷何時進行工況切換。蓄冰量通過測量蓄冰和融冰過程中水位高度產生的變化即通過測量液位高度來實現，如果混凝土槽漏水，則測量的參數就沒有任何意義，即使混凝土槽不漏水，在相同的蓄冰量條件下，混凝土槽和鋼制槽液位變化，混凝土槽只有鋼制槽的290*4/500*4.5=51.5%，故采用鋼制蓄冰槽，液位高度變化比較大，相應的測量精度也大大提高，系統自控的靈敏度也相應的大大提高。

結語：

采用鋼制蓄冰槽不僅解決了原有混凝土蓄冰槽因結構和防水施工導致的漏水問題，還通過優化管路系統，降低空間使用率，增加檢修通道，提高系統運行效率。在施工方面，工期短，難度小，加工操作可以在地下室內完成，做到材料無庫存。大型商場在夏季供冷量的需求較大，在不同工況運行條件下，主機的運行負荷依然很高，日常檢修工作頻率較高。通過實現4臺獨立運行的蓄冰槽系統，滿足不間斷供冷需求，實現節能環保和經濟運行效益。

參考文獻：

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