预制钢板蓄冰槽在冰蓄冷系统中应用的优势

冯友平

【摘要】为了节约空调运行成本，空调系统采用先进的冰蓄冷技术。目前很多工程使用混凝土蓄冰槽，但因各种原因导致蓄冰池存在漏水现象，使系统无法正常运行。本文通过对原混凝土蓄冰池的改造，分析预制钢板蓄冰槽的可行性和技术背景，总结出钢制蓄冰槽在施工实践中应用的技术优势，为今后工程提供较为成熟的施工技术支持。

【关键词】预制钢板蓄冰槽;解决方案;技术分析;技术优势

1、前言

大型公共建筑中，如商场，冰蓄冷技术应用越来越广泛，作为新世纪的重要的节能手段发展方向之一，是具有广阔发展前景的新技术，有着良好的社会效应和经济效益。目前很多工程使用混凝土蓄冰槽，施工过程因结构混凝土浇筑、防水工程、成品保护等各类因素导致严重漏水，冰蓄冷系统运行效率低或者无法正常运行，造成损失。

2、工程案例

三亚海棠湾国际物中心，建筑面积12万平方米，地下一层，地上三层。地下冷冻机房设一座21m×25m×6m混凝土蓄冰槽，槽内设置20组（40台TSC-380M型）BAC钢盘管。施工过程因设计变更，结构工程、防水工程等施工问题处理不当导致漏水，造成建筑墙体、地面污染，冰蓄冷系統无法正常运行。经现场排查后，对漏水部位进行维修处理，效果并未改善，费用剧增，返工维修次数频繁。

3、预制钢板蓄冰槽解决方案分析

3.1计算分析

原设计蓄冰槽底面积为500㎡，液位高度约为4.2m（与盘管高度一致），总计蓄水体积约为2100m?。替换为4个钢制槽体后，蓄水体积缩小为290m?×4台=1160m?。水量减少了约940m?。由于蓄冰量保持不变，故结冰的体积仍然维持不变，所减少的全部为水的体积为940m?。如果用来供冷，可从0℃可用到3.0℃，（设计板换一次侧为3.5度，考虑换热温差0.5度）其显热冷量为940×3.0/0.86=3279kWh=934RTh。

本项目的设计潜热蓄冰量为15200RTh，故减少水体的显热冷量理论上占设计潜热蓄冰量的6%左右。该计算分析，只有在水完全对流换热的情况下才能才有6%的比例，实际情况低于该值。

3.2分析结果

基于上述，减少水体的显冷量价值不大，对系统供冷几乎毫无影响，相反如果水槽太大，还会造成以下一些其他问题：

（1）由于结冰的体积是一定的，因此如果水槽越大，那么液面膨胀量就会减小，造成冰量统计监测不精确;

（2）水槽越大冷损失越大，增加蓄冷主机运行负担，故如果采用扩大蓄冰槽体积的方法增大显热量不经济。

3.3解决方案

为保证后期系统正常使用，节约空调运行成本，经设计、业主同意后提出采用4个预制钢板蓄冰槽代替原混凝土蓄冰槽，外形尺寸为6.8m×9.3m×4.6m=290m?。蓄冰槽采用厚度0.5mm碳钢预制加工制作，底座采用泡沫玻璃保温板，槽内防腐采用环氧树脂漆，外保温采用聚氨酯现场发泡，槽体外饰面采用0.5mm彩钢板作为槽体的保护层，顶部采用50mm厚EPS板覆盖。

通过采用4个钢制蓄冰槽替换原有混凝土蓄冰槽，彻底解决了漏水问题，同时提高了双工况冰蓄冷主机运行效率，从而降低运行成本。施工过程对乙二醇管路系统进行优化，减少管路和冰盘管因排布不当造成的空间障碍，使能够实现4个蓄冰槽的独立运行及安全检修，大大降低了由于个别盘管的运行故障导致系统的停运风险。

4、技术应用优势

4.1采用钢制蓄冰槽可以彻底的解决漏水问题。钢制蓄冰槽采用碳钢板预制加工而成，内侧使用槽钢龙骨加固，焊缝经过测试，并经过存水试验，在确保滴水不漏的情况下，把盘管放置在冰槽内，然后进行外保温。

4.2采用钢制蓄冰槽，由于采用的是外保温形式，保温材料和冰水没有任何直接接触，故保温材料能保证稳定的保温性能。采用钢制蓄冰槽其冷损耗接触的面积为1098㎡（顶和底接触面积为6.8×9.3×4×2=506㎡，侧面面积为（6.8+9.3）×2×4.6×4=592 ㎡，），而混凝土蓄冰槽的接触面积为：1432㎡（顶和底为25×20×2=1000㎡，侧面面积为（25+20）×2×4.8=432 ㎡。）故采用钢制蓄冰槽与混凝土槽相比，其保温性能稳定，冷损耗接触面积小，在以后的使用周期来说整体上更加节能环保。

4.3采用钢制蓄冰槽，系统的稳定性大大增加。采用4台钢制蓄冰槽之后，每台槽子上均有液位计，一旦某台盘管漏乙二醇，很方便通过液位计准确判断出哪台蓄冰槽内盘管漏，并关闭该台蓄冰槽内的盘管阀门，另外3台蓄冰槽仍可以使用，可以很方便的放空漏乙二醇蓄冰槽内的水，进行维修。从以上分析可以看出，所有的蓄冰盘管放置在一个混凝土槽内，水流动性存在很多死角，系统的风险极大。

4.4提高阀门等元器件的使用寿命。采用钢制蓄冰槽，蓄冰盘管需要的所有的手动和电动阀门均布置在蓄冰槽外，处于比较良好的环境中，而原有的混凝土槽，蓄冰盘管需要的所有的手动和电动阀门均布置在蓄冰槽内，处于阴暗潮湿的环境中，日常维修比较困难，阀门部件长期处在如此环境下，会大大增加电动阀门部件的故障率和降低使用寿命。

4.5采用钢制蓄冰槽，可以节约使用空间并方便日常巡检工作，通过采用钢制蓄冰槽大约可以节约出200㎡的使用面积。

4.6采用钢制蓄冰槽，可以大大增加自控的灵敏度。冰蓄冷系统需要监控蓄冰量，在整个自控系统中，蓄冰量是个很重要的参数，它起到判断何时停止制冰，在使用过程中实时显示剩余的冰量，根据剩余蓄冰量来判断何时进行工况切换。蓄冰量通过测量蓄冰和融冰过程中水位高度产生的变化即通过测量液位高度来实现，如果混凝土槽漏水，则测量的参数就没有任何意义，即使混凝土槽不漏水，在相同的蓄冰量条件下，混凝土槽和钢制槽液位变化，混凝土槽只有钢制槽的290*4/500*4.5=51.5%，故采用钢制蓄冰槽，液位高度变化比较大，相应的测量精度也大大提高，系统自控的灵敏度也相应的大大提高。

结语：

采用钢制蓄冰槽不仅解决了原有混凝土蓄冰槽因结构和防水施工导致的漏水问题，还通过优化管路系统，降低空间使用率，增加检修通道，提高系统运行效率。在施工方面，工期短，难度小，加工操作可以在地下室内完成，做到材料无库存。大型商场在夏季供冷量的需求较大，在不同工况运行条件下，主机的运行负荷依然很高，日常检修工作频率较高。通过实现4台独立运行的蓄冰槽系统，满足不间断供冷需求，实现节能环保和经济运行效益。

参考文献：

[1]《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-97.

[2]《钢制焊接常压容器》NB47003.1-2009.

[3]《工业设备及管道防腐蚀工程施工质量验收规范》GB50727-2011.