1 冰蓄冷空调系统

　　冰蓄冷空调是利用夜间低谷负荷电力制冰储存在蓄冰装置中，白天融冰将所储存冷量释放出来，以减少电网高峰时段空调用电负荷及空调系统装机容量。冰蓄冷技术作为一项重要的移峰填谷技术，是缓解用电供需矛盾的利器。目前使用的几种冰蓄冷形式有冰盘管式、冻结式、冰球式等，其蓄冷原理如下。

　　1.1 冰盘管式

　　1)原理冰盘管式蓄冷，是利用金属盘管，将盘管伸入蓄冰槽内，使冰直接结在蒸发盘管上。使用时，使中央空调回水直接冲蚀槽内的冰，使冰融化而放出冷量。

　　2)优点制冷机直接蒸发蓄冰，系统的理论蓄冰效率高;用蓄冰槽内的盘管作为蒸发器，减少了蒸发器的设备费;所供应的冷冻水温度低，而且温度稳定。

　　3)缺点蓄冰槽内的盘管管路长、焊点多，容易发生泄漏;盘管在蓄冰槽内维修困难;制冷机用量大，价格昂贵，且需考虑CFC工质的限制和禁用;存在冷冻油回流问题。

　　1.2 冻结式

　　1)原理冻结式蓄冷，是利用塑料管或金属管，将管道伸入蓄冰槽内，并在管内通以冷水机组制出的低温二次制冷剂，使蓄冰槽内的水冻结成冰。使用时，将中央空调负荷端流回的温度较高的乙二醇溶液通过管内，使管外的冰融化而释放出冷量。

　　2)优点整体通过组装完成，现场安装方便，使用简单，可靠性好;蓄冰率高，蓄冰槽空间利用率高;价格较低，经济效益好;PE(高密度聚乙烯)材料制成的蓄冰槽，使用寿命长;可以多槽并联使用，蓄冰容量扩充很方便。

　　3)缺点载冷剂蓄冰增加了一次热交换，使换热效率受影响;PE材料热导率低，融冰速度低，较难满足负荷急剧变化的要求;PE盘管的牙口接合处不耐压，如有泄漏检修困难。

　　1.3 冰球式

　　1)原理冰球式蓄冷又称容器式蓄冷，是利用塑胶球作容器，球内充入一定量的水(注意不要充满，留足水结冰时的膨胀空间)放入蓄冰槽内，以乙二醇水溶液与球内的水进行热交换，使球内的水结成冰。使用时，让中央空调负荷端流回的温度较高的乙二醇溶液通入球内，使冰融化而释放冷。

　　2)优点适用于各种类型的蓄冷槽，可尽量少占或不占用有效建筑空间;系统简单可靠，球壳采用PE材质，不腐蚀，寿命长，无运转机构，维修方便，个别冰球破损不影响系统工作;造价较低，经济效益好。

　　3)缺点载冷剂使用量大，费用增加;载冷剂间接蓄冰，效率略有下降。

　　目前国内关于冰蓄冷系统的技术研究和应用主要集中于盘管式蓄冰系统，对于换热效率更高、占地面积小的冰球式蓄冷系统的应用还比较少。尤其是施工企业对于冰球式蓄冷系统缺少针对性、系统性的研究成果，致使部分工程虽然设计采用冰球式蓄冷系统，但施工、调试完全成功的案例有限，未完全实现其高效性、经济性，设计与施工水平不匹配的问题日益凸显，阻碍了该项先进空调技术在国内的推广应用。

　　2 冰球式蓄冷空调的工程应用

　　2.1 工程概况

　　某建筑物地上裙房5层，塔楼57层，空调冷源采用冰球式冰蓄冷空调系统，主要设备包括主机、板式热换器、水泵、蓄冰槽、自控系统及其他辅机设备综合而成的蓄冰形式的蓄能中央空调系统。本文主要针对蓄冰槽内部的布水系统组装施工、防水保温施工、冰球及乙二醇溶液灌装进行介绍。

　　2.2 蓄冰槽施工前技术要求

　　本项目为混凝土结构形式蓄冰槽，位于地下5层及地下6层，通高设计。防水保温、布水器施工前，须对槽体结构进行验收，合格后方可组织防水保温专业单位进场施工。

　　1)混凝土结构须满足一级防水验收规范，表面无渗漏水。

　　2)结构表面应平整，无大面积凹凸起鼓，无混凝土流挂等情况。

　　3)结构表面应无大面积油污。

　　4)内部应无积水，且地下应尽量保持干燥，以便槽体内部的烘干工作。

　　5)槽体施工口防水台施工须前期完成。

　　2.3 布水系统

　　布水系统由上布水器、下布水器、二次补水格栅板装置及其相关配件组成。布水器为场外预制，场内组装。布水系统施工流程如图1所示。

　　图1 布水系统施工流程 

　　2.3.1 布水器安装基本要求

　　1)下布水器材质使用碳钢管道，上布水器材质采用HDPE管道材质，格栅板为HEPE材质，支吊架采用304不锈钢材质。

　　2)预制管道前，碳钢钢管应先调直，后下料。

　　3)管道安装前要先清理管内污垢和杂物，安装中断或完毕的管道敞口处，须及时封堵。

　　4)安装成排管道时，直线部分管道间距要保持相等。

　　5)施焊作业必须由合格持证焊工进行。气割坡口还须清除氧化皮和凹凸不平处。坡口角度、钝边尺寸、对口间隙以及焊缝加强面高度和宽度等要焊工严格把握，符合相关规定。接口焊缝距管道支吊架边缘≥50mm。

　　2.3.2 格栅支吊架施工工艺

　　1)格栅板固定用支架应在防水作业之前安装。防水工程结束后，进行作业部位应重新施工防水。

　　2)在蓄冰槽内部顶部以能够固定格栅的间隔进行墨线作业。

　　3)安装格栅板支架后，在壁面以30cm左右间隔进行墨线作业，以便在壁体能够进行防水作业。此时的最大间隔不能超过1.1m。在墨线相互交叉处用钻孔机钻孔。在钻孔处插入锚定螺栓，然后安装格栅板固定支架。格栅板支架用3mm厚不锈钢板和40×3不锈钢焊接钢管连接制作。格栅板支架应该在蓄冰槽外部焊接后，搬进蓄冰槽内部。尤其在防水已经结束的状态下，在蓄冰槽内部不得进行焊接作业。

　　4)焊接采用电焊焊接，如果发生咬边现象，需要重新施工。

　　2.3.3 格栅安装施工工艺

　　1)在内部隔热、防水作业结束后，不进行内部焊接作业以免损伤防水。

　　2)安装格栅板前，在格栅上部拉墨线，按照图纸规格在格栅上面打孔，并在打孔完成后清除钻孔渣滓。

　　3)在已经安装的上端格栅支架连接下端格栅支架，使用螺栓和螺母。在与上、下端格栅支架连接的部位使用不锈钢板。按照格栅下端支架的间距裁剪和连接格栅板。此时在格栅下部放不锈钢板，并用螺栓和螺母连接。

　　4)安装格栅板时，留出1 000mm×1 000mm检修口。检查口使用不锈钢角钢作为底框材质。

　　5)在格栅板之间用玻璃胶填缝，以堵住空隙。格栅板和壁面之间有空隙的部分用PVC板处理。

　　2.3.4 上分配器安装方法

　　1)上分配器起到向格栅上部撒下乙二醇的作用，以便乙二醇不喷上来。

　　2)根据蓄冰槽结构裁剪HDPE材质管道，以便形成合适的管道形状。

　　3)上分配器在防水保温施工前进行安装，因此，上分配器安装完成后应采用薄膜等软质材料缠绕，做好保护，以免防水保温施工作业时污染。

　　2.3.5 下分配器安装

　　1)下分配器安装在冰蓄槽整体防水保温全部施工完成后、满水试验前进行。

　　2)下分配器预制时，应进行预拼装，确保所有尺寸满足要求后拆除，分段编号做好标记。

　　3)下分配器正式安装时，应严格按照之前预拼装的编号和顺序进行，确保安装尺寸合适。

　　4)在下布水器管道上用U形螺栓固定下分配器管道。支吊架安装时，直径≤13mm的孔眼用机械钻孔。下分配器安装时，应注意在支架底部和防水层之间采用橡胶隔震垫，做好防水层保护。在下分配器管道的最末端管，参照图纸以相同间隔成90°钻孔。进行下分配器管道作业时，注意不损伤防水部位。

　　2.4 防水保温

　　防水保温为蓄冰槽内部保冷防水施工，采用聚氨酯发泡保温形式、聚脲防水材质进行施工，施工方式为现场喷涂。防水保温施工工艺流程如图2所示。

　　图2 防水保温施工工艺流程 

　　2.4.1 基层清理

　　切除掉模栓，将地面的沙子、灰尘等污染物清理干净。为了确保后续工程质量，用研磨机械整理混凝土表面。切掉发生骨材分离现象的混凝土部分，使用适当量的底漆，形成和混凝土表面平坦的地面找平层，整理有气孔的混凝土表面，确认是否从结构体内壁向外壁漏水(确认有漏水现象时，交由建筑结构作业单位进行处理)。后续工程必须在混凝土表面干燥时进行，因此必须消除混凝土内部的湿气。基层清理工作结束后，方可进行后续工作。

　　2.4.2 涂底漆(手工作业)

　　用滚刷把底漆刷在混凝土表面。在封闭空间作业时，必须配戴新鲜空气的供给装置及保护用具。涂底漆作业结束后，应及时进行后续作业施工。如经过24～48h后，后续涂料有可能发生与底漆粘贴不良的现象，需要重新涂底漆。不得让底漆施工已经结束的表面受到水分及灰尘等污染。如果受到油、水分及灰尘等污染，应消除污染物后重新涂底漆。

　　2.4.3 聚氨酯保温作业注意事项

　　原液应保管在10～20℃的冷暗处，避免光线直射。由于A液接触水分后会凝固，因此应避免与水分接触。聚氨酯保温施工作业面的温度应该在18℃以上，相对湿度应该在70%RH以下。

　　要进行喷涂的对象物体必须是坚固的固形物，金属物体应该用防腐剂或粘贴剂进行预处理。进行作业时应采取措施保证A,B液能够准确地以1∶1比例混合。进行作业前，应清扫被粘贴表面，完全消除其水分。配戴保护镜、口罩、帽子等作业服，做好安全健康防护。安装排风机，以防止进行作业时内部空气停滞。

　　2.4.4 聚氨酯发泡保温作业方法

　　为了确保保温表面均匀凹凸，喷雾枪的对准角度原则上与被粘贴表面保持90°。如果进行作业时不能保持90°，至少不能低于30°。喷雾枪和被粘贴表面的距离保持恒定，并向同一方向连续喷雾。喷雾枪和对象物体的距离保持在0.8～1.5m范围时，能够形成最好的泡沫。进行喷雾时，1次应该形成25mm左右厚度。辅助工人应该随时确认厚度，并告诉发泡工人。

　　喷雾作业需要熟练的专业人员，从各原料桶通过加热的高压软管向最终喷雾枪供给。

　　进行作业前，为了确认泡沫状态，首先向对象物体喷雾少许量后，取出碎块确认粘贴力度、泡沫状态及泡沫渣，用事先准备好的尺子确认泡沫厚度。聚氨酯保温作业结束，经监理单位确认后方可进行后续工程。

　　2.4.5 防潮层作业方法

　　进行防潮层作业前，应确认聚氨酯泡沫是否完全固化。此时特别要确认地面混凝土垫层有无凹凸，如果有严重的凹凸，则要进行表面整理作业。

　　将A,B料进行手工混合，进行适当的搅拌并使用滚筒进行涂刷，也可直接使用机器采用现场喷涂的形式进行施工。作业进行到设计要求的厚度为止。此时不得进行梯子等作业，剩下的部位等干燥后方可进行作业。作业结束后至少要经过3d后，才能进行后续工程。

　　2.4.6 聚脲防水作业

　　聚脲防水材料进行喷雾后只需3～5s的凝胶时间，因此能够保证在倾斜面和垂直面喷雾时不下流，基本干燥时间在30s内。

　　A,B两种液体不使用溶剂或稀释剂，以1∶1体积比进行喷雾施工。由于不使用催化剂，因此反应性均匀。

　　进行聚脲防水作业前，事前必须检查地面状态。安装设备后，确认设备有无异常情况。尤其注意原料桶的盖子要完全覆盖原料桶桶口，以免空气进入吸入器内。

　　为了防止作业中断及延迟现象，必须预备1台以上喷雾枪，只有在喷雾枪准备好的情况下方可进行作业。为了畅通无阻地吸入A液和B液，原料桶内溶液温度应加热到30～40℃。用专用喷雾枪保持所定温度(60～75℃)后进行涂料作业。喷雾枪(伴热带已连接到高压软管)和对象物体的距离为0.6～0.7m时，能够形成最好的防水表面。在角落部位和平面部位接触的地方，首先进行角落部位的施工，然后形成弧度。

　　单次喷雾形成约0.3mm左右的均匀涂膜，在可重复涂料的时间内连续进行涂料作业，以形成至少2mm厚度的均匀涂膜。如果聚脲防水作业后出现表面气孔等，用维修材料堵住气孔部位，当气孔部位密集时必须重新施工。

　　在作业过程中，因每日作业量结束而超过可重复涂料时间(24h)时，重新涂底漆，并满足基本干燥时间后再喷涂聚脲防水。

　　处理聚脲防水涂层的重叠部位时，重叠50mm以上后重新涂底漆，然后再喷涂聚脲防水材料。

　　聚脲防水涂层施工完成后，在25℃下经过3d以上，换气直到涂膜完全干燥，下分配器安装完成后，进行闭水试验，水灌到格栅板上部约20cm处。

　　2.5 冰球灌装

　　布水系统及防水保温工程完成后，需将蓄冰装置(冰球胶囊)分批次灌装进蓄冰槽内部，冰球数量为159.56万个。待冰球灌装完成后进行乙二醇溶液系统的灌装工作。冰球灌装施工工艺流程如图3所示。

　　图3 冰球灌装施工工艺流程 

　　2.5.1 冰球灌装

　　蓄冰槽内部闭水试验工程结束后、冰球灌装前，需确认是否已经做完内部清扫。冰球投入时，为了避免冲击Ice-Bon或者下分配器，蓄冰槽内部须留有1m左右的水位。以大型麻袋形式将Ice-Bon用卡车运送到现场，利用起重机将装好袋的冰球吊至设备吊装口下方的卸货平台上。解开和剪掉捆绑的布袋，然后向蓄冰槽检查口内注入。注意避免异物进入蓄冰槽内部。结束投入后，作业人员进入到蓄冰槽内部，进行平整作业。最终确认是否损伤冰蓄冰槽格栅板或上分配器管道。

　　2.5.2 乙二醇灌装

　　在工厂检查冻结温度、腐蚀性、气泡性等合格后出货。用液罐车把乙二醇运到现场。通过软管自蓄冰槽上部连接至液罐车，然后打开液罐车的阀门，开启阀门。

　　投入结束后，撤掉高压软管时，乙二醇不得流到地面或其他建筑物及设备上面。结束乙二醇投入后，向管道及蓄冰槽灌水，然后用浓度计测定浓度。此时的冻结温度应低于-12.5℃(25%浓度)。

　　冰蓄冷用乙二醇应满足如下条件:金属防腐能力强;与水混合时，不发生沉淀物等副作用;循环时不应该发生气泡;没有挥发性;对非金属材料的部件没有负面影响。

　　乙二醇灌装时，必须确保软管完好，以确保乙二醇无泄漏。在部分软管接驳处铺垫防水垫板，以收集处理因软管接头容易遗漏的乙二醇。

　　施工人员在乙二醇灌装施工时，必须穿戴好护目镜、长筒塑胶手套、口罩、胶鞋等防护设备，以防止直接接触乙二醇。

　　3 结语

　　通过介绍冰球式蓄冰空调系统的原理及工程应用案例，为类似蓄冷系统施工做法提供参考依据，为电力蓄冷技术的推广应用提供了更为有利的条件。