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　　緩沖水箱在商用空調(diào)機(jī)組的閉式冷凍水系統(tǒng)中是個(gè)重要的組成部分，但工程應(yīng)用中是基于工程經(jīng)驗(yàn)計(jì)算其容積的大小。本文是基于熱平衡原理，確定機(jī)組使用條件，以渦旋壓縮機(jī)機(jī)組系統(tǒng)為例，分析了壓縮機(jī)時(shí)間，系統(tǒng)溫度控制死區(qū)，壓縮機(jī)溫差等條件，計(jì)算得到系統(tǒng)水路容積，并后確定緩沖水箱的容積。并提出了緩沖水箱內(nèi)部設(shè)計(jì)概念。

　　1 前言

　　緩沖水箱在工程中應(yīng)用非常廣泛，而且不同的場合有不同的名稱，比如中間存儲容器、滯留罐、平衡罐、儲液器、混合罐、中和容器等等。其實(shí)基于以上的說法，我們可以下一個(gè)通用的定義。緩沖罐就是這樣一種裝置，它能夠使得運(yùn)行更平穩(wěn)。它的介質(zhì)可以是液體，也可是氣相或固相的物質(zhì)。名義上，可以將它分為兩類：I)擾動衰減類；II）獨(dú)立 運(yùn)行類。本文介紹的應(yīng)用在空調(diào)閉式水系統(tǒng)中冷凍水緩沖水箱，它的介質(zhì)是水，屬于 II 類。

　　緩沖水箱在商用空調(diào)機(jī)組的閉式冷凍水系統(tǒng)中是個(gè)重要的組成部分，它可以保證系統(tǒng)正常運(yùn)行需要的低水量，尤其當(dāng)某些工業(yè)工藝對環(huán)境溫度變化要求很高的應(yīng)用環(huán)境。通常情況下，整個(gè)空調(diào)水系統(tǒng)是獨(dú)立于空調(diào)主機(jī)之外的，但機(jī)組自帶水力模塊組件是一種新的發(fā)展趨勢，它集成了泵，膨脹水箱，緩沖水箱，水管，閥件等，使得客戶不再為水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、布置、安裝等問題花費(fèi)更多的精力。

　　在實(shí)際工程應(yīng)用中，人們常?；诠こ探?jīng)驗(yàn)來配置緩沖水箱的大小。一般認(rèn)為每冷噸（ton）冷量需要 3～6 加侖（gallon）水，如果溫度控制精度要求高， 可以達(dá)到每冷噸（ton）冷量需要 6～10 加侖（gallon） 水。那么就可以算出整個(gè)系統(tǒng)需要水的容積，然后去除系統(tǒng)其它儲水部件的容積，就可以得到緩沖水 箱的容積。但這種算法在確定機(jī)組自帶水力模塊的緩沖水箱容積時(shí)，顯得有些不夠精確了。因?yàn)闄C(jī)組的尺寸大小是有要求的，那么對緩沖水箱的大小也是有限制的。

　　本文就一款商用渦旋冷水機(jī)組自帶水力模塊的緩沖水箱容積的計(jì)算，包括應(yīng)用條件的輸入，機(jī)組冷量匹配，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行介紹，提供一種緩沖水箱容積計(jì)算及設(shè)計(jì)較為精確的方法。

　　2 緩沖水箱容積計(jì)算

　　2.1 功能

　　冷凍水緩沖水箱的功能主要是保證機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行，即保證機(jī)組出水溫度在系統(tǒng)載荷改變的情況下，滿足溫度精度要求，同時(shí)保證壓縮機(jī)可靠運(yùn)行。

　　2.2 計(jì)算條件分析

　　先引入渦旋壓縮機(jī)的加卸載控制原理。渦旋壓縮機(jī)的加卸載是機(jī)組控制 程序裝置通過出水溫 度控制模塊比較實(shí)際出水溫度與出水溫度設(shè)定。如果溫度差超出了設(shè)計(jì)設(shè)定的死區(qū)（dead band）范圍， 控制程序裝置就會要求加載或卸載另一個(gè)壓縮機(jī)， 加載過程的系統(tǒng)水流量要滿足壓縮機(jī)小運(yùn)行時(shí) 間 T1，卸載過程要滿足壓縮機(jī)停機(jī)的大時(shí)間 T2。

　　第二，需要了解冷水機(jī)組的應(yīng)用條件是工業(yè)工藝處理，還是用于生活舒適。如果是生活舒適應(yīng)用 條件，緩沖水箱的作用主要是保證壓縮機(jī)小運(yùn)行 時(shí)間 T1。渦旋壓縮機(jī)在應(yīng)用過程中，基于可靠性的 要求，要求滿足小運(yùn)行時(shí)間 T1,該時(shí)間是保證渦 旋壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)油循環(huán)，從而保證壓縮機(jī)低油 位需要的小運(yùn)行時(shí)間。如果是工業(yè)工藝處理應(yīng)用 條件，緩沖水箱的作用還需要保證溫度精度，在給 定溫度精度內(nèi)，除了保證壓縮機(jī)小運(yùn)行時(shí)間 T1, 還需保證一個(gè)壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)間 T2。舉例來說，假設(shè) 壓縮機(jī)要求 1 小時(shí)大起停次數(shù)是 12 次，那么 小循環(huán)時(shí)間是 300 秒，小運(yùn)行時(shí)間是 120 秒，則 T2 等于（300-120）即 180 秒，即 180 秒的停機(jī) 時(shí)間內(nèi)溫度變化在設(shè)定的精度范圍內(nèi)。

　　第三，需要知道單個(gè)壓縮機(jī)的溫差。假設(shè)額定 工況，100％負(fù)荷時(shí)，蒸發(fā)器的進(jìn)出水溫差是 5C， 那么對于雙壓縮機(jī)系統(tǒng)，單臺壓縮機(jī)的溫差是 2.5C, 對于四壓縮機(jī)系統(tǒng)，單臺壓縮機(jī)的溫差是 1.25C。一個(gè)壓縮機(jī)在卸載的時(shí)候，出水溫度會突然上升， 數(shù)值就等于單臺壓縮機(jī)的溫差，我們在計(jì)算時(shí)要考 慮這個(gè)影響。

　　3 緩沖水箱設(shè)計(jì)

　　計(jì)算公式是基于整個(gè)水回路包括緩沖水箱內(nèi) 的冷熱水是充分混合、熱交換的。但實(shí)際情況是， 尤其緩沖水箱內(nèi)的冷熱水不能達(dá)到 100％混合和熱 交換，即部分水沒有參與換熱。因此實(shí)際的體積要 比理論公式計(jì)算到的大。為了使得理論計(jì)算值更接 近實(shí)際值，要在緩沖水箱的內(nèi)部增加隔板，以使得 客戶端進(jìn)入水箱的熱水能夠和水箱內(nèi)的冷水充分的混合，盡可能少的出現(xiàn)冷熱水分層流。但隔板會 增加水系統(tǒng)壓降損失，因此需要在換熱效果和壓損 之間取得平衡。 以下列出推薦的內(nèi)部結(jié)構(gòu)概念。

　　緩沖水箱的外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較靈活。如果是配 置在機(jī)組內(nèi)，可根據(jù)機(jī)組的空間結(jié)構(gòu)布置情況，綜 合考慮空間尺寸大小，制造成本，安裝方便等因素， 設(shè)計(jì)成大圓筒形，圓管拼接成回字形，方管拼接成 回字形，兩個(gè)圓筒并排等等。 在水箱的高點(diǎn)要安裝排氣閥；低點(diǎn)安裝排水閥；選擇合適的防凍保護(hù)裝置。

　　4 結(jié)論

　　本文為冷水機(jī)組冷凍水系統(tǒng)緩沖水箱容積計(jì) 算和設(shè)計(jì)提供了一種較為精確的方法。它是在遵守 能量平衡原理的前提下，確定了機(jī)組的應(yīng)用條件是 工業(yè)工藝處理，或生活舒適之后展開的，考慮了壓 縮機(jī)時(shí)間，單個(gè)壓縮機(jī)的溫差,控制死區(qū)以及壓縮 機(jī)大級冷量。 如果是系列化的產(chǎn)品，緩沖水箱的體積需要在 整個(gè)系列機(jī)組范圍內(nèi)進(jìn)行合理優(yōu)化。一般優(yōu)化后的 值會大于計(jì)算的 10％～12％。