一种筏基水蓄冷装置及利用筏基进行水蓄冷的方法

技术领域

本发明涉及一种建筑筏基水蓄冷装置及利用建筑筏基进行水蓄冷的方法。

背景技术

20世纪70年代以来，世界范围的能源危机促使蓄冷技术的迅速发展。在建筑空调系统中应用蓄冷技术，可以减少设备容量和降低供电的高峰负荷。峰谷电价政策的出台及其不断的发展和完善，为促进我国蓄冷空调的发展和应用创造良好的外部经济环境，蓄冷技术在我国的应用将形成不断发展的趋势。

水蓄冷，利用水的显热来蓄冷，早在 20 世纪 80 年代前水蓄冷空调系统就已经成功地投入使用。水蓄冷系统存在蓄冷介质易得价格低廉、可以使用常规冷水机组、设备的选择性和可用性范围广、适用于常规供冷系统的扩容和改造、可以实现蓄热和蓄冷的双重用途等优点，是空调系统中广泛使用的蓄冷方式之一。

为降低系统初投资，可结合项目情况，利用消防水池、原有的蓄水设施或建筑物地下室等作为蓄冷容器。对于采用笩板型基础的建筑物，可利用筏基进行蓄冷，节省建筑空间的同时降低系统初投资。建筑物荷载较大，地基承载力不均匀或者地基软弱时，采用笩板型基础，其整体性好，可很好的抵抗地基不均匀沉降。笩板型基础，简称筏基，是把柱下独立基础或者条形基础全部用联系梁联系起来，下面再整体浇注底板。目前，国内尚无利用筏基进行水蓄冷的工程案例与相关研究。

发明内容

本发明目的在于提供一种筏基水蓄冷装置及利用筏基进行水蓄冷的方法，通过在已有的建筑筏基槽体上开孔形成筏基水蓄冷装置，该装置及方法具有节约空间，节约能源，可靠性高等优点。

本发明的技术方案如下：

一种筏基水蓄冷装置，包括多个相邻放置的建筑筏基槽体，其特征在于，所述建筑筏基槽体的侧壁上开设通水孔，将多个建筑筏基槽体连成一整体，通过通水孔引导冷水在多个筏基槽体之间流通。

所述建筑筏基槽体两侧的通水孔高低间隔。

多个相邻放置的建筑筏基槽体组成筏基区域，在有多个筏基区域时，其中一个筏基区域为冷水置空区域。还设置有集水井，集水井与冷水置空区域相通。

所述建筑筏基槽体上还设置有溢流孔、通气孔、排污孔或检修孔。

该装置亦可作为蓄热装置使用。

所述建筑筏基槽体的内壁喷涂有聚氨酯泡沫层。

聚氨酯泡沫层的外侧喷涂有聚脲防水材料。

一种利用筏基进行水蓄冷的方法，其特征在于，在建筑筏基槽体的侧壁开孔，将多个建筑筏基槽体连成一整体，冷水通过开孔在多个建筑筏基之间流通。

所述建筑筏基槽体两侧的通水孔高低间隔。

所述建筑筏基槽体的内壁设置有保温防水层。

本发明的主要特点如下：

1、迷宫式水蓄冷：多排多列相邻放置的水槽，通过侧壁开孔连通成一个整体，为减少蓄冷/释冷期间高温与低温水的混合，侧壁开孔的位置上下间隔，水流通道上下及左右曲折，形成迷宫式水蓄冷。

2、空置蓄冷方式：指对于有两个以上筏基区域的系统，将每个区域当做一个大的蓄冷容器，可将其中一个区域冷水置空，蓄冷工况下，从高温水区域抽取冷水同时向空置区域蓄存冷水，从而实现空置式蓄冷方式。为确保空置区域无残留高温或低温冷水，设计集水井，经排污口排出空置区域的残留水。

3、所述筏基槽体的保温采用聚氨酯现场发泡的保温形式，聚氨酯是一种新型的高分子合成材料，具有导热系数低，比重轻，强度高，吸水性小，保温绝热效果好和化学稳定性好，应用广泛等优点。

4、所述防水工艺采用聚脲防水体系，聚脲防水工艺，具有固化快，施工效率高，可带湿施工，极高的抗张抗冲击强度、柔韧性、耐磨性、防湿滑、防腐蚀，耐老化性能优良、耐盐腐蚀性好，无污染施工，具有良好的热稳定性，具有良好的粘结力等特点。

本发明具有的积极效果：提出采用迷宫式蓄冷方式，充分利用地下筏基区域进行水蓄冷，降低系统初投资，节约使用空间；预留空置式蓄冷方式的运行可能性，当迷宫式水蓄冷方式实际运行效果不理想时，可切换成空置式蓄冷方式运行，提高性能可靠性；筏基槽壁上的开孔，首先考虑不影响筏基本身的承重要求，其次结合模拟分析确定水流通道开孔方案，然后考虑保温防水施工、维护检修、排污、水位控制等需要，设置检修孔、排污孔、溢流孔、通气孔；筏基槽体的保温采用聚氨酯现场发泡的保温形式，具有保温绝热效果好、化学稳定性好、施工方便等优点；防水工艺采用聚脲防水体系，具有固化快、施工效率高、耐老化性能优良、耐盐腐蚀性好、热稳定性良好，粘结力等良好特点。

附图说明

图1是本发明所述水蓄冷装置的结构示意图；

图2是某项目筏基区域及制冷机房配置图；

图3是某项目东南筏基区蓄冷水流线示意图；

图4是某项目西南筏基区蓄冷水流线示意图；

图5是筏基槽开孔示意图；

图6是筏基槽体保温防水层的设置；

图7是筏基槽体传热模型示意图。

图中：1、筏基槽体，2、通水孔，3、设有保温防水层的筏基槽体侧壁，4、排污孔，5、通气孔，6、溢流孔，7、集水井。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步描述：

如图1，一种筏基水蓄冷结构，包括多个相邻放置的筏基槽体1，筏基槽体1具有设有保温防水层的筏基槽体侧壁3，筏基槽体1的槽体侧壁3上开设通水孔2，将多个建筑筏基槽体1连成一整体，通过通水孔2引导冷水在多个筏基槽体之间流通。由此就构成了水蓄冷结构。为减少蓄冷/释冷期间高温与低温水的混合，槽体侧壁3上两侧的通水孔2位置上下间隔。由此形成的水流通道上下及左右曲折，形成迷宫式水蓄冷。

多个相邻放置的建筑筏基槽体组成筏基区域，在有多个筏基区域时，其中一个筏基区域为冷水置空区域。蓄冷工况下，从高温水区域抽取冷水同时向置空区域蓄存冷水，从而实现空置式蓄冷方式。还设置有集水井7，集水井与冷水置空区域相通。建筑筏基槽体上还设置有溢流孔6、通气孔5、排污孔4或检修孔（中部的通水孔2可做为检修孔）。

下面结合工程实例予以说明。实施例1

（1）蓄冷/释冷设计

某实际工程项目地下空间有四个筏基区域，见图2，以其中东南和西南筏基区域为例，进行说明。根据机房与筏基区的相对位置，东南筏基区水蓄冷入口与出口设计在区域的西侧，西南筏基区的水蓄冷入口与出口则设计在该区域的东侧。并本着最大化使用筏基空间的原则，设计东南和西南筏基区的水流线路。东南筏基区设计两条水流通道，分别由图3中的三个箭头和两个箭头示意。西南筏基区仅由一条水流通道贯通，见图4。释冷流线与蓄冷流线流向相反。两个区域的蓄冷流线相比，西南筏基区的相对较为曲折，而且流线较长。

设计经排污口流出的水流至集水井，集水井设计在地下车库下，采用下挖的方式。将集水井设计在车库以下，主要是考虑，当系统运行空置式蓄冷模式时，若不通过集水井则无法将东南筏基区水全部置空，在蓄冷过程中会留有一定液位的高温冷水，当该筏基区作为空置水槽时，低温冷水就会与残留的高温水混合造成不必要的热损失。建议设置两个集水井，集水井顶部留人孔，便于施工及维修。并相应配置水泵，在满足排污的同时，保证空置式蓄冷模式的正常运行。

（2）筏基槽体的开孔设计

在满足水槽结构要求的前提条件下，结合模拟分析，制定蓄冷水流路线与开孔方案：槽壁上只可开一排孔，沿着蓄冷水流路线，开孔位置上下交替，上开孔的边缘距离顶板内表面650 mm，下开孔的边缘距离底板内表面110mm，；所有槽壁流水孔的边缘距离槽壁约600 mm；所有开孔槽壁上均有一个DN660的孔，兼做检修孔，其余孔径以DN500为主，孔之间的净距离相等且不小于600 mm；基于以上3条原则，尽量多地开孔。

另外，每个槽体均设置一个溢流孔、一个通气孔以及一个排污孔，溢流孔与通气孔的孔径均为DN100，溢流孔与通气孔中心均距槽体顶板内表面以下180mm。排污孔的设置方式如下：对于上开孔的内墙，排水孔为DN400，其边缘距底板80mm；对于下开孔的内墙，位于内墙中部位置的DN500局部落地，兼做排污孔。案例项目某筏基水槽开孔示意图见图5。

（3）筏基蓄冷槽的保温防水做法

筏基槽体是蓄冷系统中较为关键的一个部件，是冷量储存的容器，对水蓄冷系统是否能够正常运行有着举足轻重的作用。一般要求满足以下条件：钢砼蓄冷水池的建筑结构必须稳固；钢砼蓄冷水池必须具有优良的防渗漏性能；钢砼蓄冷水池的保温必须满足防结露、保冷等性能要求，保温防水层的设置参考图6。

筏基槽体上部的保温防水做法为从上部向内依次为：50mm聚氨酯发泡、聚脲封闭底漆、聚脲防水层。

筏基槽体底部的保温防水做法为从底部向上依次为：水泥基渗透结晶型防水涂料、聚氨酯防潮底漆、100mm聚氨酯发泡、聚脲封闭底漆、聚脲防水层。

筏基槽体侧部的保温防水做法为从侧部向内依次为：水泥基渗透结晶型防水涂料、聚氨酯防潮底漆、100mm聚氨酯发泡、聚脲封闭底漆、聚脲防水层。

建议选用聚氨酯现场发泡的保温形式，具体做法是，侧壁防水砂浆找平，之后做聚氨酯现场制模、脱模发泡，发泡完毕之后将保温层表面刮平，再喷涂聚脲封闭底漆，应注意阴阳角的圆角过渡处理，最后做第二道防水（聚脲），厚度不少于1.5mm。

保温厚度根据水温及环境温度进行计算，主要为液位以下部分（底面及侧面）。由于水槽深埋地下，大地板及建筑外墙部分散热量较小，最不利为地下室墙面部分。

蓄冷水槽内的最低工作温度为蓄冷结束温度，冷量自水传递至空气需克服四重热阻，冷水槽内水体的自然对流换热热阻、钢砼池壁的热传导热阻、保温层的热传导热阻以及槽外空气的自然对流换热热阻，图7为传热模型示意。

以上实施例显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，而不是以任何方式限制本发明的范围，在不脱离本发明范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范围内。