缓冲水箱在商用空调机组的闭式冷冻水系统中是个重要的组成部分，但工程应用中是基于工程经验计算其容积的大小。本文是基于热平衡原理，确定机组使用条件，以涡旋压缩机机组系统为例，分析了压缩机时间，系统温度控制死区，压缩机温差等条件，计算得到系统水路容积，并后确定缓冲水箱的容积。并提出了缓冲水箱内部设计概念。

1 前言 

缓冲水箱在工程中应用非常广泛，而且不同的场合有不同的名称，比如中间存储容器、滞留罐、平衡罐、储液器、混合罐、中和容器等等。其实基于以上的说法，我们可以下一个通用的定义。缓冲罐就是这样一种装置，它能够使得运行更平稳。它的介质可以是液体，也可是气相或固相的物质。名义上，可以将它分为两类：I)扰动衰减类；II）独立 运行类。本文介绍的应用在空调闭式水系统中冷冻水缓冲水箱，它的介质是水，属于 II 类。 

缓冲水箱在商用空调机组的闭式冷冻水系统中是个重要的组成部分，它可以保证系统正常运行需要的低水量，尤其当某些工业工艺对环境温度变化要求很高的应用环境。通常情况下，整个空调水系统是独立于空调主机之外的，但机组自带水力模块组件是一种新的发展趋势，它集成了泵，膨胀水箱，缓冲水箱，水管，阀件等，使得客户不再为水系统的设计、布置、安装等问题花费更多的精力。 

在实际工程应用中，人们常常基于工程经验来配置缓冲水箱的大小。一般认为每冷吨（ton）冷量需要 3～6 加仑（gallon）水，如果温度控制精度要求高， 可以达到每冷吨（ton）冷量需要 6～10 加仑（gallon） 水。那么就可以算出整个系统需要水的容积，然后去除系统其它储水部件的容积，就可以得到缓冲水 箱的容积。但这种算法在确定机组自带水力模块的缓冲水箱容积时，显得有些不够精确了。因为机组的尺寸大小是有要求的，那么对缓冲水箱的大小也是有限制的。 

本文就一款商用涡旋冷水机组自带水力模块的缓冲水箱容积的计算，包括应用条件的输入，机组冷量匹配，结构设计要点进行介绍，提供一种缓冲水箱容积计算及设计较为精确的方法。

2 缓冲水箱容积计算 

2.1 功能

冷冻水缓冲水箱的功能主要是保证机组平稳运行，即保证机组出水温度在系统载荷改变的情况下，满足温度精度要求，同时保证压缩机可靠运行。 

2.2 计算条件分析 

先引入涡旋压缩机的加卸载控制原理。涡旋压缩机的加卸载是机组控制程序装置通过出水温 度控制模块比较实际出水温度与出水温度设定。如果温度差超出了设计设定的死区（dead band）范围， 控制程序装置就会要求加载或卸载另一个压缩机， 加载过程的系统水流量要满足压缩机小运行时 间 T1，卸载过程要满足压缩机停机的大时间 T2。

第二，需要了解冷水机组的应用条件是工业工艺处理，还是用于生活舒适。如果是生活舒适应用 条件，缓冲水箱的作用主要是保证压缩机小运行 时间 T1。涡旋压缩机在应用过程中，基于可靠性的 要求，要求满足小运行时间 T1,该时间是保证涡 旋压缩机制冷系统油循环，从而保证压缩机低油 位需要的小运行时间。如果是工业工艺处理应用 条件，缓冲水箱的作用还需要保证温度精度，在给 定温度精度内，除了保证压缩机小运行时间 T1, 还需保证一个压缩机停机时间 T2。举例来说，假设 压缩机要求 1 小时大起停次数是 12 次，那么 小循环时间是 300 秒，小运行时间是 120 秒，则 T2 等于（300-120）即 180 秒，即 180 秒的停机 时间内温度变化在设定的精度范围内。 

第三，需要知道单个压缩机的温差。假设额定 工况，100％负荷时，蒸发器的进出水温差是 5C， 那么对于双压缩机系统，单台压缩机的温差是 2.5C, 对于四压缩机系统，单台压缩机的温差是 1.25C。一个压缩机在卸载的时候，出水温度会突然上升， 数值就等于单台压缩机的温差，我们在计算时要考 虑这个影响。 

3 缓冲水箱设计 

计算公式是基于整个水回路包括缓冲水箱内 的冷热水是充分混合、热交换的。但实际情况是， 尤其缓冲水箱内的冷热水不能达到 100％混合和热 交换，即部分水没有参与换热。因此实际的体积要 比理论公式计算到的大。为了使得理论计算值更接 近实际值，要在缓冲水箱的内部增加隔板，以使得 客户端进入水箱的热水能够和水箱内的冷水充分的混合，尽可能少的出现冷热水分层流。但隔板会 增加水系统压降损失，因此需要在换热效果和压损 之间取得平衡。 以下列出推荐的内部结构概念。

缓冲水箱的外形结构设计比较灵活。如果是配 置在机组内，可根据机组的空间结构布置情况，综 合考虑空间尺寸大小，制造成本，安装方便等因素， 设计成大圆筒形，圆管拼接成回字形，方管拼接成 回字形，两个圆筒并排等等。 在水箱的高点要安装排气阀；低点安装排水阀；选择合适的防冻保护装置。

4 结论 

本文为冷水机组冷冻水系统缓冲水箱容积计 算和设计提供了一种较为精确的方法。它是在遵守 能量平衡原理的前提下，确定了机组的应用条件是 工业工艺处理，或生活舒适之后展开的，考虑了压 缩机时间，单个压缩机的温差,控制死区以及压缩 机大级冷量。 如果是系列化的产品，缓冲水箱的体积需要在 整个系列机组范围内进行合理优化。一般优化后的 值会大于计算的 10％～12％。

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