水蓄冷系統利用水的顯熱容來儲存冷量，水經冷水機組冷卻后儲存在蓄冷槽中用于次日的冷負荷供應。儲存冷量的大小取決于蓄冷槽存儲冷水的數量和蓄冷溫差。蓄冷溫差是指空洞負荷回流水與蓄冷槽供冷水之間的溫差。一個設計良好的蓄冷系統可以通過維持較高的蓄冷溫差來儲存較多的冷量。溫差的維持可以通過降低儲存冷水溫度、提高回水溫度以及防止回流溫水與儲存的冷水的混合等措施，實現水蓄冷系統的蓄冷溫度在4℃-7℃之間，此溫度和大多數非蓄冷水機組相匹配。

在水蓄冷技術中，關鍵問題是蓄冷槽的結構形式應能防止所蓄冷水與回流熱水的混合。為實現這一目的，目前常采用自然分層蓄冷、多槽式蓄冷、迷宮式蓄冷和隔膜式蓄冷方法。其中自然分層蓄冷方法簡單、有效，是保證水蓄冷系統最為經濟和高效的方法。

1．自然分層蓄冷

水的密度與溫度有關，溫度越低，密度越大，直到水溫低至4℃；水溫低于4℃，則密度減小直至凍結。因此，4℃-6℃的冷水應該穩定地積聚在水槽的最低部位，而13℃以上的熱回水應積聚在水池的高部位。所謂分層，就是利用密度的影響將熱水與冷水分隔開。為此要在上部熱區和下部冷區之間創造和保持一個溫度劇變層（斜溫層），依靠穩定的斜溫層阻止下部的冷水與上部的熱水相互混合。

圖3.20所示為蓄冷槽和斜溫層內溫度變化簡圖。在蓄冷槽中設置了上下兩個均勻分配水流散流器。為了實現自然分層的目的，要求在蓄冷和放冷過程中，空調回流溫水始終從上部散流器流人或流出，而冷水是從下部散流器流人或流出，應盡可能形成分層水的上下平移運動。在自然分層的水蓄冷槽中，斜溫層是一個影響冷熱分層和蓄冷槽蓄冷效果的重要因素。它是由于冷熱水間自然的導熱作用而形成的一個冷熱溫度過濾層。它會由于通過該水層的導熱、水與蓄冷槽壁面和沿槽壁的導熱，并隨儲存時間的延長而增厚，從而減少實際可用蓄冷水的體積，減少可用蓄冷量。蓄冷槽儲存期內斜溫層的變化是衡量蓄冷槽蓄冷效果的主要指標。一般希望斜溫層厚度為0.3m-1.0m。

2．多槽式蓄冷

圖3.25所示為多槽式水蓄冷系統流程圖。在系統中設置了多個蓄冷槽，將冷水和熱水分別儲存在不同的蓄冷槽中，并保證蓄冷和放冷開始時有一個槽是空的。利用設置的空槽實現冷熱水分離。從而保證送至負荷的冷水溫度維持不變。在蓄冷過程中，蓄冷槽自左至右逐個充滿，進行蓄冷的蓄冷槽右側槽中的熱水由下部閥門控制將熱水抽出。送至冷水機組冷卻后進入蓄冷槽。當蓄冷槽充滿時，緊靠右邊槽中的熱水也剛好抽空。類似地，當蓄冷過程結束時，右邊第一槽是空的。在放冷循環中，方向相反。運行時，多槽系統中個別蓄水槽可以從系統中分離出來進行檢修維護。多槽蓄冷系統要求使用的閥門較多，故其系統的管路和控制較復雜，初投資和運行維護費用較高。

3．迷宮式蓄冷

圖3.26所示為迷宮式蓄冷槽中水流線路圖。它采用隔板將大蓄水槽分成很多個單元格，水流按照設計的路線流過每個單元格。迷宮法能較好地防止冷溫水混合，但在蓄冷和放冷過程中，水交替地從頂部和底部進口進入單元格，每兩個相鄰的單元格中就有一個是熱水從底部進口進入或冷水從頂部進口進入，這樣易因浮力造成混合。另外，若水流速過高，則在蓄冷槽內會產生旋渦，導致水流擾動及冷熱水的混合；若水流速過低，則會使進出口端發生短路，在單元格中形成死區，使其于空間不能充分利用，降低蓄冷系統的容量。

盡管迷宮式水蓄冷槽內存在部分混合現象，但由于蓄冷槽由多個小槽組成，且有隔板隔離，因此總的來說，迷宮式水蓄冷系統對不同溫度的冷溫水分離效果較好，但其槽表面積和容積之比偏高，使儲存冷量的熱損失增加，導致蓄冷效率下降。

4．隔膜式蓄冷

在蓄水槽內部安裝一個活動的柔性隔膜或一個可移動的剛性隔板，將蓄水槽分成儲存冷熱水的兩個空間，從而實現冷熱水的分離。如圖3.27所示為隔膜式水蓄冷槽示意圖。為了減少熱水對冷水的影響，一般冷水放在下部，通常，隔膜用橡膠布制成，主要是水平方向布置，這樣即使出現小破洞也能靠自然分層原理限制上下方水的混流，減少泄漏。水平隔膜已成功地用于許多蓄冷水槽，均能維持較高的蓄冷效率，使蓄冷槽內水流分布均勻。