導(dǎo)語：家用空調(diào)冰蓄冷管理論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：本文給出一種家用冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的原理、結(jié)構(gòu)和設(shè)計方法，并結(jié)合清華同方人環(huán)設(shè)備公司生產(chǎn)的戶式空調(diào)，進行了相應(yīng)的實驗研究；考查了機組在各種工況下的運行情況，并對家用冰蓄冷空調(diào)和常規(guī)空調(diào)在制冷量、制冷效率COP以及過冷度等方面作以比較，提出設(shè)計家用冰蓄冷空調(diào)的幾點建議。

關(guān)鍵詞：家用冰蓄冷空調(diào)；蓄冷；取冷；過冷度

AbstractResidentialice-storageairconditioningsystemisintroducedwithrespecttoitsprinciple,structure,designandexperimentalmethods.Itisalsocomparedwiththeordinaryresidentialairconditioningsysteminrefrigerating,volume,energyefficiencyandsub-coolingdegreeetc.Someimportantsuggestionsaregiventothisice-storagesystem.

Keywordsresidential,ice-storageairconditioning,sub-coolingdegree

1前言

冰蓄冷作為一項成熟技術(shù)，在大型中央空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛，它不僅使電力負荷"削峰填谷"，提高發(fā)電設(shè)備的年利用率，也保證制冷機組滿負荷高效率運行，降低空調(diào)系統(tǒng)的運行費用，帶來了顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。

但是，隨著人們生活水平的提高和全球氣候變暖的影響，小型家用空調(diào)器近幾年的增長速度是相當驚人的。椐統(tǒng)計，1995年全國每百戶城鎮(zhèn)居民平均擁有8臺房間空調(diào)器，到2000年每百戶居民房間空調(diào)器的擁有量已達40臺；而在部分經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，如北京、上海和廣州，這一比例已由1995年的15臺/百戶猛增至2000年的78臺/百戶[1]。家用空調(diào)器的耗電量在總空調(diào)耗電量中也占據(jù)著相當大的份額，2000年北京地區(qū)為60%，日本的統(tǒng)計數(shù)據(jù)為80%[2]，而且其運行特點又進一步加大了電力負荷的峰谷差異，給電力供應(yīng)造成更大的壓力。

本文提出將冰蓄冷技術(shù)應(yīng)用到家用空調(diào)器等小型空調(diào)設(shè)備上，并對該冰蓄冷系統(tǒng)進行了全面的實驗研究，結(jié)果表明，家用空調(diào)器配以適當?shù)谋铍姵乩湎到y(tǒng)，能夠達到提高機組出力、降低設(shè)備容量、減少運行費用的目的，同時它起到的"削峰填谷"作用也是很可觀的。

2實驗裝置和實驗過程

2.1系統(tǒng)組成

家用冰蓄冷空調(diào)應(yīng)具備以下特點：結(jié)構(gòu)簡單緊湊、蓄冷取冷方便、控制靈活有效等。圖1給出了該冰蓄冷空調(diào)的系統(tǒng)組

成，它將直接蒸發(fā)制冰蓄冷，制冷劑內(nèi)融冰取冷及大溫差過冷有機的結(jié)合為一體，從而大幅度提高制冷量和制冷效率。

該冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)有以下三種運行工況：

1)蓄冷運行，閥門V1、V2、V3為開，其余為關(guān)，循環(huán)依次由壓縮機1、冷凝器3、蓄冷用儲液器4、雙閥機構(gòu)5、蓄冰槽6等部件組成：

2)取冷供冷運行，閥門V4、V5、V6、V7為開其余為關(guān)，循環(huán)依次由壓縮機1、冷凝器3、蓄冷用儲液器4、蓄冰槽6、雙閥機構(gòu)5、蒸發(fā)器7等部件組成；

3)常規(guī)空調(diào)運行，閥門V1、V4、V7為開，其余為關(guān)，循環(huán)依次由壓縮機1、冷凝器3、雙閥機構(gòu)5、蒸發(fā)器7等部件組成。

常規(guī)空調(diào)機組在標準運行工況下：蒸發(fā)溫度為2℃，過熱度為5℃；冷凝溫度為50℃，過冷度為3℃，R22的單位制冷量為151kJ/kg;當利用蓄冰槽使制冷劑過冷后，其冷凝溫度會有所降低，而過冷度卻大幅度增加（可達35℃以上），單位制冷量可達到205kJ/kg,約為35%。

系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵是蓄冰槽的設(shè)計，它的設(shè)計思路是這樣的：首先確定系統(tǒng)白天運行進需取冷的小時數(shù)，根據(jù)大溫差過冷多提供35%制冷量這一指標，得到系統(tǒng)的總蓄冷量和蓄冰量；然后建立直接蒸發(fā)蓄冰過程的傳熱模型[3]，據(jù)此算出蓄冰盤管的尺寸和長度，合理設(shè)計蓄冰槽形成狀和布置蓄冰盤管；最后匹配設(shè)計其它部件，諸如儲液器、膨脹閥等。

2.3實驗方法

本實驗基于清華同方人環(huán)設(shè)備公司生產(chǎn)的制冷量為12kW的戶式中央空調(diào)，增加蓄冷、取冷系統(tǒng)部分，也就是說，在取冷運行過程中，機組提供的額定制冷量為16Kw，而不取冷時機組仍可提供12Kwr制冷量。同時設(shè)計白天運行時可取冷10小時，那么總蓄冷量為9.8冷噸時（127×103kJ），蓄冰槽的尺寸為1.35×0.6×0.8m3。

在實驗過程中，針對蓄冰運行、冷機取冷供冷運行和常規(guī)空調(diào)運行三種不同方式，利用該系統(tǒng)中布置的溫度和壓力傳感器（如圖1所示），采集到以上三種工況的運行參數(shù)，據(jù)此考查該冰蓄冷空調(diào)的運行情況，給出制冷量、性能系數(shù)COP和過冷度，蓄冷量和取冷量隨時間的變化關(guān)系，以及蓄冰槽內(nèi)的溫度分布等等，最后得到設(shè)計家用冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的幾點建議。

3實驗結(jié)果和分析

3.1機組運行情況

由上圖見，蓄冷運行時系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩，調(diào)節(jié)膨脹閥后可得到確認，系統(tǒng)振蕩是由于膨脹閥特性與系統(tǒng)不匹配產(chǎn)生的，因此，蓄冷特環(huán)和制冷循環(huán)要使用不同的熱力膨脹閥。

3.2取冷供冷與常規(guī)運行結(jié)果比較

從上面各圖的比較中，基本上可以反應(yīng)出家用冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)和常規(guī)空調(diào)之間的差別。在10小時的運行過程中，取冷供冷運行制冷量平均為15.6kW，常規(guī)空調(diào)平均為12kW，平均增加約30%，性能系數(shù)COP前者平均為3.7,后者為3.0，提高約0.7；過冷度前者平均可達37℃，而后者僅為2℃，可增加約35℃。這些指標者進一步說明該冰蓄冷方案是十分可行的。

3.3蓄冷和取冷特性

首先蓄冷量和取冷量隨時間基本上呈線性變化。

在蓄冷過程中，蓄冷率平均為7.2kW,是冷機額定制冷量12kW的60%；但冷機所提供的冷量并沒有隨冰層厚度的增加而顯著減少，這說明設(shè)計冰層厚度（20mm）遠小于臨界冰層厚度，因此蓄冰盤管間距還可以相應(yīng)增大，從而減少盤管長度。

在取冷過程中，取冷率平均約為3.6kW，但在取冷初期和末期較小，因為防出的冷量為冰和水的顯熱，而中期取的是冰的潛熱，這也是可以從過冷度的變化中看出。

實驗過程中，還記錄了蓄冰槽內(nèi)由上至下冰水混合物的溫度分布。在蓄冷過程中槽內(nèi)溫度分布不均勻，存在分層現(xiàn)象，這與很多有關(guān)直接蒸發(fā)蓄冰過程建模的假設(shè)不相符合，因此以后建模時必須適當考慮這種溫度不均勻性的影響。在取冷過程

中，槽內(nèi)溫度分層現(xiàn)象更加明顯，這是因為取冷運行時制冷劑和管外冰水混合物的換熱溫差很大，所需換熱面積遠遠小于蓄冷時的需要所至。

4結(jié)論

4.1采用直接蒸發(fā)制冰蓄冷，制冷劑內(nèi)融冰取冷及大溫差過冷的方案，把冰蓄冷技術(shù)應(yīng)用到家用空調(diào)器等小型空調(diào)設(shè)備

上，是行之有效的。

4.2蓄冷量的確定是系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵，它關(guān)系到制冷系統(tǒng)的匹配運行，系統(tǒng)的外形尺寸、以及初投資和運行費等技術(shù)經(jīng)濟問題；

4.3常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的膨脹閥和儲液器不適用于蓄冷嘲熱諷系統(tǒng)，必須重新設(shè)計，才能確保各種工況（蓄冷、取冷、常規(guī)供冷）的正常運行；

4.4家用冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)能否被推廣使用，歸根到底是用電政策方面的問題，如果民和電也能夠?qū)嵭蟹謺r計價，且峰谷電價差進一步拉大，這必將有助于該項技術(shù)的產(chǎn)品化，同時為解決電力供應(yīng)高峰不足而低谷過剩的矛盾作出很大貢獻。

參考文獻

1.翟超勤，"全國家用空調(diào)器年耗電量的估算"，全國暖能空調(diào)制冷2000年學(xué)術(shù)年會論文集，2000.10

2.劉順波等，"冰蓄冷柜式空調(diào)器技術(shù)"，家用電器科技，1998.6

3.方貴銀，"直接蓄冰系統(tǒng)蓄冷過程動態(tài)模型研究"，熱能動力工程，1999.3

4.彥啟森，趙慶珠，《冰蓄冷系統(tǒng)設(shè)計》，全國蓄冷空調(diào)節(jié)能技術(shù)工程中心，1999.7

5.嚴德隆等，《空調(diào)蓄冷應(yīng)用技術(shù)》，中國建筑工業(yè)出版社

6.ChenSih-Lietc.,"Theoreticalandexperimentalinvestigationsofapackagedice-storageair-conditioningsystem",TransactionsoftheChineseInstituteofEngineers,v18n51997,p445-457

7.張華等，"冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的評價方法"，節(jié)能技術(shù)，1997.4