導(dǎo)語(yǔ)：家用空調(diào)冰蓄冷管理論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)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(jì)方法，并結(jié)合清華同方人環(huán)設(shè)備公司生產(chǎn)的戶(hù)式空調(diào)，進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究；考查了機(jī)組在各種工況下的運(yùn)行情況，并對(duì)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(guò)冷度等方面作以比較，提出設(shè)計(jì)家用冰蓄冷空調(diào)的幾點(diǎn)建議。

關(guān)鍵詞：家用冰蓄冷空調(diào)；蓄冷；取冷；過(guò)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(xiàng)成熟技術(shù)，在大型中央空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，它不僅使電力負(fù)荷"削峰填谷"，提高發(fā)電設(shè)備的年利用率，也保證制冷機(jī)組滿(mǎn)負(fù)荷高效率運(yùn)行，降低空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用，帶來(lái)了顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)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(zhǎng)速度是相當(dāng)驚人的。椐統(tǒng)計(jì)，1995年全國(guó)每百戶(hù)城鎮(zhèn)居民平均擁有8臺(tái)房間空調(diào)器，到2000年每百戶(hù)居民房間空調(diào)器的擁有量已達(dá)40臺(tái)；而在部分經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，如北京、上海和廣州，這一比例已由1995年的15臺(tái)/百戶(hù)猛增至2000年的78臺(tái)/百戶(hù)[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(dāng)大的份額，2000年北京地區(qū)為60%，日本的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為80%[2]，而且其運(yùn)行特點(diǎn)又進(jìn)一步加大了電力負(fù)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(duì)該冰蓄冷系統(tǒng)進(jìn)行了全面的實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明，家用空調(diào)器配以適當(dāng)?shù)谋铍姵乩湎到y(tǒng)，能夠達(dá)到提高機(jī)組出力、降低設(shè)備容量、減少運(yùn)行費(fèi)用的目的，同時(shí)它起到的"削峰填谷"作用也是很可觀的。

2實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)過(guò)程

2.1系統(tǒng)組成

家用冰蓄冷空調(diào)應(yīng)具備以下特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(guò)冷有機(jī)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(yùn)行工況：

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

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

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

常規(guī)空調(diào)機(jī)組在標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行工況下：蒸發(fā)溫度為2℃，過(guò)熱度為5℃；冷凝溫度為50℃，過(guò)冷度為3℃，R22的單位制冷量為151kJ/kg;當(dāng)利用蓄冰槽使制冷劑過(guò)冷后，其冷凝溫度會(huì)有所降低，而過(guò)冷度卻大幅度增加（可達(dá)35℃以上），單位制冷量可達(dá)到205kJ/kg,約為35%。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是蓄冰槽的設(shè)計(jì)，它的設(shè)計(jì)思路是這樣的：首先確定系統(tǒng)白天運(yùn)行進(jìn)需取冷的小時(shí)數(shù)，根據(jù)大溫差過(guò)冷多提供35%制冷量這一指標(biāo)，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(guò)程的傳熱模型[3]，據(jù)此算出蓄冰盤(pán)管的尺寸和長(zhǎng)度，合理設(shè)計(jì)蓄冰槽形成狀和布置蓄冰盤(pán)管；最后匹配設(shè)計(jì)其它部件，諸如儲(chǔ)液器、膨脹閥等。

2.3實(shí)驗(yàn)方法

本實(shí)驗(yàn)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(hù)式中央空調(diào)，增加蓄冷、取冷系統(tǒng)部分，也就是說(shuō)，在取冷運(yùn)行過(guò)程中，機(jī)組提供的額定制冷量為16Kw，而不取冷時(shí)機(jī)組仍可提供12Kwr制冷量。同時(shí)設(shè)計(jì)白天運(yùn)行時(shí)可取冷10小時(shí)，那么總蓄冷量為9.8冷噸時(shí)（127×103kJ），蓄冰槽的尺寸為1.35×0.6×0.8m3。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，針對(duì)蓄冰運(yùn)行、冷機(jī)取冷供冷運(yùn)行和常規(guī)空調(diào)運(yùn)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(yùn)行參數(shù)，據(jù)此考查該冰蓄冷空調(diào)的運(yùn)行情況，給出制冷量、性能系數(shù)COP和過(guò)冷度，蓄冷量和取冷量隨時(shí)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(jì)家用冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的幾點(diǎn)建議。

3實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析

3.1機(jī)組運(yùn)行情況

由上圖見(jiàn)，蓄冷運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩，調(diào)節(jié)膨脹閥后可得到確認(rèn)，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(yùn)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(shí)的運(yùn)行過(guò)程中，取冷供冷運(yùn)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(guò)冷度前者平均可達(dá)37℃，而后者僅為2℃，可增加約35℃。這些指標(biāo)者進(jìn)一步說(shuō)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(shí)間基本上呈線性變化。

在蓄冷過(guò)程中，蓄冷率平均為7.2kW,是冷機(jī)額定制冷量12kW的60%；但冷機(jī)所提供的冷量并沒(méi)有隨冰層厚度的增加而顯著減少，這說(shuō)明設(shè)計(jì)冰層厚度（20mm）遠(yuǎn)小于臨界冰層厚度，因此蓄冰盤(pán)管間距還可以相應(yīng)增大，從而減少盤(pán)管長(zhǎng)度。

在取冷過(guò)程中，取冷率平均約為3.6kW，但在取冷初期和末期較小，因?yàn)榉莱龅睦淞繛楸退娘@熱，而中期取的是冰的潛熱，這也是可以從過(guò)冷度的變化中看出。

實(shí)驗(yàn)過(guò)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(guò)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(guò)程建模的假設(shè)不相符合，因此以后建模時(shí)必須適當(dāng)考慮這種溫度不均勻性的影響。在取冷過(guò)程

中，槽內(nèi)溫度分層現(xiàn)象更加明顯，這是因?yàn)槿±溥\(yùn)行時(shí)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(yuǎn)遠(yuǎn)小于蓄冷時(shí)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(guò)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(jì)的關(guān)鍵，它關(guān)系到制冷系統(tǒng)的匹配運(yùn)行，系統(tǒng)的外形尺寸、以及初投資和運(yùn)行費(fèi)等技術(shù)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題；

4.3常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的膨脹閥和儲(chǔ)液器不適用于蓄冷嘲熱諷系統(tǒng)，必須重新設(shè)計(jì)，才能確保各種工況（蓄冷、取冷、常規(guī)供冷）的正常運(yùn)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(wèn)題，如果民和電也能夠?qū)嵭蟹謺r(shí)計(jì)價(jià)，且峰谷電價(jià)差進(jìn)一步拉大，這必將有助于該項(xiàng)技術(shù)的產(chǎn)品化，同時(shí)為解決電力供應(yīng)高峰不足而低谷過(guò)剩的矛盾作出很大貢獻(xiàn)。

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