1、冰蓄冷技術(shù)原理

　　冰蓄冷技術(shù)就是在夜間低電價(jià)時(shí)段(同時(shí)也是空調(diào)負(fù)荷很低的時(shí)間)采用電制冷機(jī)組制冷，將水在專門的蓄冰槽內(nèi)凍結(jié)成冰以蓄存冷量；在白天的高電價(jià)時(shí)段(同時(shí)也是空調(diào)負(fù)荷高峰時(shí)間)停開制冷機(jī)組，直接將蓄冰槽內(nèi)的冷能釋放出來，滿足空調(diào)用冷的需要。據(jù)美國有關(guān)資料，采用蓄冰制冷在加州節(jié)約電費(fèi)高達(dá)50%，而且不增加耗電量。因?yàn)橹票�、融冰轉(zhuǎn)換損失的能量很小，而夜間制冷因氣溫較低可使效率更高，完全可以彌補(bǔ)蓄冰的冷能損失。

　　2、采用冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

　　表冷器主要優(yōu)點(diǎn):(1)利用低谷段電力，具有平衡峰谷用電負(fù)荷，緩解電力供應(yīng)緊張；(2)冰水主機(jī)的容量減少，節(jié)省增容費(fèi)用；(3)總用電設(shè)施容量減少，可減少基本電費(fèi)支出；(4)利用低谷段電價(jià)的優(yōu)惠可減少運(yùn)行電費(fèi)；(5)冰水溫可低至1～4℃，減少空調(diào)設(shè)備風(fēng)管的費(fèi)用；(6)冷卻水泵、冷凍水泵、冷卻塔容量減少；(7)電力高壓側(cè)及低壓側(cè)設(shè)備容量減少；(8)室內(nèi)相對濕度低，冷卻速度快，舒適性好；(9)制冷設(shè)備經(jīng)常在設(shè)計(jì)工作點(diǎn)上平衡運(yùn)行，效率高，機(jī)器損耗小；(10)充分利用24h有效時(shí)間，減少了能量的間歇耗損；(11)充分利用夜間氣溫變化，提高機(jī)組產(chǎn)冷量；(12)投資費(fèi)用與常規(guī)空調(diào)相當(dāng)，經(jīng)濟(jì)效益佳。

　　冰蓄冷空調(diào)技術(shù)在我國的應(yīng)用將成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。當(dāng)然它也有一些缺點(diǎn)，如增加蓄冷池、水泵的輸送能耗及增加蓄冷池等設(shè)備的冷量損失等。

　　3、含有冰蓄冷設(shè)備的變水溫空調(diào)系統(tǒng)分析

　　當(dāng)表冷器空調(diào)系統(tǒng)在部分負(fù)荷率比較小的情況下運(yùn)行時(shí)，采用變水溫調(diào)節(jié)可以得到較高的冷凍水溫度，表冷器和風(fēng)機(jī)盤管的除濕能力將下降，從而導(dǎo)致室內(nèi)相對濕度偏高而難以滿足舒適性要求。但采用冰蓄冷設(shè)備，冷凍水溫度從常規(guī)空調(diào)的7～12℃下降為1～4℃，表冷器盤管的傳熱性能隨送風(fēng)溫差的變化而變化，去濕能力也相應(yīng)增加。故筆者提出含有冰蓄冷設(shè)備的變水溫空調(diào)系統(tǒng)的方案，可以獲得較好的空調(diào)制冷效果和舒適性。

　　含有冰蓄冷設(shè)備的變水溫空調(diào)系統(tǒng)就是讓變水溫空調(diào)系統(tǒng)和冰蓄冷設(shè)備相結(jié)合并聯(lián)運(yùn)行，在末端裝置中加個(gè)混合裝置和送風(fēng)裝置把兩個(gè)系統(tǒng)空氣處理并混合，再將處理好的空氣送到空調(diào)房間。

　　氣象參數(shù)是無法控制的，它的變化直接影響著空調(diào)負(fù)荷的大小；而工作參數(shù)是可以改變的，可以通過自動控制設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)在較高效率下運(yùn)行。為適應(yīng)空調(diào)冷負(fù)荷隨全年不同季節(jié)以及不同氣象條件的變化，我們可以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的運(yùn)行過程中采取相應(yīng)的措施以達(dá)到節(jié)能的目的。因此，當(dāng)空調(diào)負(fù)荷低于設(shè)計(jì)負(fù)荷時(shí)，由于空氣處理設(shè)備有富裕量，可適當(dāng)提高冷水溫度，使空調(diào)系統(tǒng)既能保證舒適度要求，又能減少運(yùn)行電費(fèi)。

　　當(dāng)部分負(fù)荷時(shí)，變水溫系統(tǒng)采用變水溫調(diào)節(jié)，冰蓄冷設(shè)備變水量調(diào)節(jié)來運(yùn)行。

　　在設(shè)計(jì)工況時(shí)，由于冰蓄冷設(shè)備的較強(qiáng)去濕能力，在空氣熱濕交換過程中處理部分熱負(fù)荷Q2和全部濕負(fù)荷Ws；而變水溫系統(tǒng)則處理部分熱負(fù)荷Q1，不處理濕負(fù)荷。

　　設(shè)計(jì)工況下，已知總余熱Q和總余濕WS、室內(nèi)狀態(tài)參數(shù)N(tn、фn)，送風(fēng)相對濕度為95%(即為設(shè)備露點(diǎn)狀態(tài)送風(fēng))，確定混合送風(fēng)狀態(tài)O(t2、i2、d2)和總送風(fēng)量G。由于低溫送風(fēng)和冰蓄冷技術(shù)相結(jié)合，能夠獲得較好的空調(diào)效果，經(jīng)濟(jì)效益很好，所以采用第二類低濕送風(fēng)，即送風(fēng)溫度為6～8℃，標(biāo)稱溫度為7℃。

　　通過分別對變水溫空調(diào)系統(tǒng)和冰蓄冷設(shè)備的表冷器進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，確定表冷器的型號、臺數(shù)和排數(shù)。所述表冷器計(jì)算方法分別是計(jì)算部分負(fù)荷時(shí)，變水溫系統(tǒng)和冰蓄冷設(shè)備的熱濕處理過程的各個(gè)參數(shù)，并計(jì)算出混合送風(fēng)狀態(tài)和室內(nèi)的溫濕度參數(shù)，驗(yàn)證是否滿足舒適性要求。通過實(shí)例計(jì)算，對于空調(diào)房間總余熱Q=560000W和總余濕WS=28g/s及室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)為:tn=25℃，фn=55%，各計(jì)算參數(shù)和選擇的表冷器型號、臺數(shù)、排數(shù)如表1所示。

　　當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)在部分負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，變水溫系統(tǒng)和冰蓄冷設(shè)備的熱濕處理過程的各個(gè)參數(shù)計(jì)算結(jié)果如表2。計(jì)算結(jié)果表明，含有冰蓄冷設(shè)備的變水溫空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行滿足室內(nèi)舒適性要求。當(dāng)室內(nèi)負(fù)荷變化時(shí)，該系統(tǒng)的調(diào)節(jié)使室內(nèi)參數(shù)的變化很小，室內(nèi)溫度在24～25℃，相對濕度在54%～55%范圍內(nèi)變化。而且該系統(tǒng)的除濕能力比單一的變水濕空調(diào)系統(tǒng)增強(qiáng)了，可以調(diào)節(jié)的運(yùn)行范圍也大了。變水溫系統(tǒng)在設(shè)計(jì)工況下，冷凍水溫度為11.7℃，和單一變水溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工況下的冷凍水溫7℃相比較，也提高了很多，這樣雙系統(tǒng)的變水溫系統(tǒng)就具有很好的節(jié)能效果。但是整個(gè)系統(tǒng)增加了冰蓄冷系統(tǒng)的初投資費(fèi)用，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。從冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)來看，雖然它的投資費(fèi)用大些，但是利用低谷段電價(jià)的優(yōu)惠可減少運(yùn)行電費(fèi)，而且可以起到優(yōu)化電網(wǎng)供電的作用。由此可以看出，含有冰蓄冷設(shè)備的變水溫空調(diào)系統(tǒng)可以帶來可觀經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

　　4、變水溫空調(diào)系統(tǒng)存在問題及應(yīng)對措施

　　通過對國內(nèi)常用表冷器去濕量的計(jì)算分析結(jié)果表明，當(dāng)冷凍水濕度從7℃提高到13℃時(shí)，其去濕能力大約下降了30%。當(dāng)冷凍水溫提高到一定程度，可能會出現(xiàn)干工況。雖然我們可以通過采用適當(dāng)降低室內(nèi)溫度的措施，對于相對濕度要求不高的舒適性空調(diào)可滿足要求，但是這樣也就使調(diào)節(jié)范圍受到限制。當(dāng)負(fù)荷率比較小時(shí)，用變水溫調(diào)節(jié)會導(dǎo)致室內(nèi)相對濕度偏高，而難以滿足舒適性要求。從上面計(jì)算分析，當(dāng)負(fù)荷率低于50%時(shí)，室內(nèi)濕度就可能大于70%，不在舒適標(biāo)準(zhǔn)范圍。如果對室內(nèi)相對濕度要求較高，或者負(fù)荷率低于50%時(shí)，建議采用含有冰蓄冷設(shè)備的變水溫空調(diào)系統(tǒng)。因?yàn)楸�蓄冷系統(tǒng)具有較低的冷凍水溫度，具有較強(qiáng)的除濕能力，從而彌補(bǔ)變水溫系統(tǒng)調(diào)節(jié)的不足，而且可以使調(diào)節(jié)范圍擴(kuò)大。

　　5、結(jié)束語

　　上述提出含有冰蓄冷設(shè)備的變水溫空調(diào)系統(tǒng)的方案，可以獲得較好的空調(diào)制冷效果和舒適性，為空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能提供了較佳的方案，在設(shè)計(jì)中應(yīng)該加以推廣。