基于不同负荷率下冰蓄冷空调运行模式的设计蓄冷率研究.docVIP

基于不同负荷率下冰蓄冷空调运行模式的设计蓄冷率研究 摘 要： 通过研究非设计日部分负荷率条件下的冰蓄冷空调运行策略，计算冰蓄冷空调的整个供冷季的运行费用和相对初投资回收期，并与传统的冰蓄冷空调经济性计算方式进行了比较，得出了较为经济的冰蓄冷空调的蓄冰率及其研究方法。本文研究成果可以应用在冰蓄冷空调的设计以及研究中。 关键词： 冰蓄冷空调 蓄冷率 部分负荷率 运行费用 Study on Designing Ice-storage Percentage Based on the Operation Mode under Partial Cold Load Abstract: The operation mode of ice-storage air-conditioning under partial cold load is studied to calculate the seasonal running cost and investment-reclaiming period. Compared with traditional economical evaluation method of ice-storage air-conditioning, a more economical ice-storage percentage is studied. The results can be used in relating design and study of air-conditioning systems. Key Words: Ice-storage air-conditioning Ice-storage percentage Partial air-conditioning load Ratio Annual running cost 0 引言 蓄冷率是我国学者在冰蓄冷空调领域首先提出的一个概念。在能源日益紧缺的今天，电力负荷越来越大，在夏季甚至拉闸限电。空调每年的总耗电量约占全国电力消耗的8％，而在一些南方城市，夏季的空调耗电量已占到城市用电量的30～40％[1]。在这样的背景下，冰蓄冷空调的使用可以降低夏季日间空调用电负荷，缓解用电高峰的压力。对于冰蓄冷空调，在设计时首先面临的问题就是冰蓄冷空调的蓄冷率。 蓄冷率是指蓄冷量与全天负荷的比值。蓄冷率是一个动态的概念，在不同的负荷之下，有不同的蓄冷率。所以像文献[2]中提出的，单纯研究蓄冷率没有意义。但是，在设计时，我们要考虑的是设计日的蓄冷率，简称设计蓄冷率。设计蓄冷率的高低直接关系到冰蓄冷空调的初投资、运行费用以及回收年限等。 目前的冰蓄冷蓄冷率的研究中，大都是针对设计日进行的。而在非设计日情况下的运行策略与设计日有着较大的差异。所以本文在非设计日运行策略基础之上，计算全年能耗，对设计蓄冷率进行研究和优化。 1 基于空调负荷率研究方法与目前蓄冷率的研究方法的不同 文献[3]中提出了最佳蓄冷率的计算模型，考虑了冷机费用、配电费用、贮冰费用、设备房费用以及运行费用等； 文献[4]中，提出了冰蓄冷最佳蓄冷率的条件是制冷机组的夜间制冰能力满足蓄冷量的需要； 文献[5]从动态回收期的角度建立了冰蓄冷空调的经济性模型，研究了蓄冷率与制冷机组容量、初投资、回收期的关系。 以上学者从不同的角度研究了蓄冷率，并且试图找出一个最佳的设计蓄冷率。但是，在研究的过程中，在计算冰蓄冷空调的运行费用的时候，直接将整个空调季节按照一定比例折合为设计日，采用设计蓄冷率来计算运行费用。 实际上，非设计日与设计日在负荷上可以按照一定的比例折合为设计日，而且这种折合方法对于常规空调计算能耗来说误差仅在于制冷机组在不同负荷率下的COP不同。但是，对于冰蓄冷空调来说，不同的负荷率意味着不同的运行方案，不同的蓄冷率，这样有必要按照非设计日的负荷情况来研究具体的冰蓄冷空调运行策略，计算运行费用，从而得到整个供冷季的运行费用。 2 冰蓄冷空调方案设计蓄冷率的制定 蓄冷率在实际运行当中体现为机组的白天空调工况工作时间。对于同一建筑而言，采用不同的蓄冷率也就意味着制冷机组白天的工作时间不同。因此，此处不讨论设计蓄冷率的数值的变化，因为，对于不同的建筑和空调系统，即使采用相同的蓄冰方案（制冷机组白天运行时间相同），蓄冷率的数值也可能会有不同。 在实际应用中，全蓄冷方案由于初投资较大，一般较少使用；而为了提高制冷机组利用率，减少初投资，在白天电价平价时段，制冷机组也全开。所以，我们研究的冰蓄冷空调的设计蓄冷率的变化范围从蓄冷率最小的白天全开工况（包括电价高峰时段和电价平价时段）到蓄冷率最大的电价平价时段开情况。 我们研究的几种工况如下所示： 制冷机组在设计日白天全天运行，包括电价平价