摘要：随着我国经济的不断发展，人们对居住及生活的舒适程度的要求也越为越高，而空调蓄冷系统的设计使得人们在享受舒适环境的同时 ，也降低了电力的使用成本。本文就通过空调蓄冷系统的设计及运行时的优化控制技术两个方面对空调的蓄冷系统进行了分析。
关键词：蓄冷系统；设计；运行；优化控制
空调蓄冷技术，是在电力负荷很低的夜间用电低谷，采用电动制冷机制冷，使蓄冰介质结成冰，利用蓄冷介质的显热及潜热特性，将冷量储 存起来。在电力负荷较高的白天，也是用电高峰期，使蓄冷介质融冰，把储存的冷量释放出来以满足建筑物空调或生产工艺的需要。这样不 仅实现了电力的“移峰填谷”，加强了电网负荷侧的管理，同时也大大提高了空调的制冷效果。以下我们就对蓄冷系统的设计及运行时的优 化控制技术进行分析。
1 蓄冷系统的设计
1.1 空调负荷的计算
采用“冷负荷系数法”，计算出围护设备、照明、结构及补充新风的逐时冷负荷（每天24小时的逐时冷负荷），并提供准确的设计典型日负 荷曲线。
1.2 蓄冰流程的选择
蓄冰空调系统在运行过程中制冷机可有两种运行工况，即蓄冰工况和放冷工况。在蓄冰工况时，经制冷机冷却的低温乙二醇溶液进入蓄冰槽 的蓄冰换热器内，将蓄冰槽内静止的水冷却并冻结成冰，当蓄冰过程完成时，整个蓄冰设备的水将基本完全冻结。融冰时，经板式换热器换 热后的系统回流温热乙二醇溶液进入蓄冰换热器，将乙二醇溶液温度降低，再送回负荷端满足空调冷负荷的需要。乙二醇溶液系统的流程有 两种：并联流程和串联流程。并联流程：这种流程中制冷机与蓄冰罐在系统中处于并联位置，当最大负荷时，可以联合供冷。同时该流程可 以蓄冷、蓄冷并供冷、单溶冰供冷、冷机直接供冷等。串联流程：即制冷机与蓄冰罐在流程中处于串联位置，以一套循环泵维持系统内的流 量与压力，供应空调所需的基本负荷。串联流程配置适当自控，也可实现各种工况的切换。其中并联流程在发挥制冷机与蓄冰罐的放冷能力 方面均衡性较好，夜间蓄冷时只需开启功率较小的初级泵运行，蓄冷时更节能，运行灵活。串联流程系统较简单，放冷恒定，适合于较小的 工程和大温差供冷系统。
1.3 蓄冷主机的选择
使用所选择的蓄冷模式确定的蓄冷主机的容量。全蓄冷式在用电高峰期的总冷负荷的都是有蓄冷主机提供，需要蓄冷主机的功率大。而局部 蓄冷式是一个容量小，同时也要充分考虑和分析蓄冷比例。较大的蓄冷主机，具有运行成本高等特点，而较小的蓄冷比，那么蓄冷的优势不 明显。所以，采用合适的蓄冷比，最终会达到节能的最佳投资效果的。一般来说，最佳的在30%～70%。在冰蓄冷空调系统设计的时候，要掌 握在制冷机组在不同的情况运行的制冷量的变化；制冷机容量也应该采取考虑5%～10%的剩余量。
1.4 蓄冰装置的选择
采用所选蓄冰主机容量和蓄冷比，根据以下计算式计算蓄冰装置的容量：
Q=Q×n×β
上式中：Q——为蓄冰装置容量，KW•h；
Q——为空调工况下主机容量，KW；
n——为蓄冰小时数；
β——为蓄冷比。
2 蓄冷系统的运行优化控制
2.1 冷却水系统的控制
根据主机（基载主机和双工况主机）的开启状态开启相应的冷却水泵，冷却水泵、主机、冷却塔和电动阀门形成联锁。同时，通过电动阀门 调节，冷却水泵、主机和冷却塔能互为备用，即当其中二种设备同时发生故障时，可以自动开起非对应的设备，通过阀门自动切换所需的工 作回路。根据冷却水的回水温度（冷凝器的进水温度）调节冷却塔风机、台数控制及冷却水旁通控制，以保证冷却水的回水温度不低于主机 所要求的最低冷却水供水温度，同时尽可能使冷却水回水温度降低，以提高主机的制冷效率。
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2.2 整个系统的控制与监视
2.2.1 系统的启停顺序控制
系统的启停顺序除考虑设备的保护外，还应充分利用主机停机后管道系统中的冷量。主机，如果主机需要开启，则力求使主机处于满负荷运 行状态，同时当天冰必须能全部用完；同时以末端空调冷负荷。
开启顺序：阀门调节到相应的工况状态—冷却水泵—冷却塔—冷却水泵—（基载主机）—乙二醇泵—双工况主机。
停机顺序：双工况主机（基载主机）—冷却塔—冷却水泵—乙二醇泵—冷冻水泵。以上括号内的设备表示如果该设备需要开启，可在此阶段 开启。系统的启停顺序以及时间间隔在自控程序中编制完成，自控系统的实际操作中可以做到根据工况预测开机。
2.2.2 系统运行模式的控制
储冰制冷系统的运行模式通常有三种：主机优先，融冰优先，优化控制。其中，融冰由现在负荷预测技术成熟后不再采用。系统运行模式的 控制必须结合优化控制软件，根据优化软件的判断结果调整系统的运行状态。
主机优先：在设计日工况下（冷负荷大），采用主机优先的模式，冷负荷高峰时段内主机的容量不能满足冷负荷需求，通过融冰来补充能量 。这时主机在空调制冷工况下运行，满足部分冷负荷的需要，其他的冷负荷有融冰满足。
优化控制：优化控制的目标就是把有限的蓄冰量用在电价最高的时候，但在一天必须把前一天夜间的制冰量用完。当空调负荷减小到某一数 值时（测试时寻找），当建筑负荷相对较大，储冰空调系统按优化控制方式进行，控制系统根据当天的预测性负荷图来决定当天的运行策略 ，即每小时主机和融冰各自所承担的负荷如何分配，尽量不开主机，如果主机需要开启，则力求使主机处于满负荷运行状态，同时当天冰必 须能全部用完；同时以末端空调冷负荷、主机的出口温度、主机的部分负荷性能指标、电力高峰平峰时段分布来决定当天的那一时段开启或 关闭部分制冷主机，使主机的耗电量与水泵的总耗电量达到最小。
当系统尚不能全融冰供冷即必须开启一台或多台主机补充冷量时，控制系统根据测出的末端负荷（流量和冷冻水供回水温差的函数），判断 出主机开启的最少台数，使必须运行的主机尽可能在高负荷率下工作，提高整个系统的功率。避免所有主机都在低负载率下以很低的效率运 行，造成系统效率降低。
2.2.3 板换的防冻保护
板换冻结的原因是系统处于制冰供况时，板换乙二醇侧的阀门关闭不严，低温的乙二醇溶液流经板换，而水侧处于静止状态，所以水就会有 结冰的可能。
首先，电动阀门要选用高质量紧密关闭型的阀门，在系统制冰时，板换乙二醇侧的阀门处于紧密关闭状态。其次，在每台板换的乙二醇的进 口处安装温度传感器，当温度传器检测到乙二醇进口的温度为1℃时，开启板换所对应的冷冻水泵。在系统制冰时同时供冷，则检测到板换出 口温度为1℃时发出报警信号。
2.3 制冷机组运行优化控制
在整个空调系统当中，制冷机组与蓄冷设备同样重要，对其进行运行优化控制，能够使系统的运行达到更加的效果。制冷机组在整个系统中 起着直接供冷的作用，其供冷能力是有一定限度的，当系统的运行负荷超出这部分限度时，应采取蓄冷设备补充系统所需冷量的方式来加以 解决。对于制冷机组的优先运行仅仅适合在电网运行比较稳定地方使用，并且不存在电价差，即全天电价一致。通过有效地降低整个系统在 用电高峰期的负荷值，能够达到降低系统运行费用的目的。
2.4 降低系统送风温度
对于大多数建筑来讲，蓄冷空调系统的正常送风温度应达到12℃，各别建筑根据不同需求也会将这一温度控制在5℃～10℃左右。通过降低送 风温度能够有效地减少相同负荷条件下的送风总量，进而使整个系统的能耗有所下降。从流体力学的角度进行分析，可以得出以下结论：系 统实际送风温度降低，风管的直径会随之减小，这样不仅能够有效地节约系统前期投资成本，而且还能够使系统更加节能。
结束语：综上所述，蓄冷系统的应用不仅能有效的降低能耗，同时还能相应的提高经济效益。但是在我们在进行蓄冷系统的设计及使用时， 一定要对其进行合理的优化与控制，只有这样才能发挥蓄冷系统的最大作用。
参考文献：
[1] 陈伟聪 某冰蓄冷空调系统设计及经济性评价 山西建筑 2012（11）
[2] 常茹 于齐东 郭春梅 蓄冰空调系统在办公类建筑中的经济性分析 节能 2012（11）
论文作者:黄增合
论文发表刊物:《基层建设》2018年第18期
论文发表时间:2018/7/20
标签：主机论文; 系统论文; 负荷论文; 工况论文; 制冷机论文; 温度论文; 空调论文; 《基层建设》2018年第18期论文;