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摘要：随着经济和科技水平的快速发展，蓄能技术在现代工程领域有着无法忽视的重要地位。早期的蓄能技术主要应用于电力系统，作用是平衡峰谷电力。通过对太阳能的认识和利用，为克服这种资源天然的昼夜不平衡性，太阳能热水系统得到了长足的发展。伴随着人们对热舒适要求的提高，空调系统在近现代得到了越来越多的使用，其能耗在建筑总能耗中的比例也不断提高，最高可达到建筑能耗的50%。早在20世纪初就有研究者将蓄能设备与空调系统进行结合，而到了20世纪末，蓄能研究重点已经从水蓄能转向了冰蓄能等相变潜热大的介质蓄能。对于水蓄能，研究者们通过优化利用水罐或水槽中的自然分层，来提高蓄能效率。也有人提出了通过增大蓄能温差的方法来降低蓄能设备体积。在常规工程中，蓄能设施和蓄能系统通常都要单独设计，有人认为可以利用空调系统管路中的存水作为蓄能介质，即采用空调水管路系统作为空调蓄能容器的设计理念。
关键词：空调水系统；蓄能技术；蓄能研究；设计理念
引言：
为了充分利用电网低谷时期的电能，在夜间进行蓄能是现有节能设计的普遍思路，采用蓄能系统能够显著的减少电费的支出。常规空调系统中只作为输送管道的空调水路系统，如果能够利用水管路系统中的存水进行蓄能，则可在常规空调系统的设计基础上较容易的实现水系统蓄能。
1蓄能技术的分类
蓄能技术作为一种将热量储存集中并加以利用的技术，能够提高能量利用效率，尤其在太阳能利用、工业余热收集以及空调余热回收方面有广阔的应用前景。目前的蓄热方式主要有三种：显热蓄热、相变蓄热和热化学反应蓄热。显热蓄热方式是通过升高蓄热材料的温度来实现蓄热过程，这种方式储存的热能密度主要与蓄能材料的温度和热容量有关。通常情况下显热蓄热蓄能的密度较小，往往需要较大的蓄能容积来满足需求。相变蓄热利用蓄热材料的相变过程来实现热量的释放和储存。由于蓄能材料的相变潜热大于显热，所以相变蓄热的热能密度要明显高于显热蓄热。热化学反应蓄热，则通过可逆热化学反应以达到蓄热的目的。这种蓄能方式储存的热能密度通常要高于另外两种蓄能方式。但热化学蓄热目前研究较少，还未进行商业应用。由于相变蓄能具有热能密度高，设计相对简单的优点，所以相变蓄能技术与空调水系统的结合更具有进一步研究的空间和意义。
2蓄热除霜系统
根据蓄热方式以及空调水系统的应用场所，空调水系统与蓄能技术目前有多种组合方式。利用相变蓄热装置的特点，一种带有相变蓄热装置的空调水系统系统被提出，当阀门1关闭，阀门2和阀门3开启时，相变蓄能装置进行蓄能过程；当阀门1开启，阀门2和阀门3关闭时，相变蓄能装置开始放热，热泵系统利用相变装置释放的热量进行除霜。解决了除霜运行造成的空调房间供热能力不足，房间温度波动大，房间的热舒适性差等问题。针对传统逆循环除霜时间过长，相关学者提供了解决除霜热量不足的途径，即将蓄能装置应用到双级压缩空调水系统（CASHP）中］。该系统中低温环路采用的制冷剂为R410A，高温环路制冷剂采用R134a。同时在两级压缩机之间增设蓄能装置，当热泵正常工作时，蓄能装置提前储存一部分热量为除霜提供热量；在除霜过程中，蓄能装置也可同时向二级压缩机释放热量，使二级压缩机正常工作，从而继续为室内提供热量，避免了因室外温度过低机组无法正常工作的情况。目前利用相变蓄能技术进行除霜的相关研究已经有了很大进展，但在相变蓄能材料的种类和在不同热泵系统中相变蓄能材料的蓄热性能等方面研究资料较少。另外，增设相变蓄能装置的热泵系统可以通过合理的运行策略，在机组运行过程中避免出现结霜现象，与传统结霜系统相比具有明显的优势。
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3优化策略
3.1水温控制
工作人员除了可以对水系统的流量控制系统进行优化之外，还可以通过对水系统内部的水温进行控制和调节来达到综合优化水系统的目的，具体策略如下：第一，在水系统的运行过程中，空调制冷系统会承受一定的负荷，在这些负荷的作用力下，水系统的运行效率和室内温度与湿度都会受到一定的影响，因此工作人员可以通过适当地去除机房内水系统中的相对湿度来有效地提高水系统的运行效率，从理论上来说，水系统的热交换率和接触系数都会在不同程度上影响水系统的除湿量，工作人员可以根据不同空调制冷机械的规模、型号、工作要求等内容对相应的水系统除湿量进行推算，并且按照推算结果进行除湿，从而更好地确保水系统内部水温的恒定性，使空调制冷能达到最佳的效果[3]；第二，由于水系统中水温的状态变化是瞬息万变的，因此工作人员很难仅凭人工数据记录对其进行调节，对此工作人员可以引进先进的变频水泵作为调节器来加强对水系统内水温的控制力度，变频水泵可以根据建筑物对空调制冷水系统所施加负荷作用力的大小变化来相应改变自身水泵的频率，从而进一步满足人们对于制冷机组的要求和标准，加强制冷效果，为人们在炎热的夏季提供更加舒适的环境。
3.2节能优化
空调制冷耗能过大的问题一直以来都是广大人民群众普遍关注的重点问题，为了可以有效降低制冷所消耗的电能，同时也是为了提高空调使用的节能性，工作人员可以对水系统的基本性能做出优化，具体措施如下：第一，提高水系统中压缩机的转换效率，将制冷机械所消耗的电能在最大限度上转换为推动水系统正常运行的动能，随着水系统电能转换效率的提升，空调运行所消耗的电能也就随之降低，在保证制冷效果的前提下，实现对空调节能减排性能的优化[4]；第二，对水系统内出风口的位置和方向进行优化，合理地设计出风口的方向也可以在一定程度上提高该空调制冷设备的节能性，针对这种情况，工作人员可以根据空调设备水系统的实际运行情况适当地减小其内部的冷凝压力值，从理论上来看，空调制冷设备内部的水系统在运行时所承受的压力主要包括主机和其他附属机械设备的做功压力，在这些设备的运行过程中会产生大量的能源消耗，因此工作人员需要从减少空调制冷设备中水系统的压力功耗入手，对水系统的节能环保性能进行大幅度的优化和改善，从而更好地为人们提供制冷服务。
3.3流量控制
在实际应用中很多空调制冷设备都是通过合理地调节水泵在水系统中运行的频率来有效地改善冷冻水的运行状态，确保水系统可以持续稳定地运行，而空调机组作为整个水系统最末端的机械设备，其主要作用是为了帮助水系统实现对内部空气流动的调节，由于这些空调机组在运行时所产生的热量过大，因此，工作人员可以对空调机组的控制方式进行优化，将传统的通断控制方法根据实际情况进行转化，可以合理地利用恒温控制法来实现对水系统中经盘管内部所通过的流量进行控制和调节，并且将其与建筑物内部的负荷量变化相结合，以求达到更好的流量调节效果。由于空调机组在运行过程中所体现出的一些水力特征主要体现在制冷机箱以及二通调节阀等构件上，如流量特征以及阻力特征等等，因此工作人员可以将其作为优化水系统基本性能的切入点，先设定理想状态下的水系统流量标准，再根据此标准对空调箱组以及其内部结构中的二通阀进行相应的调整和优化，由于二者之间在实际应用中是串联的关系，因此工作人员在选择调节阀的具体型号时，需要重点考虑到水系统中的盘管在使用时所产生的热量，根据相关试验数据信息统计结果我们可以得知，水系统中盘管所产生的热量与流量变化量之间是非线性的关系，因此工作人员可以通过选择具有较强百分比特性的调节阀来与空调箱组进行安装，以此来更好地补偿水系统内盘管的热能特性，从而达到优化水系统流量调节效率和质量的最终目标，实现水系统基本性能质的飞跃。
结语
此种蓄能方法可以在常规空调水系统设计基础上应用，以达到系统节能和防止冷源不稳定运行的目的。但不能忽视的是，为了简化分析，文中进行了比较严格的条件假定，这些假定与实际情况不可避免地会有不同。
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论文作者:于珊珊
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/8
标签：水系论文; 蓄热论文; 空调论文; 系统论文; 除霜论文; 热量论文; 工作人员论文; 《防护工程》2019年9期论文;