西安咸阳国际机场股份有限公司 陕西省 西安市712035
摘要：随着我国经济的飞速发展，空调的应用已越来越广泛，它一方面改善和提高人们工作和居住环境的质量，另一方面它们的大量使用也大大增加了我国的电力负荷，虽然各种蓄能系统都可以实现对空调负荷削峰填谷，减轻电力负荷作用。但各种蓄能方式在空调系统中的应用推广还需要对比其经济性、技术性及适用性。基于此，本文主要对蓄冷率与冰蓄冷空调经济性诸因素的关系进行分析探讨。
关键词：蓄冷率；冰蓄冷空调；经济性；关系
1、蓄冷空调经济性影响因素
1.1电价政策
蓄冷技术主要解决的问题就是用电负荷，因此决定其经济性的主要因素就是峰谷电价政策。目前在国内为了推广蓄能技术以缓解电网压力，不断将使用范围扩大，纵向跨度不断拉大，且逐渐向二三线城市扩展。北部地区吉林省峰谷电价差达到3∶1，南部中心城市如深圳市电价差达到4.4∶1。
1.2蓄冷率。
对于蓄冰蓄水系统，蓄冷率的大小直接影响蓄冷槽及整个系统设备初投资的大小。国内该方面的研究结果给出:根据蓄冷率比例变化的适宜范围、蓄冷率与冰蓄冷空调系统经济性诸因素的关系，得出了蓄冷率与系统初投资、年运行费用及投资回收期的关系曲线，蓄冷率在30%～40%为经济区。
1.3运行策略。
普通的蓄冷系统运行周期以1天为单位，不同的运行模式应对不同时段的负荷变化，最大限度地减少运行费用。而以数天或者一周为运行周期单位的蓄冷系统，如用于体育场馆和影院等，蓄冷的主要功用在于减小制冷设备的装机容量。此外，也可以以年为运行周期单位蓄存冷量，称之为季节性蓄冷。季节性蓄冷指在冬季时将室外的“免费”冷量蓄存起来而在夏季使用的蓄冷方式。由于受蓄冷密度和投资费用限制，一般采用冰作为蓄冷介质。对于蓄冷空调的经济性影响因素是综合性的，需要各种约束条件的耦合与优化，因此在评价该系统时，不但考虑系统内部能效，还要适应环境、建筑使用特性。电价政策是宏观经济手段，针对系统经济性要在设计与运行控制上做出进一步的优化，从而得到最为经济的推广条件。
2、蓄冷率与冰蓄冷空调系统技术经济分析方法
2.1空调工程实例
某办公楼空调工程设计日最高冷负荷为878kW，设计日所需总冷量为6966kWh，设计日空调负荷分布情况如图1。假定该工程的使用年限为15a，每年使用100d，并设定低谷电价期为23:00至次日7:00，高峰电价期为7:00至23:00。该空调系统采用蓄冰优先模式工作，蓄冰时段同低谷电价期。蓄冰优先是在空调负荷低于蓄冰容量时，先由融冰承担负荷，当空调负荷大于蓄冰容量时，再运行制冷机补足，制冷机在变负荷下运行。根据此定义，该空调系统实例的制冷机容量应在下面两式中选取较大者。
图 1 某办公楼设计日空调负荷
2.2计算结果与讨论
2.2.1制冷机容量与蓄冷率的关系
图2为制冷机容量随蓄冷率变化的曲线。从图中可以看出，制冷机容量R随着蓄冷率f的增加先减小，直到最小值R=562.8kW(fz=0.4524)后再增加。这是因为在蓄冷率f<fz时，由于白天采用了融冰供冷而使空调用制冷机容量减小，但是总体来说蓄冰量并不很大，因而白天空调用制冷机容量足以用于晚间较小空调负荷加蓄冰负荷，冰蓄冷空调制冷机容量Rb=Rb,g；当蓄冷率f=fz时，白天空调用制冷机容量恰好等于晚间蓄冰用制冷机容量，这时制冷机容量最小;当蓄冷率f>fz，白天空主机负荷较小，此时白天空调用制冷机容量不能承担谷段蓄冰负荷，因而必需增加制冷机容量以满足电力低谷时蓄冰的需要，冰蓄冷空调制冷机容量Rb=Rb,d，所以配用的制冷机容量随着f的增加而增加。
图 2 制冷机容量与蓄冷率关系曲线
2.2.2初投资增加量与蓄冷率的关系
图3为初投资的增加量随蓄冷率变化的曲线.图中曲线1对应于表1中的各参数值计算而得，曲线2是仅改变蓄冷系统初投资c(c=60)计算而得。从图中可见，随着蓄冷系统初投资c的下降，总初投资的增加量I也下降。对于不同的c值，在图中每一条曲线上明显呈现出两段，f=fz是每条曲线的分界点。
图 3 初投资的增加量与蓄冷率的关系曲线
a.当f<fz时，Rb=Rb，g.由于蓄冷量不大，因而蓄冷设备的初投资不多，并且采用了蓄冷之后，制冷主机容量Rb<Rc，且Rb是随着蓄冷量的增加而减小的，因而由于制冷机容量变动所带来的制冷系统初投资的减少值[d(Rc-Rb)]及电力增容费用的减少值都随着蓄冷量的增加而增大，从而使总初投资的增加量I变化不大。观察曲线2，可发现初投资增加量会出现负值，并且随f的增加其值减小.这表明如果能使c降到某一值，则在小蓄冷量范围中(f≤fz)，蓄冷量越大初投资越低。这是因为冰蓄冷空调与常规空调相比
较，由于制冷机容量减小而引起初投资费用减少值及电力增容费用减少值的变动值大于由于蓄冷量增加而引起的蓄冷设备初投资费用增加的变动值。
b.当f>fz时，Rb=Rb，d.由于蓄冷量较大，因而蓄冷设备的初投资较大;并且采用蓄冷之后，制冷机容量随蓄冷量的增加而增大，因而与常规空调相比较所引起的制冷系统初投资费用减少值，及电力增容费用减少值都随蓄冷量的增加而减小，甚至会出现Rb>Rc的情况，而使制冷系统的初投资费用加之电力增容费用大于常规空调的费用，所以总的初投资很大。.
2.2.3每年电费收益与蓄冷率的关系
图4为每年电费收益随蓄冷率变化的曲线.图中曲线1对应于表1中的各参数值计算而得，曲线2是仅改变峰谷电价(峰段电价X=0.60，谷段电价Y=0.20)计算而得.从图中可看出，拉大峰谷电价差可增加年电费收益。对于不同的峰谷电价，每一条曲线明显呈现两段，f=fz是每条曲线的分界点。
图4 每年电费收益与蓄冷率的关系曲线
按蓄冰优先模式工作的冰蓄冷空调，在各设计日每小时的用冰量恒定，且总用冰量等于蓄冰槽蓄冰量，在绝大多数非设计日也是优先用尽冰槽内蓄存的冷量;只有在较少的非设计日，由于日总负荷低于冰槽所蓄存的冷量，而使冰槽中有冰剩余。据此可以认为在整个空调供冷期，每天融冰供冷量相同，于是可认为空调供冷期每天电费收益也近似相等。
3、结语
通过对蓄冷空调系统经济性研究发现，现阶段研究工作多集中于单一系统内部的经济效益、价格对比，对蓄能空调的节能性、空气品质、多系统联合及在不同气候条件下应用的经济适用性方面缺乏关注。有待于通过今后的研究工作能够将系统形式具体分析，做到实际工程与室外环境相结合，实现综合经济型、综合节能型。
参考文献
[1]牛庆照，李继领，王光琴.某办公建筑群冰蓄冷空调系统经济性分析[J].建筑热能通风空调，2012，31（4）：83-85.
[2]刘东华，符永正，石三平，等.冰蓄冷空调系统的评价方法及其应用[J].暖通空调，2009（3）：102-106.
论文作者:黎轩
论文发表刊物:《防护工程》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/22
标签：制冷机论文; 空调论文; 容量论文; 电价论文; 负荷论文; 曲线论文; 增加量论文; 《防护工程》2017年第18期论文;