試論冰蓄冷空調系統的運行優化控制策略

【摘 要】近年來，隨著我國經濟的快速增長，人們的生活水平較之以往有了很大程度的改善，與此同時，人們對生活及工作環境的舒適性也提出了更高的要求。為了滿足人們的需求，各類建筑中均安裝了空調系統。然而，常規的空調系統由于能耗較大，從而增大了建筑的整體能耗，這不符合我國大力提倡的節能減排政策，為了進一步降低空調能耗，蓄能空調系統應運而生。冰蓄冷空調作為蓄能空調的一種，它憑借自身諸多的優點被廣泛用于各類建筑當中，并且都獲得了十分良好的效果。基于此點，本文首先對冰蓄冷空調系統進行概述，并在此基礎上提出冰蓄冷空調系統的運行優化控制策略。

【關鍵詞】冰蓄冷空調；運行優化；優化控制

1 冰蓄冷空調系統概述

冰蓄冷空調屬于蓄能空調的一種，蓄能空調最大的作用是能夠緩解峰谷時段的用電壓力，借此來確保電網能夠安全穩定運行。冰蓄冷空調系統主要是利用電制冷機在用電低谷時進行制冰，再通過水的潛熱特性將這部分制冷量存儲在系統當中，當用電高峰期到來時，將預先存儲的冷量釋放出來，達到制冷的效果。冰蓄冷空調系統以其前期投資成本低、設備所占用的空間小、低運行費用等優點，現已成為最常用的空調系統。

1.1 冰蓄冷空調系統分類

目前，冰蓄冷空調系統的種類較為繁多，按照系統制冰形態可將之大致分為兩大類：一類是動態型，將生成的冰連續或間斷地剝離，最常用的是在若干平行板內通以冷媒，在板面上噴水并使其結冰，待冰層達到適當厚度，再加熱板面，使冰片剝離；另一類是靜態型，在換熱器上結冰與融冰；最常用的為浸水盤管的外制、內融冰方式。

1.2 冰蓄冷空調系統特點

冰蓄冷空調系統與之傳統的空調系統相比，具有以下幾方面的特點：其一，制冷設備的功率及容量比普通空調系統要小很多；其二，具有較高的經濟性。由于系統一般是在晚間用電低谷時進行工作，在這一時間內電價比較便宜，因此，能夠大幅度降低電費，從而有效地降低了運行費用，經濟效果明顯；其三，有利于緩解電網的運行負荷。因該空調系統多數是在夜間用電低谷時段運行，避開了用電高峰時段，這樣不僅提高了電網的利用率，同時也降低了建筑的能源的消耗，在節能降耗方面的作用十分明顯；其四，因該空調系統屬于蓄能空調，故此當發生停電時，系統預先儲備的冷量便可以發揮作用；其五，系統出水的溫度較之普通空調要低很多，為低溫送風系統提供了較為有利的工作條件。

2 冰蓄冷空調系統的運行優化控制策略

通過對安裝冰蓄冷空調系統的建筑進行調查，結果顯示有很大一部分系統由于運行控制策略制定的不科學、不合理，導致實際制冷量儲存的過少，從而難以達到系統運行的負荷需求，使得空調系統的使用效果不佳。針對這一問題，應對其運行流程進行優化，以此來達到最佳運行效果。

2.1 冰蓄冷空調運行策略

2.1.1 系統的蓄冷容量-主要有全負荷蓄冷和部分負荷蓄冷。部分蓄冷又可分為：“負荷均衡”蓄冷和“需求限定”蓄冷兩種；

2.1.2 基載負荷的提供方式-采用雙工況制冷機或基載制冷機提供；

2.1.3 蓄冷系統的運行工況-制冷機和蓄冰裝置在各時段的運行組合方式，主要有：制冷機蓄冰、制冷機單獨供冷、蓄冰裝置單獨供冷、制冷機蓄冷并同時供冷、制冷機與蓄冰裝置聯合供冷以及待機6個運行工況；

2.1.4 蓄、釋冷周期-系統在一個蓄、釋冷周期內所花費的時間，通常根據冷負荷的特點選擇，一般采用24h為一個蓄、釋冷周期。

2.2 冰蓄冷空調控制策略

2.2.1 制冷機與蓄冰裝置的運行-制冷機與蓄冰裝置優先運行的次序，直接影響著蓄冷系統的初投資和運行費用。為了有效地降低其費用，通常采用設計工況下的制冷機運行優先以及非設計工況下的蓄冰裝置運行優先的策略；

2.2.2 蓄冷時間的控制-為降低運行費用，系統蓄冷時間的確定一般以整個低估電價時段作為制冷機蓄冷的工作時間；

2.2.3 系統流程：通常可按以下幾個方面進行劃分和選擇

（1）制冷機與蓄冰裝置的相互關系-依據選擇的冰蓄冷方式和空調末端要求的進、出水溫及溫差，確定系統的串聯或并聯形式；

（2）制冷主機與蓄冰裝置的位置關系-在串聯形式中，依據選擇的冰蓄冷方式的特性和系統運行的經濟性，確定制冷機的上游或下游設置方式；

（3）水泵的設置-依據冷負荷容量大小和系統運行的經濟性，確定各功能水泵的設置時單泵、雙泵還是多泵等形式；

（4）蓄冷系統與空調末端系統的連接方式-依據系統的容量大小和空調末端的使用和連接特性，選擇直接或間接兩種連接方式；

（5）基載制冷機與蓄冷系統的連接方式-基載制冷機與蓄冷系統在空調水系統中可有串聯或并聯兩種連接方式。

2.3 制冷機組運行優化控制

在整個空調系統當中，制冷機組與蓄冷設備同樣重要，對其進行運行優化控制，能夠使系統的運行達到更加的效果。制冷機組在整個系統中起著直接供冷的作用，其供冷能力是有一定限度的，當系統的運行負荷超出這部分限度時，應采取蓄冷設備補充系統所需冷量的方式來加以解決。對于制冷機組的優先運行僅僅適合在電網運行比較穩定地方使用，并且不存在電價差，即全天電價一致。通過有效地降低整個系統在用電高峰期的負荷值，能夠達到降低系統運行費用的目的。

2.4 降低系統送風溫度

對于大多數建筑來講，冰蓄冷空調系統的正常送風溫度應達到12℃，各別建筑根據不同需求也會將這一溫度控制在5℃～10℃左右。通過降低送風溫度能夠有效地減少相同負荷條件下的送風總量，進而使整個系統的能耗有所下降。從流體力學的角度進行分析，可以得出以下結論：系統實際送風溫度降低，風管的直徑會隨之減小，這樣不僅能夠有效地節約系統前期投資成本，而且還能夠使系統更加節能。

3 結論：

總而言之，在我國能源日益緊缺的今天，節能降耗已經成為必然趨勢。對于建筑中能耗較大的空調系統而言，必須對其采取有效的運行優化控制策略，從根本上降低能耗。冰蓄冷空調系統本身的節能效果較之常規空調系統要明顯很多，再通過對其運行進行優化控制，則能夠達到最佳的節能效果。因此，研究冰蓄冷空調系統的運行優化控制策略對于整個系統的安全、穩定、節能以及經濟運行，具有極其重要的現實意義。

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