儲能技術在分體落地式空調器上的應用

莫漢堅+郭瑋

【摘 要】節能降耗關系到每行每業，而細分到空調行業，節能技術也在不斷發展，并且多年來一直在以提高制冷裝置的換熱效率上。文章簡要介紹了儲能技術在分體落地式空調器上的應用，利用豐富的自然冷源，創新的室內機結構，高效相變儲能材料存儲自然冷源并且有效利用低谷電量，以克服傳統空調不能利用自然冷源及無法儲存自然冷量的缺點。

【關鍵詞】空調器；節能；儲能；自然冷源

我國自然冷源十分豐富，氣溫低于25℃的平均時間占全年的79%，平均晝夜溫差達到9℃，自然冷量的高效儲存與利用成為降低空調能耗的有效手段[1]。新型節能技術要實現的目標：充分利用自然冷源實現節約能源，克服傳統空調不能利用自然冷源、效率低的缺點，開發集自然冷源儲存、低谷電能利用、高效節能于一體的新型相變儲能空調設備，大幅提高空調的節能效果。新型相變儲能空調設備能夠獲得相變儲能、自然冷空氣與制冷技術聯合控制運行的最佳效果，綜合能效比（EER）優于傳統空調，對節能降耗技術的發展有重要意義。

本文簡要介紹了相變儲能室內結構模型、相變儲能材料選用以及空調設備基本運行模式，從這三方面探究儲能技術在分體落地式空調器上的應用。

1 相變儲能室內機結構模型

以落地式空調內機結構為模型，相對于傳統的結構，增加了相變儲能模塊，自然冷源進風口。傳統的結構氣體通過離心風機的帶動下從室內側進風口進入，經過換熱器模塊冷卻后再從出風口排出，以達到調節室內空氣溫度，其特點結構簡單，控制運行單一，不能有效利用室外側的自然冷源。

新型的結構如圖1所示，增加了相變儲能模塊及自然冷源進風口，當外側環境溫度在所需的溫度區間時，室內側進風口關閉，自然冷源進風口開啟，外側制冷設備關閉，直接利用自然冷空氣來對室內溫度進行調節，并且由相變儲能模塊儲存冷空氣所帶來的冷量。另一方面，當運行到低谷電量區間，優化模糊控制邏輯，調節室內側出風口開度大小，匹配室內溫度過程中同時對相變儲能模塊儲能。

2 相變儲能材料選用

研究利用相變材料蓄能密度大、蓄放熱過程近似等溫的特點，可對不連續、不穩定的能量進行充分利用，以調整控制工作源或相變材料周圍環境的溫度，達到能量儲存和釋放及調節能量供給與需求失配的目的[2]。無機鹽相變材料，具有高體積儲冷密度，制成塊狀可很好與落地式空調器內機結構結合，且易于安裝維護。

無機鹽溶液相變材料，是一種固-液相變材料，其優點是價格便宜，其溫度區間在-20～200℃[3]，可足夠運用在自然冷源的相變儲能中。在實際運用中，通過建立無機鹽溶液相變材料各溫度區間儲能的數學模型，結合基礎制冷運行模型參數，開展實驗驗證，檢測其儲放熱實驗，優化處理。

3 空調基本運行模式

運用模糊控制智能匹配多種溫度區間以其達到最佳效果，以下簡要介紹其基本運行模式：

3.1 當室內側環境T內環≥T設+T'℃時，設備進入制冷運行，離心風機按設定風速投入運行，同時檢測室外側環境溫度T外環。

1）當室外側環境溫度T外環>匹配溫度T0時，進入用電制冷模式運行，此時外機按設定運行，室內側進風口打開，自然冷源進風口關閉。

2）當匹配溫度T1≥室外側環境溫度T外環≥匹配溫度T2時：

（1）T設≥室外側環境溫度T外環+T'℃，進入自然冷源模式運行，此時外機關閉，室內側進風口關閉，自然冷源進風口打開，采用自然冷空氣調節室內溫度。

（2）T設≤室外側環境溫度T外環-T'，進入用電制冷模式運行，此時外機按設定運行，室內側進風口打開，自然冷源進風口關閑；

（3）室外側環境溫度T外環-T'℃

3）當室外側環境溫度T外環<匹配溫度T3時，進入自然冷源制運行模式運行，此時外機關閉，室內側進風口關閉，自然冷源進風口打開，調節室內側出風口，離心風機轉速，相變儲冷的同時調節室內側溫度。

3.2 當室內側環境T內環≤T設-T'℃時，進入儲能制冷模式狀態，此時外機關閉，室內側進風口打開，自然冷源進風口關閉，調節室內側出風口大?。划斒彝鈧拳h境溫度T外環≤匹配溫度T4時，自然冷源進風口打開。

3.3 當T設-T'℃<室內側環境T內環< T設+T'℃時，保持前面的運行狀態。 當室外側環境溫度T外環≤匹配溫度T5時，自然冷源進風口打開。

4 結論與展望

匹配多溫度區間相變儲能設計技術，深入研究相變儲放能、自然冷源與制冷技術聯合運行的最佳效果，最大限度利用自然冷源及峰谷電價，保證節能效果，對于提升我國各種行業空調的節能效果，促進傳統空調產業結構升級調整，提高我國空調產業節能技術具有重要作用。

【參考文獻】

[1]Saito A.Recent advance in research on cold thermal energy storage.International Journal Refrigeration，2002.25（2）：177-189.

[2]沈學忠，張仁元.相變儲能材料的研究和應用[J].節能技術，2006，24（139）：460-463.

[3]徐偉亮.常低溫固-液相材料的研制和應用[J].現代化工，1998（4）14-16.

[責任編輯：朱麗娜]