1、引言

随着电力供需矛盾的日益突出，发展主要电力消耗设备的能源有效利用技术已成为时代的需要。集中空调蓄冷技术正是作为主要的调荷节能手段在整个世界范围内方兴未艾，而我国的峰谷电价政策的实施也预示着蓄冷空调技术发展的春天。

在蓄冷空调中，随着残留冷量的降低，蓄冷器放冷性能会急剧下降，这使得蓄冷空调存在着放冷能力不稳定，放冷速率与空调负荷难匹配，放冷过程中控制参数难选择等缺陷，笔者在蓄冷空调工程采用了变风量送风技术，本文从技术的可行性和技术的经济性两个方面祥细地讨论蓄冰空调应用变风量技术的工程可行性。

变风量技术和冰蓄冷技术在欧美等国家都有已比较成熟，但将这两种新技术结合起来在实际的蓄冷空调和变风量送冷结合的系统进行了深入的研究，建立了简化的理论模型，本文结合具体的工程算例，详细给出模型的求解方法，对计算结果进行了分析和讨论，为实际工程的设计提供了理论依据，在此基础上给出了体会冷送风系统中变风量和变流量结合调节的最优化运行模式的模型，并给出了求解结果和相应的优化经济性分析。

2、系统概述及可行性分析

2.1 集中空调蓄冷系统

某公司原有490kw制冷机组1台，为公司2000m²车间供冷，车间温度要求24-28°C。制冷机组在6-10月间需全天供冷，在7-9月份由于冷负荷较负荷较大，制冷系统供冷不足，不能满足生产工艺对车间温度的要求，从而在一定程度上影响生产工艺对车间温度的要求，从而在一定程度上影响产品的质量和数量。为了满中生产工艺中不足的问题的要求，解决峰值（用冷高峰和用电高峰）时供冷不足的问题，并充分利用廉价电力，特设置了集中空调蓄冷系统，系统方案图如图1。系统主要由制冷机组，蓄冷器组，变频风机、换热器和控制系统组成，其中每组蓄冷器由5台组成，每台蓄冷量为83.6万KJ(蓄冷剂放冷至+8°C）。本文的研究以整组蓄冷器为对象。

2.2 蓄冷空调中变频风机送冷（VAV）系统

在蓄冷空调系统中VAV主要由蓄冷器，液气换热器和变频调速风机三大部分组成(见图2)，当风机风量改变时，换热器的换热系统系数改变，从而改变换热效率，应用此系统可以通过调节风机转速来控制任一时刻的冷量输出。

变频式风机系统一般由测温传感元件（热电阻和热电偶），控制系统（常用PID温控仪或DDC系统），变频装置，变频式电机，轴流风机等构成，它的系统如图3所示。整个系统中，室内外条件（温度）的改变通过PID仪表处理后反馈给变频装置，从而调整变频风机风量，使室内条件基本稳定在PID仪表的设定值。

2.3 传统送冷方式的不足

蓄冷器传统方式放冷过程中，风机速度是不可变化的或仅能阶跃调节，这两种情况下蓄冷器放冷曲线如图4和图5所示（假设放冷时其它工况是恒定的，如冷媒流量一不定），参数ε表示蓄冷器冷量释放率，Qf表示蓄冷器放冷能力，mia表示风机风量均用其本身最大值的百分比表示。

从定风量放冷曲线可知，传统放冷过程中蓄冷器放冷能力随其放出冷量的变化为一条斜率为负值且不断增大的曲线，开始下降时较为平坦，表明开始放冷时冷量还比较均匀，但随着剩余冷量减少，放冷速度下降比较剧烈，放冷能力越来越小，此外，还可看到阶跃可调风量风机对蓄冷器的放冷性能并没有起到多大的改善作用。

将典型建筑负荷线与放冷曲线对比，显而易见蓄冷器的放冷曲线与负荷不能很好地匹配，尤其在全负荷转移中，矛盾更加突出。见图6。图中直方图中代表逐时负荷Qc，A和B代表不同容量蓄冷器放冷能力随时间的变化，其中A表示蓄冷容量等理论总负荷时的情况。在早晨及上午，放冷能力很强，而冷负荷较小，在下午17：00左右，放冷能力很弱，而冷负荷又很大，如图6中A线和Qc之间的关系。为解决这种冲突，在一些工程设计中采用增大蓄冷量以提高其放冷能力的方法，这样蓄冷器和其它设备要相应增大，如图6中B线。

从以上分析可看出。蓄冷器传统放冷过程存在以下不足。

1. 系统运行中放冷速率和冷负荷不能很好地匹配，使室内温度波动很大，影响室内气质量尤其在一些特殊场所。

2. 放冷量与负荷不匹配，风量不能连续可调。使整个系统运行很不经济，电耗量因此增大20%-30%；

3. 为解决17：00-19：00蓄冷器放冷与负荷的严重冲突，国外不少文献中提出了增加蓄冷器蓄冷器蓄量以弥补放冷速率的不足。这种方法初投资将增大，也不可取。

4. 即使采用多级可调风机，由于需要值班人员操作，自动化程度低，也会为管理带来不便。

2.4 蓄冷系统中应用变频调速风机送冷的可行性

2.4.1 技术的可行性，且在一定范围内调节才能保证制冷效率不至于过低。这样选择固定的冷媒流量而调性 蓄冷器本身放冷能力随着工况的改变，能在很大的范围内连续可调，它不像直接供冷制冷机调节起来很复杂，且在一定范围内调节才能保证制冷效率不至于过低。这样选择固定的冷媒流量而调节送风量，可以与负荷保持匹配，从而使蓄冷器放冷曲线很好地与负荷曲线一致，并且很好地解决图6中所示的负荷冲突。

2.4.2 技术的经济性

采用冰蓄冷后，变频风机与低温送风机结合，使变频内机功率下降为40%左右，冷媒泵功率，蓄冷器及管道设备费也大为下降，而从运行费用来看，变频风机系统使蓄冷量下降30%左右，降低了蓄冷电耗，而泵和风机电耗也大为降低，使总运行费用下降很多。

刘震炎，男，1994年10月生，大学，系副主任，副教授，230026 合肥市中国科学技术大学热科学和能源工程系 (0551)3601654