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课后作业
论文名称： 冰蓄冷空调技术的原理及应用
年级专业： xxxx
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冰蓄冷空调技术的原理及应用感想
【摘要】 随着国家建设节能型社会理念的贯彻落实，在建筑领域各项节能技术得到了广泛运用。其中，冰蓄冷供冷技术在大型公共建筑中得到了应用，对于医院，制冷系统是其耗能大户。本着合理控制工程投资规模、降低运行成本的原则，制冷技术的发展前景越来越占据更加重要的地位！中国论文网 http:/
【关键词】 冰蓄冷技术；空调制冷；发展应用 ；计算，
【引言】：
经济环境与人们生活水平的不断提高，对空调制冷系统也提出了更高的要求。这也就给广大的空调设计与安装人员提出了更高的要求，不止局限于对系统与设备的了解，还要设计出更加稳定、高效的空调制冷系统。完善的空调制冷技术对机械工程的稳定运行是一大保障。
一、冰蓄冷空调技术
1.1冰蓄冷空调的基本概念
空调系统在不需要能量或用能量小的时间内将能量储存起来，在空调系统需求大量的冷量时，就是利用蓄冰设备在这时间内将这部分能量释放出来。根据使用对象和储存温度的高低，可以分为蓄冷和蓄热。
结合电力系统的分时电价政策，以冰蓄冷系统为例，在夜间用电低谷期，采用电制冷机制冷，将制得冷量以冰（或其它相变材料）的形式储存起来，在白天空调负荷（电价）高峰期将冰融化释放冷量，用以部分或全部满足供冷需求。每kg水发生1℃的温度变化会向外界吸收或释放1kcal的热量，为显热蓄能；而每kg0℃冰发生相变融化成0℃水需要吸收80kcal的热量，为潜热蓄能。很明显，同一物质的潜热蓄能量(相变温度)大大高于显热蓄能量(1℃温差)，因此采用潜热蓄能方式将大大减少介质的用量和设备的体积。
1.2 冰蓄冷空调的社会背景
环境污染和能源危机已成为当今社会的两大难题，如何合理的利用能源为人类创造现代生活已经成为当今社会的共识。在人类共同警视的时期，蓄能空调应运而生。随着社会的发展电力工业作为国民经济的基础产业，以取得了长足的发展。但是，电力的增长仍然满足不了国民经济的快速发展和人民生活用电的急剧增长的需要，全国缺电情况仍未得到根本的改变。目前电力供应紧张表现在以下两点：第一点电网负荷率低，系统峰谷差加大，高峰电力严重不足致使电网经常拉闸限电。电网的峰谷差占高峰负荷的比例已高达25%～30%。随着用电结构的变化，工业用电比重相对减少，城市生活商业用电快速增长，达成电网高峰限电，低谷电用不上的问题也越来越突出。第二点城市电力消费迅速，而城市电网不能适应，造成有电送不出，配不上的局面。
解决电力不足的问题，一方面是靠增加对电力的投入，加快电力建设的步伐，多装机组；另一方面还要继续坚持开发与节约并重的能源开发的工作方针，加强计划用电和节约用电，通过经济的、技术的、行政的和法律的手段，鼓励用户节约用电，移峰填谷，充分利用电力资源，大力开发低谷用电。为鼓励用户削峰填谷，电力部门同地方制订了峰谷电价政策，将高峰电价与低谷电价拉开，使低谷电价只相当与高峰电价的20%～50%，鼓励用户使用低谷电，这项政策目前已在部分地区实施，并将推广至全国。
在电力供应紧张的情况下，峰谷电价政策的实施，为蓄冷空调技术提供了广阔的发展前景。
1．3冰蓄冷空调技术的原理及优点
冰蓄冷中央空调是指在夜间低谷电力时段将建筑物所需空调冷量部分或全部制备好，以冰的形式储备起来，在电力高峰时段融冰供冷的一种空调系统。该空调系统在常规电制冷的基础上减小制冷主机容量，增加一套蓄冰装置，利用制冷主机在低谷低价用电时段不使用空调的特点，开启主机制冷将蓄冰槽内的水制成冰，冷量以冰的形式储存起来，而在电力高峰高价时段将冰融化释冷供冷，减少制冷主机运行时间，降低高峰电力负荷。冰蓄冷技术具有电力移峰填谷作用，同时使用低价低谷电，运行费用也相应节约。
优良的移峰填谷功能，使冰蓄冷中央空调得到各国政府和工程技术界的重视，成为电力需求侧管理较为有效的电能储存方法。其突出优点如下：①利用蓄能空调技术移峰填谷，平衡电网用电负荷；②减缓电厂和电网建设，提高电厂发电设备和电网输配电设施的利用率，降低电厂、电网运行成本，节约电厂、电网的基础建设投入；③用户制冷主机及其配套用电设备容量减少，空调系统电力容量、电力工程贴费和供配电设施费降低；④用户采用蓄冰空调技术后，利用电网峰谷电力差价，降低运行费用。
二、空调制冷技术
伴随着科技水平的不断的提升，工程机械也在不断的适应不断发展的科技水平提升自身的制造水平。空调制冷技术在机械工程中的应用范围也在逐渐的扩大，但是工程机械空调系统作为一种特殊的空调系统，相对是比较复杂的。空调制冷技术在机械工程中的应用主要是通过压缩、冷凝、节流和蒸发这四个工作环节的不断的循环运行，从而保持蒸发器周边温度保持在一个响度比较稳定的低温度的情况下，从而实现工程机械过程中的制冷的要求。
2.1空调制冷技术在工程机械中的发展应用
空调制冷技术在工程机械中的应用发展经历了5个阶段，由功能简单向功能齐全方向发展，而工程机械空调发展虽滞后于车用空调较多，但其发展历程与汽车空调基本相同。
单一供暖，该阶段空调系统多为利用发动机冷却液通过制热芯体将水芯加热，用鼓风机将被加热空气吹入驾驶室，给驾驶室的操作人员供暖。目前国内某些企业的工程机械产品依然在使用此种空调，主要用于售价较低的小型工程机械。
单一制冷，单一制冷空调技术在二战后得到运用，在1957年开始有了加装单一制冷空调系统的轿车。但是此空调装置无法调节温度，目前基本被淘汰。当前使用的单一制冷空调，几乎都为可调型。
冷暖一体化，随着空调技术的不断发展，冷暖一体式空调第一次在汽车上实现应用，并且已经具备了基本的制冷、制热、除霜、通风和过滤等功能，但是需要人员控制，工作量较大，可调温性差。目前我国工程机械多数都在使用这种空调系统。
自动温控空调系统，该种空调系统虽冷暖一体，但需要手动调节温度，增加了操作人员的工作量，控制效果也不是非常好，但是目前此方案还是得到了用户的认可。这种空调系统需要事先将温度设定好，系统会在事先设定的温度范围内自动工作，起到调节驾驶室内空气的目的。目前，此方案被广泛地应用于工程机械的空调系统中。
2.2空调制冷技术在工程机械中的作用
通常，工程机械工作环境比较差，操作人员的操作环境也较差，尤其在潮湿、炎热、粉尘大、寒冷的作业地区，空调的应用就显得尤为重要。
工程机械空调的最主要的功能是对驾驶室内空气的湿度、温度、气流流速和清洁度等影响因数进行调节，使操作人员感到舒适，并去除挡风玻璃上的雾、霜、雪，保证操作人员身体健康和行车安全。具体功能有以下几点：一是调节驾驶室内空气的温度。夏季降温，冬季取暖并除霜、雪，潮湿季节除湿除雾。二是调节驾驶室内空气的湿度。三是调节驾驶室内气流流速。四是净化驾驶室内空气，提供洁净新鲜空气。五是实现驾驶室内增压，阻止灰尘进入驾驶室。
冷暖一体化，随着空调技术的不断发展，冷暖一体式空调第一次在汽车上实现应用，并且已经具备了基本的制冷、制热、除霜、通风和过滤等功能，但是需要人员控制，工作量较大，可调温性差。目前我国工程机械多数都在使用这种空调系统。
自动温控空调系统，该种空调系统虽冷暖一体，但需要手动调节温度，增加了操作人员的工作量，控制效果也不是非常好，但是目前此方案还是得到了用户的认可。这种空调系统需要事先将温度设定好，系统会在事先设定的温度范围内自动工作，起到调节驾驶室内空气的目的。目前，此方案被广泛地应用于工程机械的空调系统中。
三、在工程机械空调各个部分的安装
3.1压缩机选型与安装
压缩机是空调系统中的最重要的部分，空调系统中的压缩机主要由两种类型，一种是控制排量压缩机，一种是变排量压缩机，无论是哪种类型的压缩机都是有着将制冷剂进行运输送制冷的作用。
定排量压缩机指的是根据发动机的转速进行相应比例的转动的调整。因此定排量压缩机有一个弊端就是不能够根据制冷的情况来改变自身的转速，这样的话会导致输出的冷气过于集中。在实际应用中如果是连续的运转的话一般的转速是保持在2200-2500转/分钟，如果是非连续性的运转的话一般是保持在2800转/分钟。
变排量压缩机其自身的功率是自动根据制冷的需求进行自动调节的。变量压缩机具有定排量的和变换排量的双重的性质。在实际应用中，变排量压缩机是转速一般设定在2200转/分钟。
3.2制冷剂管路的布置
制冷剂管道主要是指蒸发器到压缩机的这段管道距离，在进行管路设置的时候管路要尽量的小，并且管路的通道的直径应该按照能承受的最小的眼里来进行设置。制冷剂管路的通道必须要保证与发动机的排气管的隔离。
3.3空调安装中要保证各个部分的稳固性
在机械工程中安装所使用的空调的时候要尽可能的保证空调中的各个部件都是要稳定牢固，这样能够保证在机械工程中使用空调的时候的耐冲撞和震动性。
四、 冰蓄冷系统的运行方式
冰蓄冷系统的运行方式有两种：全量蓄冰模式和分量蓄冰模式。
4．1 全量蓄冰
全量蓄冰模式的蓄冰时间与空调使用时间完全错开，在夜间非用电高峰期启动制冷机进行蓄冷，当所蓄冷量达到空调所需的全部冷量时，制冷机停机；在白天空调时蓄冷系统将冷量供给到空调系统，空调期间制冷机不运行。全部蓄冰时，蓄冰设备要承担空调所需的全部冷量，故蓄冰设备的容量最大，初投资费用高，若峰谷电价差较大，运行电费也最节省。多数用于间歇性的空调场合，如体育馆、影剧院、写字楼，商业建筑等。
4.2 分量蓄冰
分量蓄冰模式是指在夜间非用电高峰时制冷设备运行，蓄存部分冷量。白天空调高峰期间一部分空调负荷（尖峰负荷）由蓄冷设备承担，另一部分则由制冷设备负担。在设计计算日（空调负荷高峰期）制冷机昼夜运行。部分蓄冷制冷机利用率高，蓄冷设备容量小，制冷机比常规空调制冷机容量小30%～40%，是一种更经济有效的运行模式。
根据以上分析，本设计方案采用分量蓄冰模式。
4.3应用蓄冷空调技术的意义
在能源消费逐渐增加的情况下，应用蓄冷空调技术具有较大的社会效益和经济效益，主要表现在如下几个方面：第一方面：削峰填谷、平衡电力负荷；第二方面：改善发电机组效率、减少环境污染；第三方面：减小机组装机容量、节省空调用户的电力花费；第四方面：改善制冷机组的运行效率。空调的制冷机组运行时，其效益随着负和的变化而变化，因此，具有蓄冷的空调系统，可根据空调负荷的大小使机组处在最佳的效益下运行；第五方面：蓄冷空调系统特别适用于负荷比较集中变化比较大的场所；第六方面：应用蓄冷空调技术，可扩大空调区域使用面积。亦即蓄冷空调系统适合于改扩建空调工程；第七方面：适合于应急设备所处的环境，使用应急蓄冷系统可大大减少对应急能源的依赖提高系统的可靠性。
综上所述，蓄冷空调技术在未来具有广阔的发展前景，今后我们要不失时机地抓住机遇继续加强与扩大与外国蓄冷设备厂的合作。国产的蓄冷空调要向低成本、高效率、全自动化方向发展，使国内蓄冷空调应用建立在吸收众多技术优点的基础上。另外，政府部门应大力提倡、宣传蓄冷空调的社会效益和经济效益，制定合理的分时电价政策，鼓励广大用户采用蓄冷空调系统。要积极开展蓄冷空调的设计、施工、调试、运行的培训，是广大的工程技术人员和施工安装人员深入了解蓄冷空调系统，使我国的蓄冷空调事业步入迅速发展的良性轨道。
五、室内外设计计算参数
5.1 室外设计计算参数
本工程在上海市，上海市地理位置北纬30°10′，东经121°26′。室外空气计算参数：
夏季，空调室外计算干球温度34.0℃，空调室外计算湿球温度28.2℃，空调室外计算日平均温度30.4℃。
冬季, 空调室外计算干球温度-4℃。
5.2 室内设计计算参数
民用建筑空调室内空气设计参数的确定主要取决于以下内容:首先， 空调房间使用功能对舒适性的要求其中影响人舒适感的主要因素有:室内空气的温度、湿度和空气流动速度。其次，要综合考虑地区、经济条件和节能要求等因素。
本工程设计参数为：
夏季室内空气温度25℃；
夏季室内空气相对湿度65%；
冬季室内空气温度18℃；
设计时使室内空气压力稍高于室外大气压，此种情况可以不考虑由于室外的空气渗透而引起的附加负荷。
5.3负荷计算
空调冷负荷有空调房间的冷负荷和制冷系统负荷两种，空调房间的冷负荷是确定空调送风系统风量和空调设备容量的依据。制冷系统负荷是确定空调制冷设备容量的依据。
空调房间的冷负荷包括：由于太阳辐射进入的热量和室内外空气温差经建筑物围护结构传入的热量形成的冷负荷；人体散热、散湿形成的冷负荷；照明设备散热形成的冷负荷；其他设备散热形成的冷负荷。
制冷系统负荷：制冷系统负荷等于房间负荷、新风负荷和其他热量形成的冷负荷之和；也就是说空调制冷系统的供冷能力除了要补偿室内的冷负荷外，还要补偿空调系统新风量负荷和抵消冷量的再加热等其他热量形成的冷负荷。
5.4 照明散热引起的冷负荷
由于照明灯具的类型和安装方式的不同，其冷负荷计算式分别为：
白炽灯
（3-7）
荧光灯
（3-8）
式中
——灯具散热形成的冷负荷，W；
——照明灯具所需功率，kW；
——镇流器消耗功率系数，当明装荧光灯的镇流器装在空调房间内时，取
＝1.2；当暗装荧光灯镇流器装设在顶棚内时，可取
＝1.0；本设计取
＝1.0；
——灯罩隔热系数，当荧光灯上部穿有小孔（下部为玻璃板），可利用自然通风散热与顶棚内时，取
＝0.5～0.8；而荧光灯罩无通风孔时,取
＝0.6～0.8；本设计取
＝0.6；
——照明散热负荷系数。
每m2照明负荷列于表附录A.11（表中每m2负荷为20W，开灯时间8小时，从16：00～24：00）。
5.5 新风负荷
室外新鲜空气量是保证良好的室内空气品质的关键，从改善室内品质的角度来看，新风量多些为好。在系统设计时一般要确定系统最小新风量，此新风量通常应满足以下三个要求：
1）稀释人体本身和活动所产生的污染物，保证人体对空气品质的要求；
2）补充室内燃烧所消耗的空气和局部排风量；
3）保证房间正压。
夏季，空调新风冷负荷按下式计算：
（3-9）
式中
——夏季新风冷负荷，kW；
——新风量，kg/s；
——室外空气的焓值，kJ/kg；
——室内空气的焓值，kJ/kg。
冬季，空调新风热负荷按下式计算：
（3-10）
式中
——空调新风热负荷，kW；
——空气的定压比热，kJ/(kg·℃) ；
——冬季空调室外空气的计算温度，℃；
——冬季空调室内空气的计算温度，℃。
。
5.6 冬季热负荷
对于民用建筑，冬季热负荷包括两项：围护结构的耗热量和加热由门窗缝隙渗入室内冷空气的耗热量。
3.7.1 围护结构的基本耗热量
围护结构的基本耗热量可按下式计算：
（3-12）
式中
——围护结构的基本耗热量，W；
——围护结构的表面积，m2；
——围护结构的传热系数，W/(m2·℃) ；
——冬季室外空气计算温度，℃；
——冬季室内计算温度，℃；
——围护结构的温差修正系数。
5.7围护结构的附加耗热量
1）朝向修正率
北、东北、西北朝向： 0；
东、西朝向： -5%；
东南、西南朝向： -10%～-15%；
南向： -15%～-25%。
2）风力附加
在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑以及城镇、厂区内的特别高建筑，垂直的外围护结构热负荷附加5%～10%。
3）外门开启附加
为加热开启外门时侵入的冷空气，对于短时间内开启无热风幕的外门，可以用外门的基本耗热量乘上按表3.3中查出的相应附加率。
表3.3 外门开启附加率
建筑物性质
附加率（%）
公共建筑或生产厂房
500
无门斗的双层外门
100×层数
有门斗的双层外门
80×层数
无门斗的单层外门
65×层数
4）高度附加
当房间净高超过4m时，每增加1m，附加率为2%，但最大附加率不超过15%。
门窗缝隙渗入冷空气的耗热量
门窗缝隙渗入冷空气的耗热量可按下式计算：
（3-13）
式中
——为加热加热由门窗缝隙渗入室内冷空气的耗热量，W；
——经每m门窗缝隙渗入室内的冷空气量，m3/(h·m) ；
——门窗缝隙长度，m；
——室外空气密度，kg/m3；
——空气定压比热，kJ/(kg·℃) ；
——冷风渗透量的朝向修正系数。
4.1空调系统的选择
在一般饭店中，下面综合层由于空间大，人员多，通常采用全空气系统；客房部分由于使用的时间不同步，通常采用风机盘管加独立新风系统。
因此此建筑中五层的客房及三层休闲场所采用风机盘管加独立新风系统。客房中风机盘管采用卧式暗装型，装在客房前室吊顶内，新风管与风机盘管平行布置，新风口与盘管风口同一处布置，一起送风。此种方案比较合理，使用方便，效果较好；三层休闲区采用高静压风机盘管，选用散流器下送风方式。二层大空间部分采用全空气系统，小空间采用风机盘管加独立新风系统。
4.2 风机盘管的选择计算
4.2.1风机盘管加独立新风系统的处理过程以及计算
其夏季处理过程焓湿如图4.1：
总送风量：
新风量：
风机盘管的风量：
对于M点焓值的确定：可由
确定。
4.4全空气设备的选择
4.4.1全空气的处理过程
全空气系统采用一次回风系统，其夏季处理过程焓湿如图4.2。
图4.2夏季一次回风系统处理过程焓湿图
O－室外空气参数，R－室内设计参数， M－新回风混合点
长度(mm)
4340
宽度(mm)
3110
高度(mm)
2720
六、制冷机房设备选型
6.1基载机组的选型
由上一章算的此工程冷负荷分布如表附录C.1，由表附录C.1可以看出，日负荷呈参差不齐状，差别较大，由此分析且结合上海市的用电峰谷所在时间表（表5.1），则应设机载机组，制冷量大于1210kW为宜。经筛选，选择顿汉布什公司生产的WCFX-B20螺杆型制冷机组两台，单台制冷量为608kW，具体参数见表5.2。去除机载负荷后的冷负荷分布见表附录C.1。
6.2 双工况机组的选型
双工况机组的选型需要在确定供冷负荷、运行策略、流程配置等基础上进行。
6.3运行策略的确定
蓄冷系统运行模式是指系统在充冷还是供冷，供冷时蓄冷装置及制冷机组是各自单独工作还是共同工作。蓄冷系统需要在规定的几种方式下运行，以满足供冷负荷的要求，常用的工作模式有：机组制冰模式，制冰同时供冷模式，单制冷机供冷模式，单融冰供冷模式，制冷机与融冰同时供冷。
在引言中已经介绍了全量蓄冷分量蓄冷的优缺点，此工程选用分量蓄冷。分量蓄冷策略有制冷机优先供冷和蓄冰优先供冷控制策略。制冷机优先控制策略实施简便，运行可靠，能耗低，制冷机组一直处于满负荷运行，机组利用率高，机组和蓄冰槽的容量最小，投资最节省。蓄冰装置优先控制策略能尽量发挥蓄冰装置的释冷供冷能力，有利于节省电费，但能耗较高，在控制程序上复杂。故此工程采用制冷机组优先策略
七、结论
冰蓄冷系统较常规空调系统复杂，且投资费用高。但是它对城市电网具有很大的“削峰填谷”潜力，随着社会的发展电力工业作为国民经济的基础产业，以取得了长足的发展。但是，电力的增长仍然满足不了国民经济的快速发展和人民生活用电的急剧增长的需要，全国缺电情况仍未得到根本的改变。所以对于有合适的电费结构和其他优惠政策的城市，蓄冰系统应得到推广。
此外，我也要向那些在我四年的大学学习生活中和我一起风雨同舟走过的同学们，是你们的热情和鼓励使我渡过我一个又一个的难过，跨越了一个又一个障碍，因为有你们我的生活才如此美好。
现在临近毕业，希望以后老师们身体健康，同学们工作顺利。
参考文献
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