儲(chǔ)能技術(shù)在分體落地式空調(diào)器上的應(yīng)用

莫漢堅(jiān)+郭瑋

【摘 要】節(jié)能降耗關(guān)系到每行每業(yè)，而細(xì)分到空調(diào)行業(yè)，節(jié)能技術(shù)也在不斷發(fā)展，并且多年來(lái)一直在以提高制冷裝置的換熱效率上。文章簡(jiǎn)要介紹了儲(chǔ)能技術(shù)在分體落地式空調(diào)器上的應(yīng)用，利用豐富的自然冷源，創(chuàng)新的室內(nèi)機(jī)結(jié)構(gòu)，高效相變儲(chǔ)能材料存儲(chǔ)自然冷源并且有效利用低谷電量，以克服傳統(tǒng)空調(diào)不能利用自然冷源及無(wú)法儲(chǔ)存自然冷量的缺點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】空調(diào)器；節(jié)能；儲(chǔ)能；自然冷源

我國(guó)自然冷源十分豐富，氣溫低于25℃的平均時(shí)間占全年的79%，平均晝夜溫差達(dá)到9℃，自然冷量的高效儲(chǔ)存與利用成為降低空調(diào)能耗的有效手段[1]。新型節(jié)能技術(shù)要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)：充分利用自然冷源實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源，克服傳統(tǒng)空調(diào)不能利用自然冷源、效率低的缺點(diǎn)，開(kāi)發(fā)集自然冷源儲(chǔ)存、低谷電能利用、高效節(jié)能于一體的新型相變儲(chǔ)能空調(diào)設(shè)備，大幅提高空調(diào)的節(jié)能效果。新型相變儲(chǔ)能空調(diào)設(shè)備能夠獲得相變儲(chǔ)能、自然冷空氣與制冷技術(shù)聯(lián)合控制運(yùn)行的最佳效果，綜合能效比（EER）優(yōu)于傳統(tǒng)空調(diào)，對(duì)節(jié)能降耗技術(shù)的發(fā)展有重要意義。

本文簡(jiǎn)要介紹了相變儲(chǔ)能室內(nèi)結(jié)構(gòu)模型、相變儲(chǔ)能材料選用以及空調(diào)設(shè)備基本運(yùn)行模式，從這三方面探究?jī)?chǔ)能技術(shù)在分體落地式空調(diào)器上的應(yīng)用。

1 相變儲(chǔ)能室內(nèi)機(jī)結(jié)構(gòu)模型

以落地式空調(diào)內(nèi)機(jī)結(jié)構(gòu)為模型，相對(duì)于傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，增加了相變儲(chǔ)能模塊，自然冷源進(jìn)風(fēng)口。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)氣體通過(guò)離心風(fēng)機(jī)的帶動(dòng)下從室內(nèi)側(cè)進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入，經(jīng)過(guò)換熱器模塊冷卻后再?gòu)某鲲L(fēng)口排出，以達(dá)到調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣溫度，其特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制運(yùn)行單一，不能有效利用室外側(cè)的自然冷源。

新型的結(jié)構(gòu)如圖1所示，增加了相變儲(chǔ)能模塊及自然冷源進(jìn)風(fēng)口，當(dāng)外側(cè)環(huán)境溫度在所需的溫度區(qū)間時(shí)，室內(nèi)側(cè)進(jìn)風(fēng)口關(guān)閉，自然冷源進(jìn)風(fēng)口開(kāi)啟，外側(cè)制冷設(shè)備關(guān)閉，直接利用自然冷空氣來(lái)對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且由相變儲(chǔ)能模塊儲(chǔ)存冷空氣所帶來(lái)的冷量。另一方面，當(dāng)運(yùn)行到低谷電量區(qū)間，優(yōu)化模糊控制邏輯，調(diào)節(jié)室內(nèi)側(cè)出風(fēng)口開(kāi)度大小，匹配室內(nèi)溫度過(guò)程中同時(shí)對(duì)相變儲(chǔ)能模塊儲(chǔ)能。

2 相變儲(chǔ)能材料選用

研究利用相變材料蓄能密度大、蓄放熱過(guò)程近似等溫的特點(diǎn)，可對(duì)不連續(xù)、不穩(wěn)定的能量進(jìn)行充分利用，以調(diào)整控制工作源或相變材料周圍環(huán)境的溫度，達(dá)到能量?jī)?chǔ)存和釋放及調(diào)節(jié)能量供給與需求失配的目的[2]。無(wú)機(jī)鹽相變材料，具有高體積儲(chǔ)冷密度，制成塊狀可很好與落地式空調(diào)器內(nèi)機(jī)結(jié)構(gòu)結(jié)合，且易于安裝維護(hù)。

無(wú)機(jī)鹽溶液相變材料，是一種固-液相變材料，其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，其溫度區(qū)間在-20～200℃[3]，可足夠運(yùn)用在自然冷源的相變儲(chǔ)能中。在實(shí)際運(yùn)用中，通過(guò)建立無(wú)機(jī)鹽溶液相變材料各溫度區(qū)間儲(chǔ)能的數(shù)學(xué)模型，結(jié)合基礎(chǔ)制冷運(yùn)行模型參數(shù)，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，檢測(cè)其儲(chǔ)放熱實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化處理。

3 空調(diào)基本運(yùn)行模式

運(yùn)用模糊控制智能匹配多種溫度區(qū)間以其達(dá)到最佳效果，以下簡(jiǎn)要介紹其基本運(yùn)行模式：

3.1 當(dāng)室內(nèi)側(cè)環(huán)境T內(nèi)環(huán)≥T設(shè)+T'℃時(shí)，設(shè)備進(jìn)入制冷運(yùn)行，離心風(fēng)機(jī)按設(shè)定風(fēng)速投入運(yùn)行，同時(shí)檢測(cè)室外側(cè)環(huán)境溫度T外環(huán)。

1）當(dāng)室外側(cè)環(huán)境溫度T外環(huán)>匹配溫度T0時(shí)，進(jìn)入用電制冷模式運(yùn)行，此時(shí)外機(jī)按設(shè)定運(yùn)行，室內(nèi)側(cè)進(jìn)風(fēng)口打開(kāi)，自然冷源進(jìn)風(fēng)口關(guān)閉。

2）當(dāng)匹配溫度T1≥室外側(cè)環(huán)境溫度T外環(huán)≥匹配溫度T2時(shí)：

（1）T設(shè)≥室外側(cè)環(huán)境溫度T外環(huán)+T'℃，進(jìn)入自然冷源模式運(yùn)行，此時(shí)外機(jī)關(guān)閉，室內(nèi)側(cè)進(jìn)風(fēng)口關(guān)閉，自然冷源進(jìn)風(fēng)口打開(kāi)，采用自然冷空氣調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。

（2）T設(shè)≤室外側(cè)環(huán)境溫度T外環(huán)-T'，進(jìn)入用電制冷模式運(yùn)行，此時(shí)外機(jī)按設(shè)定運(yùn)行，室內(nèi)側(cè)進(jìn)風(fēng)口打開(kāi)，自然冷源進(jìn)風(fēng)口關(guān)閑；

（3）室外側(cè)環(huán)境溫度T外環(huán)-T'℃

3）當(dāng)室外側(cè)環(huán)境溫度T外環(huán)<匹配溫度T3時(shí)，進(jìn)入自然冷源制運(yùn)行模式運(yùn)行，此時(shí)外機(jī)關(guān)閉，室內(nèi)側(cè)進(jìn)風(fēng)口關(guān)閉，自然冷源進(jìn)風(fēng)口打開(kāi)，調(diào)節(jié)室內(nèi)側(cè)出風(fēng)口，離心風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，相變儲(chǔ)冷的同時(shí)調(diào)節(jié)室內(nèi)側(cè)溫度。

3.2 當(dāng)室內(nèi)側(cè)環(huán)境T內(nèi)環(huán)≤T設(shè)-T'℃時(shí)，進(jìn)入儲(chǔ)能制冷模式狀態(tài)，此時(shí)外機(jī)關(guān)閉，室內(nèi)側(cè)進(jìn)風(fēng)口打開(kāi)，自然冷源進(jìn)風(fēng)口關(guān)閉，調(diào)節(jié)室內(nèi)側(cè)出風(fēng)口大??；當(dāng)室外側(cè)環(huán)境溫度T外環(huán)≤匹配溫度T4時(shí)，自然冷源進(jìn)風(fēng)口打開(kāi)。

3.3 當(dāng)T設(shè)-T'℃<室內(nèi)側(cè)環(huán)境T內(nèi)環(huán)< T設(shè)+T'℃時(shí)，保持前面的運(yùn)行狀態(tài)。 當(dāng)室外側(cè)環(huán)境溫度T外環(huán)≤匹配溫度T5時(shí)，自然冷源進(jìn)風(fēng)口打開(kāi)。

4 結(jié)論與展望

匹配多溫度區(qū)間相變儲(chǔ)能設(shè)計(jì)技術(shù)，深入研究相變儲(chǔ)放能、自然冷源與制冷技術(shù)聯(lián)合運(yùn)行的最佳效果，最大限度利用自然冷源及峰谷電價(jià)，保證節(jié)能效果，對(duì)于提升我國(guó)各種行業(yè)空調(diào)的節(jié)能效果，促進(jìn)傳統(tǒng)空調(diào)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)調(diào)整，提高我國(guó)空調(diào)產(chǎn)業(yè)節(jié)能技術(shù)具有重要作用。

【參考文獻(xiàn)】

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

[2]沈?qū)W忠，張仁元.相變儲(chǔ)能材料的研究和應(yīng)用[J].節(jié)能技術(shù)，2006，24（139）：460-463.

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

[責(zé)任編輯：朱麗娜]