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摘要： 给出了一种户式冰蓄冷空调系统的原理、结构和设计方法，结合某公司生产的户式空调进行了相应的实验研究；比较了该户式冰蓄冷空调与原户式空调的制冷量、制冷效率和过冷度等；针对一具体的住宅模式，做出了该系统的经济性评价和发展前景展望。

关键词： 户式空调 冰蓄冷 过冷度

0 引言

    冰蓄冷技术应用在大型中央空调系统中，不仅使电力负荷"削峰填谷"，提高了发电设备的年利用率，也保证了制冷机组满负荷高效率运行，大大降低了空调系统的运行费用，收到了显著的社会效益和经济效益。但是，随着人们的生活水平的提高和受全球气候变暖的影响，家用空调器正以尺人的速度普及，成为不可忽视的耗电大户，给电力供应带来很大压力。如果能把蓄冷技术应用到家用空调器等小型空调设备上，所起到的滑峰填谷的作用将是很可观的。

1 系统原理和组成

1．1 系统原理

    户式冰蓄冷空调要求具务以下特点：结构简单紧凑、蓄冷取冷方便、控制灵活有效等。因此，本文所述的冰蓄冷空调系统将制冷剂直接蒸发制冰蓄冷、内融冰取冷及大温差过冷有机地结合为一体，从而大幅度提高制冷量和制冷效率。

    在R22的lgp-h图（见图1）上可见，在机组标准运行工况下：蒸发温度为2℃ ，过热度为5℃，冷凝温度为50℃，过冷度为3℃。R22的单位制冷量为151kJ/kg;当利用冰蓄冷使制冷剂过冷后，其冷凝温度会有所降低，而过冷度却大幅度增加（可达35℃以上），这时的单位制冷量为205 kJ/kg;比原来增加54 kJ/kg;，约35%，制冷效率COP可提高25%。

1．2 系统组成

    户式冰蓄冷空调系统的组成见图2。

    各种运行工况下的阀门状态见表1。

2 系统设计和实验方法

2．1 系统设计

    该系统设计的关键问题是蓄冰槽的设计。首先确定系统白天运行时需取冷的小时数，根据大温差过冷可多提供35%的制冷量这一指标，得到系统总的蓄冷量及蓄冰量，然后建立直接蒸发蓄冰过程的传热模型[1]（虽然建模时作了很多简化，但和实验还基本吻合的），根据此模型计算出蓄冰盘管的尺寸和长度；最后合理设计蓄冰槽形状和布置蓄冰盘管。当然系统中其它部件，如储液器、膨胀阀等，也要重新进行匹配设计。

2．2 实验方法

    本实验基于某公司生产的制冷量为12kW的户式中央空调，增加蓄冷系统部分，并要求白天可取冷10h。在取冷运行过程中，机组提供的额定制冷量为16 kW，而不取冷时，机组仍可提供12 kW的制冷量。这时总的蓄冷量为124MJ（9.8 rt·h），蓄冰槽的尺寸为1.35m×0.6m×0.8m。

    在实验过程中，针对蓄冰运行、制冷机取冷供冷运行和单独供冷运行3种不同方式，分别考察了系统的运行情况，制冷量、耗电量和COP，以及蓄冷量和取冷量随时间的变化关系等，据此给出对该户式冰蓄冷空调系统的综合评价。

3 实验结果和分析

3．1 实验结果

    在3种工况下，系统都能够正常运行。从图3的比较中，基本上可以反映出该户式冰蓄冷空调系统和原户式空调之间的差别。在10h的运行过程中，制冷量平均增加34%，性能系数COP平均提高0.7，过冷度平均可达37℃，提高约35℃，这些指标都说明该蓄冷方案还是十分可行的。另外，从图3还可以盾出，蓄冷量和取冷量随时间基本上呈线性变化。

3．2 应用举例