摘要:蓄冷空調系統是為實現電網使用者側移峰填谷而發展起來的一項有效技術,其推廣應用具有很大的社會意義和經濟效益。本文對蓄冷系統的效率評價採用狹義評價體系,從動態冰漿蓄冷系統原理及蓄冷量的測量方法分析入手,通過測量蓄冷系統各進出口的溫度,來計算電網使用者側電力損耗。
關鍵詞:蓄冷空調系統能效測試移峰填谷
隨著社會用電量不斷增加,用電高峰期電力資源短缺,低谷期電力資源相對過剩,導致電力負荷峰谷差過大,造成大量的能源損失和浪費。冰蓄冷空調就是為了實現電網使用者側移峰填谷而發展起來的一項有效技術,蓄冷系統通過利用富餘的低谷電力蓄冰,用電高峰時段融冰供冷,從而減少甚至避免高峰時段空調系統的用電,對電網移峰填谷具有重大意義。
1 蓄冷系統效率評價標準
蓄冷空調系統的巨集觀節能效益如何定量評價,到目前為止國內外均沒有統一明確的標準和規範。目前企業所能提出並具有可實時性的評價標準僅侷限於蓄冷過程中系統和裝置本身的能效。本文所述的動態冰漿蓄冷系統能效測量也是基於以上狹義評價體系。
上述狹義評價標準的基本計算公式為:
2 蓄冷系統狹義能效計算方法
(1)雙工況主機蓄冷單機能效:ε=q/e』。
q為單位時間或一定蓄冷週期內的蓄冷量,kw或kj;e』為單位時間或一定蓄冷週期內的雙工況主機耗電量,kw或kj。
(2)系統單獨蓄冷能效:η0=q0/e0
q0為晝夜間總蓄冷量（含蓄冷槽漏熱損失）,kj;e0:蓄冷期間蓄冷主機及相關輔助幫浦能耗,kj。(3)包括放冷能耗在內的蓄冷系統綜合能效:η=（q0-l）/（e0+e1）。
l為晝夜間蓄冷槽累計漏熱損失,kj;e1為蓄冷量全部釋放過程中相關一次幫浦能耗（不含二次幫浦）,kj。
顯然,上述3種能效定義還依賴於冷卻塔所處的環境,即室外環境溫、濕度,因此在測量上述能效時必須指明環境溫、濕度條件。
3 動態冰漿蓄冷系統原理及蓄冷量的測量方法
(1)動態冰漿蓄冷系統原理。
動態冰漿蓄冷的製冰過程是利用水具有一定過冷度的原理,首先在換熱器中製取低於0℃的過冷水,過冷狀態的水排出換熱器之後進入冰漿生成器解除過冷狀態,變成冰水混合物輸送到蓄冰槽儲存。冰水混合物中密度小的冰儲存在槽的上部,槽下部的水則繼續迴圈制冰,實現連續不斷的動態製冰過程。（見圖1）
(2)蓄冷量的測量方法。
冰蓄冷的蓄冰量到目前為止尚無很好的方法可以直接準確測量,因此,只能採用在製冰或融冰過程中通過測量溫差和流量的方法間接測量。
如圖1所示,動態冰漿蓄冷執行系統一般包括3個一次側迴圈,即乙二醇迴圈、製冰迴圈和融冰迴圈,3個迴圈的流量分別用流量計f1、f2和f3進行測量。系統各主要熱交換裝置的進出口都設定了溫度感測器（t0～t6）。
理論上,通過上述3個一次側迴圈中的任何乙個迴圈都能間接測量出蓄冰槽內的蓄冷量,以製冰迴圈為測量物件,蓄冷量為:
q為蓄冷量（可折算為蓄冰量,或ipf）,kj；ρ為冷水密度,kg/m3；cp為冷水比熱容,kj/(kg·k)；δt為冷水進出口溫差（δt=t0-t4）,℃；f為體積流量,m3/s；t為時間,s。
需要注意的是,在式中δt=t0-t4而不應該是δt=t3-t4,因為t0和t3之間可能存在預熱等損失,這部分損失排向了冷卻塔,沒有進入蓄冰槽。另一方面,在系統穩定出冰後,冰槽內的水溫分布是比較均勻的,t0所測溫度與製冰取水管口處的實際溫度是一致的。
以乙二醇迴圈或融冰迴圈為測量物件,需要注意選取相應的物性常數,以及δt的定義:
(3)蓄冷量測量實施方法。
測量由plc系統自動採集資料並處理完成,對蓄冷量方程進行離散處理既可實現測量和計算。離散之後的計算式為:
其中δt為時間離散步長,角標i表示第i個運算週期時刻各引數的測量值,n表示整個計量週期內的累積次數。
理論上,時間步長趨於0時計算的誤差也趨於0（非測量誤差）,因此，應盡量選用小步長。在實際執行中,製冰工況比較穩定,適當選擇較大步長,融冰工況則可能不穩定,應當選擇較小步長。
4 結語
蓄冷空調系統是一種有效的電力移峰平谷技術,如果僅從使用者側的電力消耗來看,相對於常規非蓄冷空調系統,蓄冷空調系統是耗能的,但蓄冷空調系統的移峰平谷功能使得發電廠側的電力輸出負荷由不平穩趨向於平穩,從而發電廠的發電效率由低變高,實現整個電力系統的巨集觀節能。如蓄冷空調系統被廣泛採用,從整體上看移峰平谷帶來的發電廠側節能效益將遠大於使用者側因蓄冷產生的耗能效益,因此,蓄冷空調系統是一種有效的節能技術。
參考文獻
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冰蓄冷講座
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