关于综合运用局部和整体储存方式的储冰系统的应用

摘要

对于两个已知的部分和整体储能战略来说，复合系统是一种新型的蓄热方式。结果表明。在满足相同的冷负荷时，复合系统比局部系统需要更大尺寸制冷机。我们采用Fp和Ff这两个系数乘以日平均冷负荷，来确定冷水机组最佳尺寸。这些因素适用于任何冷负荷，并且正在研究在给定冷水机组冷凝和蒸发条件下的使用情况。在峰值变化的数据中发现这些因素。发现联合储能策略要求冷水机组的型号随着电高峰期的降低而减小。因此，当联合系统作为部分储能策略开始运行，对于这项新战略联合冷水机组在用电高峰期的型号被发现。

关键词：冰蓄冷系统

1.导言

蓄热是暂时将温度偏高或偏低的能源存起来以供日后使用。空调系统的蓄热装置表现为两种负荷方式，局部负荷和整体负荷。就某一方式而言，研究主要集中在与常规的制冷系统比较，能够节约的制冷机的空间大小。先前，已对局部和整体储存方式进行了分别研究，结论表明，在相同的冷却负荷下，采用局部储存方式的制冷机，其所需容积要小于采用整体储存方式的制冷机。

本文中，采用了一种新的方式，并集中研究了所需制冷机的大小。此为同时运用了局部和整体负荷的复合系统。因此，在新的复合系统中，有两套制冷机。第一套作为局部系统长期运行，第二套作为整体系统只在非高峰时段运行，以配合第一套满足冷却负荷及控制蓄热装置。

本研究的目的是寻找在复合系统中制冷机大小的最优值，并与峰值时段的局部运行方式进行比较，以达到满足同一冷却负荷的目标。同时，还研究制冷机大小最优值与冷却负荷之间的决定关系。

为阐明复合制冷系统的优越性，对三幢大小不一，冷却负荷各不相同的建筑物作了分别研究。

2 .理论
2.1 .假设
   本研究中，假设条件如下：
1 ）风冷冷水机组与往复式压缩机。
2 ）蒸发压力和温度的常数。
3 ）离开冷凝器和进入膨胀阀的制冷剂是饱和液体。
4 ）从蒸发器进入缩机的制冷剂气体是饱和的。
5 ）使用R - 22制冷剂。

2.2 .常规制冷系统机组

为阐明蓄热系统的优点，必须确定应用常规系统的制冷机的容量以进行比较。在实践中，根据例一、二、三的最大冷却负荷，即分别是28.67，21.82和22.13KW，来选择相应

2.3. 复合系统

在局部式和整体式两套制冷机同时运行的复合系统中，找出在一系列条件下能够满足冷却负荷的最小型号的制冷机是很重要的。这些条件包括蒸发和凝结的压力和温度，以及仅有局部式冷水机组在持续运行的峰值时段的小时数。本文计算出合适的制冷机的最小值，过程如下：

（a） 首先作关于局部式制冷机大小的最初假设。假设的制冷机大小应在某种程度上与冷却负荷相关。冷却负荷的两个值，即最大值和平均值。因此，最初的局部式制冷机大小应为平均冷却负荷乘以一个确定的，任意选取的系数（Fp）。

（b） 使用空气制冷机时，其凝结温度随入口周围的大气温度变化。因此，当达到最大冷却负荷时，最初的局部式制冷机大小将取决于凝结温度。

（c） 制冷机的容量持续变化，形成在不同的凝结温度条件下的日循环周期。

（d） 关于日循环冷却负荷和局部式制冷机的日容量之间的差异在整体式制冷机这里找到了答案。整体式制冷机的大小假设等于平均冷却负荷乘以系数（Ff）并应该等于上文提到的差异。如果不满足本条件，则选区另一系数（Ff）。

（e） 复合式制冷机的大小，通过以上假设的（Fp）和计算的（Ff）取得的，不一定是最优值。因此，重复以上程序，改变系数（Fp）直到制冷机尺寸的最小值。

（f） 为明确在各峰值时段制冷机尺寸的最优值和冷却负荷间的变化关系，在各时段重复上述步骤（始于6点止于零点），将获得各峰值时段制冷机尺寸的最优值。

2.4.计算过程

在计算前应首先确定部分储能策略冷水机组的尺寸。假定它应承担的负荷的大小（）等于平均冷负荷（ ）乘以三种情况中任意一个选择因子（） 。               参考（1）阐述了空气冷却冷凝器的评价是基于进入冷却盘管的干球温度和相应压力下的冷凝温度的温差。冷却盘管入口空气温度是典型的巴格达地区在7月21日的温度。

参考[ 2 ]指出，采用冰蓄冷的制冷系统的蒸发温度介于-4℃和- 12℃。在这项研究中定为-8℃。因此，应根据等式（1）来计算发生在日循环最高冷凝温度下的总负荷。因此根据如上所述蒸发温度和局部机组压缩机的容量来确定

在往复式压缩机的容积效率最低时压缩比最高的。参考文献[ 3 ]阐述了容积效率与现代以R12和R22做为制冷剂的高效压缩机的压缩比成反比例。

单位制冷量的计算可以由公式

计算得到，日制冷量由单位制冷的总和求得，依据公式（3）
          
   如果日循环的总冷负荷可以通过单位时间制冷量的逐项相加     

有公式（5）而求得，那么应该从全部储能战略中冷水机组的负荷（  ）减去的冷负荷等于每日总冷负荷由公式（ 5 ）计算得到的和从部分蓄冷机组中除去有公式（4）求的总的热负荷      现在使用上述相同的计算方法来确定整体储能策略中冷水机组的型号。这个计算过程应该从确定全部储能了水机组型号开始。这我们可以基于最大的冷凝温度来完成假设这一机组的大小（Qsf）等于平均冷负荷（qav）乘以因数（Ff）   全面战略压缩机容量有公式（8确定）
   而每小时制冷量有公式（9）确定

因此，运行在峰谷时段的机组的总容量等于单位时间机组容量的总和，有公式（9）计算得到在n1和n2代表非高峰期间的全部战略机组运行的开始和结束。

有公式（10）所计算的结果必须等于有公式（6）计算得到的， 否则我们应该选择另外的系数（Ff）和重复公式（7）到公式（10）计算步骤。一旦此条件是满足了联合战略机组的容量等于部分和全面战略冷水的容量时，可以用公式（11）或（12）来表示或

在这个阶段它可以理解为，对于一个鉴于在高峰期和初步选择的在公式（1中使用）因素（Fp），由公式 （ 11 ）和（ 12 ）确定的联合战略机组大小可能不是最佳型号。因此一个通过改变公式（1）中的因数（Fp）迭代程序技术被发现。给定一个新的值（Fp），整体计算程序由公式（ 1 ）到公式（ 12 ）重复计算。迭代过程将持续到联合系统机组大小最低限度

高峰时间（h）

图.1.随着峰值的变化联合冷水机组的最佳容量曲线图

在满足相同的冷负荷的情况下联合系统和常规系统的百分比降低，有公式（13）确定
        当上述计算和迭代完成了一定的高峰期，然后另一个高峰是用相同整个程序都重复一次。
3 .结果和讨论

最佳机组大小应该结合列于表1和绘制的图1研究建筑物的三个案例，由公式（ 11 ）计算来确定。

表1.在不同的峰值期联合储能系统机组的最佳的型号

图.2 .变化的大小减少百分之制冷机结合系统的高峰期。这个插图显示了从6到0不同峰值时最佳机组大小的变化情况。传统系统机组大小依据三个建筑物案例和相应的平均冷负荷，在同一个表进行比较。

结果表明，联合系统最佳冷水机组的大小随着峰值的降低而减少。在满足冷负荷的情况下，冷水机组的最小型号出现在峰值接近零的时候。零峰值表示，在整个日循环中只有部分系统的机组运行。

图2表明联合系统机组的大小和传统系统机组的大小的百分比时随着峰值的减低而减小。这个数字显然结果表明，减少百分比最大的值出现在零上峰时。这一数字也表明，百分比削减对所有的案例都几乎相同。

在不同峰值时系数Fp和Ff值列于表2中。这些值乘以平均冷负荷就得到在一个给定的峰值时最小的制冷机组的型号制。这个值可以由公式（12）求得。这些因素的任何更改都会导致联合系统中

表2

在不同的在高峰时段部分和全面系统储能的系数

冷水机组大小的改变。有意思的是我们可以看到，在三个冷负荷冷不同的情况下，有相同的Fp和Ff的值出现在每个峰期间。从这些结果可以得出结论这些因素可以适用于其他任何冷负荷值，进而找到所需的机组的最佳型号。在本研究中只要假设条件是相同的，这都是正确的。

4、结论

1）复合式系统的制冷机所需尺寸小于使用常规系统的制冷机。减幅约为28%。

2）局部式制冷机所需尺寸小于复合式制冷机。

3）复合式制冷机尺寸可随峰值时段减少而减小。

4）本文中系数Fp和Ff 可用于其它任何冷却负荷，用于估算所需制冷机尺寸最小值。命名
F    系数
h    制冷剂焓         千焦耳/千克
Q    机组的容量       千瓦
qt   每小时的冷负荷   千瓦/小时
V    制冷剂流量率    （立方米/秒）