為得到二級(jí)蓄冷機(jī)組在不同蒸發(fā)器進(jìn)口溫度下，機(jī)組和整個(gè)蓄冷系統(tǒng)效率隨低溫冷卻水溫的變化規(guī)律，本文搭建了乙二醇蓄冷系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)和地源熱泵實(shí)驗(yàn)臺(tái)，由一級(jí)地源熱泵實(shí)驗(yàn)臺(tái)負(fù)責(zé)二級(jí)蓄冷機(jī)組低溫冷卻水的供給。通過試驗(yàn)得到，在蒸發(fā)器進(jìn)口溫度一定時(shí)，降低冷卻水進(jìn)口溫度可有效提高機(jī)組的效率，但冷卻水溫并不是越低越好，需綜合考慮整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。

1、前言

　　蓄冷空調(diào)技術(shù)，指的是在不需要冷量或需冷量很少的時(shí)間段，利用制冷設(shè)備將蓄冷介質(zhì)中的熱量移出，進(jìn)行冷量?jī)?chǔ)存，然后將此冷量在空調(diào)用冷或工藝用冷高峰期使用，以滿足需求。由于蓄冷空調(diào)具備削峰填谷、平衡電力負(fù)荷，減少機(jī)組的裝機(jī)容量以及節(jié)省空調(diào)用戶的電力花費(fèi)等優(yōu)點(diǎn)引起人們高度重視。常規(guī)蓄冷空調(diào)系統(tǒng)采用雙工況機(jī)組利用冷卻塔進(jìn)行排熱，冷卻水進(jìn)口水溫約為32℃，在蓄冷工況下機(jī)組的效率較低，過冷度較大，同時(shí)制冷量相對(duì)于空調(diào)工況要下降24%～66%。要使機(jī)組在蓄冷和空調(diào)工況都保持較高效率，技術(shù)和工藝要求高，成本昂貴。

　　本文針對(duì)蓄冷過程機(jī)組效率較低的問題，搭建了雙級(jí)復(fù)疊式蓄冷試驗(yàn)系統(tǒng)，研究以地源熱泵系統(tǒng)作為復(fù)疊式系統(tǒng)中的一級(jí)制冷機(jī)組，為二級(jí)蓄冷機(jī)組提供低溫冷卻水時(shí)，二級(jí)蓄冷機(jī)組在不同冷卻水進(jìn)口溫度和蒸發(fā)器進(jìn)口溫度下機(jī)組的能效變化。由于系統(tǒng)具備地源熱泵冷水機(jī)組和蓄冷機(jī)組進(jìn)行復(fù)疊，對(duì)于充分利用改造后冷水機(jī)組節(jié)省改造運(yùn)行費(fèi)用，提高蓄冷機(jī)組效率以及對(duì)蓄冷系統(tǒng)在不同蓄冷工況下選擇適宜冷卻水溫和系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值和重要意義。

2、試驗(yàn)系統(tǒng)

　　2.1、試驗(yàn)原理

　　復(fù)疊式試驗(yàn)系統(tǒng)由搭建的一級(jí)地源熱泵制冷系統(tǒng)、二級(jí)蓄冷系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成，圖1為試驗(yàn)系統(tǒng)原理圖。二級(jí)蓄冷系統(tǒng)由單工況蓄冷制冷系統(tǒng)構(gòu)成，包括蓄冷機(jī)組的壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流閥以及加熱器與蓄冷罐;一級(jí)制冷系統(tǒng)由地源熱泵機(jī)組和地埋管系統(tǒng)構(gòu)成。

圖1 試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)原理

　　該系統(tǒng)的工作原理為:運(yùn)行一級(jí)地源熱泵系統(tǒng)產(chǎn)生溫度不同的低溫冷凍水，二級(jí)蓄冷機(jī)組則利用一級(jí)地源熱泵產(chǎn)生的低溫冷凍水作為冷卻水并實(shí)現(xiàn)向乙二醇溶液蓄冷的目的。其中加熱器負(fù)責(zé)消耗蓄冷機(jī)組的冷量，維持試驗(yàn)過程中二級(jí)蓄冷機(jī)組蒸發(fā)器進(jìn)口溫度恒定。

　　2.2、試驗(yàn)設(shè)備與儀器

　　本試驗(yàn)系統(tǒng)由一級(jí)地源熱泵系統(tǒng)和二級(jí)乙二醇蓄冷試驗(yàn)系統(tǒng)組成，其中一級(jí)地源熱泵制冷機(jī)組的壓縮機(jī)型號(hào)為503FSV2-F，額定功率3.7kW;二級(jí)蓄冷機(jī)組的壓縮機(jī)型號(hào)為ZB38KQE-TFD-558，額定功率3.2kW。加熱器型號(hào)為DR1-5，額定功率5kW。

　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng):試驗(yàn)采用JC180采集系統(tǒng)，測(cè)溫探頭為PT1000，共布置10個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，包括蒸發(fā)器和冷凝器進(jìn)出口溫度、蓄冷罐溫度、壓縮機(jī)排氣和吸氣壓力、蓄冷機(jī)組與一級(jí)制冷機(jī)組壓縮機(jī)的功耗，蒸發(fā)與冷卻循環(huán)流量等。試驗(yàn)中機(jī)組的功率和流量分別利用功率計(jì)和渦輪流量計(jì)測(cè)量，并通過JC180采集系統(tǒng)記錄。JC180可實(shí)現(xiàn)機(jī)組運(yùn)行各參數(shù)的實(shí)時(shí)記錄，并利用華為E5830無線傳輸?shù)皆囼?yàn)相應(yīng)網(wǎng)址中，使人員在任何地點(diǎn)都可以隨時(shí)上網(wǎng)查看和保存數(shù)據(jù)。

5、結(jié)論

　　(1)降低冷卻水進(jìn)口溫度可有效減少蓄冷時(shí)間，并且在同樣冷卻水進(jìn)口溫降時(shí)，高溫冷卻水換來的制冷效果增加量更為明顯;

　　(2)蒸發(fā)器進(jìn)口溫度一定，隨冷卻水進(jìn)口溫度降低，蓄冷機(jī)組COP逐漸增加，但增加的幅度逐漸減小。蒸發(fā)器進(jìn)口溫度越高，隨著冷卻水進(jìn)口溫度的降低，機(jī)組的COP增加越快;

　　(3)冷卻水進(jìn)口溫度一定，隨蒸發(fā)器進(jìn)口溫度降低，蓄冷機(jī)組COP逐漸降低，并且在接近機(jī)組的極限制冷溫度附近時(shí)效率迅速減小。冷卻水進(jìn)口溫度越低，隨著蒸發(fā)器進(jìn)口溫度的降低，機(jī)組COP減小越快;

　　(4)試驗(yàn)采用雙級(jí)復(fù)疊來降低冷卻水進(jìn)口溫度可有效提高蓄冷機(jī)組的制冷效率，蒸發(fā)器進(jìn)口溫度一定時(shí)，系統(tǒng)存在最佳冷卻水進(jìn)口溫度;

　　(5)采用雙級(jí)復(fù)疊可充分利用改造后冷水機(jī)組，節(jié)省改造費(fèi)用，提高機(jī)組效率以及對(duì)于系統(tǒng)在不同蓄冷工況下選擇適宜冷卻水溫有重要意義。