储能技术在分体落地式空调器上的应用

莫汉坚+郭玮

【摘 要】节能降耗关系到每行每业，而细分到空调行业，节能技术也在不断发展，并且多年来一直在以提高制冷装置的换热效率上。文章简要介绍了储能技术在分体落地式空调器上的应用，利用丰富的自然冷源，创新的室内机结构，高效相变储能材料存储自然冷源并且有效利用低谷电量，以克服传统空调不能利用自然冷源及无法储存自然冷量的缺点。

【关键词】空调器；节能；储能；自然冷源

我国自然冷源十分丰富，气温低于25℃的平均时间占全年的79%，平均昼夜温差达到9℃，自然冷量的高效储存与利用成为降低空调能耗的有效手段[1]。新型节能技术要实现的目标：充分利用自然冷源實现节约能源，克服传统空调不能利用自然冷源、效率低的缺点，开发集自然冷源储存、低谷电能利用、高效节能于一体的新型相变储能空调设备，大幅提高空调的节能效果。新型相变储能空调设备能够获得相变储能、自然冷空气与制冷技术联合控制运行的最佳效果，综合能效比（EER）优于传统空调，对节能降耗技术的发展有重要意义。

本文简要介绍了相变储能室内结构模型、相变储能材料选用以及空调设备基本运行模式，从这三方面探究储能技术在分体落地式空调器上的应用。

1 相变储能室内机结构模型

以落地式空调内机结构为模型，相对于传统的结构，增加了相变储能模块，自然冷源进风口。传统的结构气体通过离心风机的带动下从室内侧进风口进入，经过换热器模块冷却后再从出风口排出，以达到调节室内空气温度，其特点结构简单，控制运行单一，不能有效利用室外侧的自然冷源。

新型的结构如图1所示，增加了相变储能模块及自然冷源进风口，当外侧环境温度在所需的温度区间时，室内侧进风口关闭，自然冷源进风口开启，外侧制冷设备关闭，直接利用自然冷空气来对室内温度进行调节，并且由相变储能模块储存冷空气所带来的冷量。另一方面，当运行到低谷电量区间，优化模糊控制逻辑，调节室内侧出风口开度大小，匹配室内温度过程中同时对相变储能模块储能。

2 相变储能材料选用

研究利用相变材料蓄能密度大、蓄放热过程近似等温的特点，可对不连续、不稳定的能量进行充分利用，以调整控制工作源或相变材料周围环境的温度，达到能量储存和释放及调节能量供给与需求失配的目的[2]。无机盐相变材料，具有高体积储冷密度，制成块状可很好与落地式空调器内机结构结合，且易于安装维护。

无机盐溶液相变材料，是一种固-液相变材料，其优点是价格便宜，其温度区间在-20～200℃[3]，可足够运用在自然冷源的相变储能中。在实际运用中，通过建立无机盐溶液相变材料各温度区间储能的数学模型，结合基础制冷运行模型参数，开展实验验证，检测其储放热实验，优化处理。

3 空调基本运行模式

运用模糊控制智能匹配多种温度区间以其达到最佳效果，以下简要介绍其基本运行模式：

3.1 当室内侧环境T内环≥T设+T'℃时，设备进入制冷运行，离心风机按设定风速投入运行，同时检测室外侧环境温度T外环。

1）当室外侧环境温度T外环>匹配温度T0时，进入用电制冷模式运行，此时外机按设定运行，室内侧进风口打开，自然冷源进风口关闭。

2）当匹配温度T1≥室外侧环境温度T外环≥匹配温度T2时：

（1）T设≥室外侧环境温度T外环+T'℃，进入自然冷源模式运行，此时外机关闭，室内侧进风口关闭，自然冷源进风口打开，采用自然冷空气调节室内温度。

（2）T设≤室外侧环境温度T外环-T'，进入用电制冷模式运行，此时外机按设定运行，室内侧进风口打开，自然冷源进风口关闲；

（3）室外侧环境温度T外环-T'℃

3）当室外侧环境温度T外环<匹配温度T3时，进入自然冷源制运行模式运行，此时外机关闭，室内侧进风口关闭，自然冷源进风口打开，调节室内侧出风口，离心风机转速，相变储冷的同时调节室内侧温度。

3.2 当室内侧环境T内环≤T设-T'℃时，进入储能制冷模式状态，此时外机关闭，室内侧进风口打开，自然冷源进风口关闭，调节室内侧出风口大小；当室外侧环境温度T外环≤匹配温度T4时，自然冷源进风口打开。

3.3 当T设-T'℃<室内侧环境T内环< T设+T'℃时，保持前面的运行状态。 当室外侧环境温度T外环≤匹配温度T5时，自然冷源进风口打开。

4 结论与展望

匹配多温度区间相变储能设计技术，深入研究相变储放能、自然冷源与制冷技术联合运行的最佳效果，最大限度利用自然冷源及峰谷电价，保证节能效果，对于提升我国各种行业空调的节能效果，促进传统空调产业结构升级调整，提高我国空调产业节能技术具有重要作用。

【参考文献】

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

[2]沈学忠，张仁元.相变储能材料的研究和应用[J].节能技术，2006，24（139）：460-463.

[3]徐伟亮.常低温固-液相材料的研制和应用[J].现代化工，1998（4）14-16.

[责任编辑：朱丽娜]