图14-1 ( a)是常规空调系统原理图;图14-1 (b)是空调负荷图。
如图14-1 ( a)所示的常规空调系统,是由制冷循环和供冷循环两个子系统组成,制冷循环子系统包括压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器等,制冷循环回路内流动的是制冷工质;供冷循环系统包括蒸发器、循环水泵和空调换热器,即通常所称的空调风机盘管等,供冷管网内载冷剂是被冷却过的水。空调标准规定流出蒸发器的供空调用的冷水温度为5-7℃,流回蒸发器的空调回水温度为12 - 13℃。图14-1 (b)所示的是一日内空调负荷变动示意图,由于建筑围护结构的传热情况、环境气温、内部人员和发热器件的不同,使得不同场合、不同季节、不同时间的空调负荷是不同的。如果不用蓄冷空调,为保证用户需求,较安全的设计是,制冷用主机的选择一般要能满足最大空调负荷需求,并还要留有一定备用量,以备用户发展的需求以及制冷机组制冷能力下降时能保证正常的供冷。因此,在大多数情况下,制冷机不在满负荷下工作,工作效率不高,或有设备闲置。另外,在空调负荷高峰期正是用电高峰期,电价也贵。鉴于常规空调对变动空调负荷的不协调、不经济,科研工作者和空调工程师提出和设计了种种蓄冷空调方案,有效地弥补了常规空调系统的不足。
图14-2所示是蓄冷空调系统基本原理示意图,它在常规空调系统的供冷循环系统中增添了一个既是与蒸发器并联也是与空调换热器并联的蓄冷槽,并增添一个水泵2和两个阀门。这样,原供冷循环回路就可以出现以下几种新的循环方式:
(1)常规空调供冷循环,此时蓄冷槽不工作,阀1开、阀2关,水泵1, 2开;制冷机直接供冷。
(2)蓄冷循环,此时空调换热器不工作,阀1关、阀2开,水泵I开,水泵2关;制冷机向蓄冷槽充冷。
(3)联合供冷循环,此时蒸发器和蓄冷槽联合向空调换热器供冷,阀1,阀2开,水泵1、水泵2开;此循环也称部分蓄冷空调循环,因为执行此循环时,蓄冷只是补充制冷机供冷不足部分的空调负荷,这种供冷方式是蓄冷空调遇到的大部分情况。
(4)单蓄冷供冷循环,此时制冷机停止运行,水泵1停.阀I、阀2开,水泵2开,空调负荷全部由蓄冷槽的冷量来提供。此循环也称全量蓄冷空调循环。
全量蓄冷空调与部分蓄冷空调在系统的设计和设备选型上是有区别的。因此,蓄冷空调的设计首先面临的是要确定采用全量蓄冷空调还是部分蓄冷空调。
常规空调系统(非蓄冷空调系统)在设计时,设计日冷负荷常采用逐时冷负荷,计量单位一般为kW,以最大小时负荷作为选择制冷机组容量的依据,选配的制冷机容量较大,实际上制冷机绝大部分时间都是在部分负荷下运行的,这样制冷机的效率较低,而且在制冷周期时段,制冷设备的利用率也比较低。蓄冷空调系统在设计时,设计日冷负荷常采用总冷负荷,计量单位通常为kW·h。以设计日总冷负荷作为选择制冷机的依据,选配的制冷机容量较小,制冷机的效率及在制冷周期时段,制冷设备的利用率也都比较高。