針對(duì)我國長(zhǎng)年來電力生產(chǎn)和供應(yīng)的突出矛盾，國家已制定政策，以經(jīng)濟(jì)手段推動(dòng)電力"削峰填谷"的實(shí)現(xiàn)，蓄冷空調(diào)是其中一項(xiàng)最主要的技術(shù)措施。目前，蓄冰空調(diào)技術(shù)日趨完善，但由于冰的凝因點(diǎn)低，需要制冷機(jī)提供-3～-7℃的溫度，這樣一般將使制冷機(jī)成本增加25%～30%^[1]。而利用高溫相變材料（融點(diǎn)高于0℃）蓄冷，制冷機(jī)提供7℃的的水溫即可，可以提高制冷機(jī)的效率（COP）。本文介紹的相變貯能新風(fēng)機(jī)組是一種新型高溫相變蓄冷空系統(tǒng)。

　　作為一種貯能型空調(diào)設(shè)備，其蓄冷量和運(yùn)行方案的選擇很關(guān)鍵。文中提出了一種綜合考慮相變材料利用率、空氣處理效果滿意率和運(yùn)行費(fèi)用節(jié)省率來確定系統(tǒng)最佳蓄冷量和運(yùn)行方案的方法，根據(jù)逐時(shí)的室外氣象參數(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了運(yùn)行經(jīng)濟(jì)分析，并提出臨界附加初投資的概念，可作為生產(chǎn)廠商的投資判據(jù)。

　　2 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

　　與常規(guī)的新風(fēng)機(jī)組相比，相變貯能新風(fēng)機(jī)組的不同之處是用相變貯能換熱器取代了表冷器，如圖1所示。它的工作方式與蓄冰空不盡相同，在蓄冰空調(diào)中，由制冷機(jī)提供冷量蓄冰，冰貯存的冷量先傳遞給水，再由水傳遞給空氣。而在本系統(tǒng)中，制冷機(jī)提供的冷量先傳遞給水，再由水傳遞給相變材料，然后用相變材料冷卻空氣。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖1 相變貯能新風(fēng)機(jī)組系統(tǒng)示意圖

　　可看出，這種機(jī)組主要有如下優(yōu)點(diǎn)：

　?、俪Ｒ?guī)空調(diào)系統(tǒng)中白天制冷機(jī)需同時(shí)承擔(dān)新風(fēng)和房間的負(fù)荷，采用本文中的系統(tǒng)后白天制冷機(jī)只承擔(dān)房間負(fù)荷（當(dāng)采用部分蓄冷方式時(shí)也要承擔(dān)部分新風(fēng)負(fù)荷），晚上只承擔(dān)相變貯能換熱器的蓄冷負(fù)荷，因此這種系統(tǒng)能有效降低機(jī)組的容量，同時(shí)能降低電力增容費(fèi)。

　?、谶@種機(jī)組在降低制冷機(jī)組容量的同時(shí)，制冷機(jī)白天和晚上都工作，從而使其運(yùn)行效率得到提高。

　?、垡蛑评錂C(jī)組主要利用夜間廉價(jià)電運(yùn)行，故能大幅度降低機(jī)組運(yùn)行費(fèi)用。

　?、芘c蓄冰空調(diào)相比，這種同組因利用高溫相變材料蓄冷，制冷機(jī)提供較高水溫（7℃）的冷凍水即可，故可提高制冷機(jī)效率，并可降低對(duì)制冷機(jī)的性能要求。此外，相變貯能新風(fēng)機(jī)組不是在集中冷源處蓄冷而是在空氣處理設(shè)備處蓄冷，所以可以省去蓄冰空調(diào)中需要的蓄冰槽、板式換熱器、乙二醇泵及相關(guān)管道。并且，在過渡季節(jié)，夜間可進(jìn)一步利用自然通風(fēng)對(duì)相變材料蓄冷，進(jìn)一步降低運(yùn)行能耗。

　　3 經(jīng)濟(jì)性分析

　　3．1 概述

　　作為經(jīng)濟(jì)性分析，這里暫時(shí)只和常規(guī)新風(fēng)機(jī)組比較，即求省去表冷器而采用貯能換熱器后機(jī)組的投資回收年限。因?yàn)橘A能式換熱器作為一種尚待開發(fā)的新型設(shè)備，它的總成本（見下文初投資部分）尚不容易預(yù)測(cè)，因此本文提出另外一種經(jīng)濟(jì)性分析方法，即計(jì)算出廠n年內(nèi)回收成本時(shí)允許的最大附加初投資，我們定義為臨界附加初投資，以作為投資廠商的投資判據(jù)。

　　①初投資

　　貯能式新風(fēng)機(jī)組的初投資

　　　　　　 M_i= M_i0 + M_i1 - M_i2 　　(1)

　　其中 M_i0為貯能換熱器的總投資；M_i1為占地費(fèi)及其它費(fèi)用；M_i2為因削減電力高峰峰期用電量而節(jié)省的電力增容費(fèi)及削減制冷機(jī)組容量而節(jié)省的制冷機(jī)組的成本。

　　常規(guī)新風(fēng)機(jī)組的初投資

　　　　　　M_i⁰= M⁰_i0 + M⁰_i1 　　(2)

　　其中M⁰_i0 為表冷器成本； M⁰_i1 為占地費(fèi)有其它費(fèi)用。

　?、谶\(yùn)行費(fèi)用

　　貯能式新風(fēng)機(jī)組的運(yùn)行費(fèi)用

　　　　　M_r= M_r0 + M_r1 + M_r2 （3）

　　其中M_r0為貯能式換熱器夜間蓄冷時(shí)制冷機(jī)的電費(fèi)（包括部分負(fù)荷工況時(shí)白天蓄冷負(fù)荷不足進(jìn)制冷機(jī)的電費(fèi)）；M_r1為水泵耗能的電費(fèi)（包括部分負(fù)荷工況時(shí)白天水泵的運(yùn)行費(fèi)用）；M_r2為風(fēng)機(jī)耗能的電費(fèi)。

　　常規(guī)新風(fēng)機(jī)組的運(yùn)行費(fèi)用

　　　　　M_r⁰= M⁰_r0 + M⁰_r1 + M⁰_r2 (4)

　　其中M⁰_r0為制冷機(jī)的電費(fèi)。

　?、劭偼顿Y

　　總投資是指機(jī)組運(yùn)行n年，考慮貨幣時(shí)效后運(yùn)行費(fèi)用和初投資的總和。該值可用現(xiàn)值表示，也可用終值表示。本文用現(xiàn)值表示，則

　　貯能式新風(fēng)機(jī)組的總投資

　　 　　　　　　　（5）

　　常規(guī)新風(fēng)機(jī)組的總投資

　　　　　　　　　　　　 （6）

　　其中，為有效年利率；i₁為年利率；i₂為電價(jià)上漲率。

　　④目標(biāo)函數(shù)

　　若計(jì)劃在n年內(nèi)回收附加成本，則n年后，M=M⁰。

　　令ΔM_i = M_i - M⁰_i ，ΔM_r = M⁰_r - M_r ，則

　　 　　　　　　　　　(7)

　　相應(yīng)n年回收期的臨界附加初投資應(yīng)為

　　 　　　　　　　　　　　　　　?。?）

　　這里ΔM表示n年回收期內(nèi)允許臨界附加初投資，即采用相變貯能新風(fēng)機(jī)組后在n年內(nèi)回收成本，所允許附加設(shè)備比節(jié)省的電力增容費(fèi)、制冷機(jī)組成本和表冷器成本之和多出的費(fèi)用，從運(yùn)行費(fèi)用角度看，即n年內(nèi)能節(jié)約的運(yùn)行費(fèi)用的現(xiàn)值。

　?、菽Ｐ秃?jiǎn)化

　　為簡(jiǎn)化分析，作如下假設(shè)：

　　·忽略電價(jià)年上漲率，則i_e=i₁

　　取年利率i₁=5%，則i_e=0.05

　　·運(yùn)行費(fèi)用中，忽略本系統(tǒng)風(fēng)機(jī)、水泵與常規(guī)新風(fēng)機(jī)組中風(fēng)機(jī)、水泵的耗能比較，即認(rèn)為

　?。∕_r1+ M_r2）- （M⁰_r1+ M⁰_r2）= 0

　　則 ΔM _r = M⁰_r0 - M _r0

　　經(jīng)上述簡(jiǎn)化，式（8）則為

　　 　　　　　　　　（9）