1 引言在我國空調制冷界與電力部門(mén)，對蓄冷空調已進(jìn)行了兩年多的科普宣傳，雖然是雷聲大，雨點(diǎn)小，但目前已有若干試點(diǎn)項目進(jìn)入了招標、投標、初步方案的設計階段，這是一個(gè)可喜的進(jìn)展。本人通過(guò)所參與的蓄冷空調方案討論、招標標書(shū)的制訂及評標工作，感到我們一些設計單位與設計者雖已意識到蓄冷空調系統與常規空調系統不一樣，有它好些特殊性，但在蓄冷空調方面的設計思路還是較為模糊。

　　在設計觀(guān)念上，仍未擺脫常規空調設計觀(guān)念的束縛；在設計方法上尚不能迅速更新，而導致往往不依賴(lài)于國外蓄冷設備代理商做方案、代計算；在設計手段上缺乏專(zhuān)用計算程序（軟件）與符合國情的基礎數據。這種狀況目前已影響到擬建中的幾項蓄冷空調工程的進(jìn)度與質(zhì)量，削弱了與外商談判的力量，更無(wú)法對這幾項工程建成后的經(jīng)濟性與可靠性進(jìn)行科學(xué)的評價(jià)。為此，本文就蓄冷空調工程的設計思路作了初步探討，供正在從事有關(guān)蓄冷空調工程工作的同行參考。

　　2 對經(jīng)濟性應有一票否決權蓄冷空調工程的首要問(wèn)題是經(jīng)濟性。 在常規空調設計中，根據工程的使用功能要求與建筑特性，按照經(jīng)濟、合理、可靠的原則，通過(guò)簡(jiǎn)單的計算分析，就可較容易地確定空調方式與系統方案，其過(guò)程較為單一，有經(jīng)驗的設計者可較快地有把握地作出正確判斷。

　　對于采用蓄冷空調的工程就不是這樣簡(jiǎn)單了。

　　蓄冷空調系統雖具有移峰填谷，均衡用電負荷，提高電力建設投資效益等優(yōu)點(diǎn)，但這種宏觀(guān)經(jīng)濟效益是就國家的全局利益而言的，若要建蓄冷空調工程，還必須讓建筑業(yè)主得到好處，設計者要站在業(yè)主的立場(chǎng)，幫助業(yè)主仔細算一算，在經(jīng)濟上是否合算？是否有利可圖？

　　然而，蓄冷空調工程的經(jīng)濟比較分析要比常規空調工程復雜得多，計算工作量往往要呈幾倍地增加，其原因有4個(gè)：

　�、俑鞯貐^電網(wǎng)的缺電狀況、夏季峰谷負荷差不盡相同。因而各地供電部門(mén)所采取的經(jīng)濟手段－時(shí)間電價(jià)結構與增容建設費的收費標準也各不相同。

　�、谛罾淇照{的運行電耗與建筑物的冷負荷特性、蓄冷方式、運行策略、控制模式有著(zhù)密切關(guān)系。

　�、坌罾溲b置的種類(lèi)很多，其蓄冷與放冷特性曲線(xiàn)差異也較大，而且所要求配套的制冷機也各不相同。因而初投資的差異也會(huì )有較大差別。

　�、茉谟嬎愠跬顿Y費用中，要把蓄冷裝置增占建筑面積的不利因素和可以降低建筑層高的有利因素都考慮進(jìn)去。

　　因此，如果一項工程想要采用蓄冷空調系統，設計者必須根據建筑物的使用功能要求，建筑物的冷負荷特性，當地的時(shí)間電價(jià)政策，對蓄冷裝置與主機的選配，控制策略與控制模式的組合，進(jìn)行多種方案的經(jīng)濟比較與優(yōu)化分析，得出科學(xué)的、實(shí)事求是的結論。

　　如果，由于當地的峰谷時(shí)間電價(jià)差仍未拉大，或者其它優(yōu)惠政策的力度不夠，或者由于進(jìn)口蓄冷設備與主機的價(jià)格太高，使蓄冷空調工程的造價(jià)居高不下，靠時(shí)間電價(jià)差來(lái)補償所增加的初投資，無(wú)法在5年內回收，那么就應建議業(yè)主，盡早盡快否定與放棄蓄冷空調方案。

　　關(guān)于某項具體工程是否可采用蓄冷空調方案，對其經(jīng)濟性應有一票否決權，這是一個(gè)設計者對工程負責、對業(yè)主負責的應有態(tài)度。

　　必須指出，在某項具體工程上否定蓄冷空調方案，并不等于是否定在我國普及空調的同時(shí)應大力推廣蓄冷空調系統的立場(chǎng)與方針。在宣傳與推廣蓄冷空調系統過(guò)程中，強調在經(jīng)濟性上的一票否決權的目的，是確保工程投入經(jīng)營(yíng)后的經(jīng)濟效益，維護業(yè)主利益，是一種因地制宜、實(shí)事求是的態(tài)度，更有利于蓄冷空調技術(shù)在我國土地上生根、發(fā)芽、開(kāi)花、結果。

　　3 設計階段的劃分關(guān)于建筑工程設計階段的劃分，國家已有明文規定［1］：“項目決策以后，建筑工程設計一般分為初步設計和施工圖設計兩個(gè)階段。大型和重要的民用建筑工程，在初步設計前，應進(jìn)行設計方案優(yōu)選。小型和技術(shù)要求簡(jiǎn)單的建筑工程，可以方案設計代替初步設計�！�

　　正如上節所述，建設蓄冷空調工程首先碰到的問(wèn)題是要研究對業(yè)主合算不合算。

　　因為國外與國內的一些工程實(shí)踐已經(jīng)證明，單純的冰蓄冷加常規空調系統，只能轉移尖峰時(shí)段的制冷用電負荷，不但初投資增加量大，而且更費電，靠時(shí)間電價(jià)差來(lái)補償所增加的初投資，其償還年限一般需7~12年。

　　因此，本人主張在蓄冷空調初步設計之前，應首先進(jìn)行設計方案的優(yōu)選，即增加一個(gè)設計方案的經(jīng)濟比較階段。對某一特定工程，通過(guò)經(jīng)濟分析，若確定采用蓄冷空調系統所增加投資償還期超過(guò)了5年，就應明確建議業(yè)主放棄采用蓄冷空調方案，并上報給當地供電部門(mén)，實(shí)事求是地告訴他們，按照當地現行時(shí)間電價(jià)與優(yōu)惠政策，從維護建筑業(yè)主利益出發(fā)，還不能按蓄冷空調方案來(lái)建設。如果當地電力供應部門(mén)，從反饋的眾多信息中，發(fā)現多數是這樣的意見(jiàn)，就應及時(shí)反思自己所制訂的時(shí)間電價(jià)與優(yōu)惠政策，是否兼顧到供電與用電的雙方利益，其結果只有兩個(gè)：

　�、僦匦抡{整時(shí)間電價(jià)與相應的優(yōu)惠政策，利用經(jīng)濟杠桿推動(dòng)蓄冷空調的發(fā)展；

　�、谡J為在時(shí)間電價(jià)與優(yōu)惠政策方面，已讓步到極限，那說(shuō)明在該地區目前并不需要去推廣蓄冷空調工程，這時(shí)供電部門(mén)就應明確告訴當地的建筑業(yè)主與設計單位，不要再花時(shí)間去考慮蓄冷空調方案了。

　　增加方案經(jīng)濟比較設計階段的好處是，可避免在初步設計階段一開(kāi)始就盲目認定要搞蓄冷空調方案，步步深入，直到完成施工圖設計，經(jīng)工程概預算后，或有的到運行一個(gè)夏季后才發(fā)現經(jīng)濟上不合算，甚至有的工程蓄冷運行電費比常規制冷運行電費更高，更談不上償還蓄冷空調所增加的初投資，造成騎虎難下的被動(dòng)局面。因此，有的只好把蓄冷裝置擱置起來(lái)，成為失敗的展品。

　　4 關(guān)于設計觀(guān)念的轉變鑒于蓄冷空調工程不但要滿(mǎn)足建筑業(yè)主在使用功能方面所提出的要求，而且還要實(shí)現當地電力部門(mén)對轉移尖峰用電負荷與節電的要求，協(xié)調與平衡好用電與供電的雙方利益。因此，在一些設計觀(guān)念問(wèn)題上，設計者首先要進(jìn)行自覺(jué)的轉變。

　　4.1 設計目標 對于常規空調系統，設計目標一般是在達到規定的空調設計參數與保證運行可靠的前提下，讓建筑業(yè)主花較少的投資費。 對于蓄冷空系統，設計目標應該是在達到規定的空調設計參數與保證運行可靠的前提下，實(shí)現初投資、轉移尖峰用電負荷、節電與節省運行費用的最優(yōu)化。

　　4.2 評價(jià)標準 對于常規空調系統，如果達不到預定的空調設計參數，則被認為是失敗的。 對于蓄冷空調系統，如果有以下4種情況之一者，即

       ①達不到預定的空調設計參數與運行不可靠、不安全的工程；

　�、谶_不到預定的轉移尖峰用電負荷的工程；

　�、廴�年運行費用超過(guò)常規空調系統的工程；

　�、苋�年運行電能超過(guò)常規空調系統的工程； 則應被認為是失敗的。

　　由此可見(jiàn)，對于從事蓄冷空調的設計者來(lái)說(shuō)，不但要在經(jīng)濟分析比較上要比設計常規空調工程做更深入細致的多種方案的比較、優(yōu)化工作，而且還要在系統的安全、可靠運行上承擔更大的風(fēng)險責任。

　　4.3 設備選擇 對于常規空調系統，一般只需按建筑物設計日的最大小時(shí)冷負荷來(lái)確定制冷設備 的裝機容量并選用設備。

　　4.4 控制模式 對于常規空調系統，在民用空調建筑中，一般只分供冷與供熱兩種工況，而每種工況只需采用一種控制模式就可以了。 對于蓄冷空調系統，為了充分發(fā)揮蓄冷裝置在整個(gè)供冷季節轉移尖峰時(shí)段空調用電負荷的功能和提高整個(gè)空調制冷系統的全天運行效率，實(shí)現在整個(gè)供冷季節運行電耗，運行電費最省的優(yōu)化目標，必須針對建筑物的小時(shí)動(dòng)態(tài)冷負荷，對各天的24h冷負荷分布圖進(jìn)行科學(xué)分類(lèi)，通過(guò)優(yōu)化分析，確定經(jīng)濟運行的多種控制模式，以便在整個(gè)供冷季運行中，根據對下一天空調冷負荷圖的預測，調整每天控制模式。

　　4.5 設計深度與設計者的責任 在常規空調工程施工圖設計中，一般不涉及系統的運行管理，或者至多對系統建成后的運行管理提出若干應注意的事項同就可以了，已盡到了設計者的責任。

　　但是，在蓄冷空調系統中，如果仍是只做到像常規空調系統那樣的設計深度就遠遠不夠了。因為，要實(shí)現全年的經(jīng)濟運行與安全運行，除了精確計算與精心設計外，設計者不但要為今后的運行管理考慮完善的控制系統和提供詳細的設計說(shuō)明，而且還有責任向業(yè)主提供以下技術(shù)文件：

　�、僭囘\行、測試調整、竣工驗收的建議書(shū)；

　�、诟鞣N供冷控制模式切換條件及運行時(shí)間表的建議書(shū)；

　�、蹖�(shí)現全年能量管理與設備保養的建議書(shū)；

　�、荜P(guān)于運行管理人員素質(zhì)要求與培養計劃的建議書(shū)。

　　因此，對于建設蓄冷空調工程的業(yè)主來(lái)說(shuō)，必須提高工程設計費，對所增加的設計工作量給予合理報酬，以調動(dòng)設計人員的積極性，保持他們的責任感。

　　5 關(guān)于設計方法的更新鑒于蓄冷空調工程要實(shí)現多種經(jīng)濟效益與社會(huì )效益，需協(xié)調與平衡用電與供電的雙方利益，對工程設計工作提出了比常規空調系統更嚴格的要求，設計計算工作量也是成倍地提高了，設計者在設計方法上必須盡快更新。

　　5.1 負荷計算方法眾所周知，建筑物的負荷計算是一切空調工程設計的基本依據。 在常規空調系統中，采用2.5%不保證率的空調室外計算參數，計算空調設計日的24h負荷分布圖已是足夠的了［2］。

　　然而，對于蓄冷空調系統，我們應將方案比較階段與初步設計階段、施工圖設計階段的負荷計算目的、要求、方法區分開(kāi)來(lái)。 在方案比較階段，需要空調設計者回答以下幾個(gè)問(wèn)題：

　�、僭谵D移尖峰用電時(shí)段空調用電負荷30%~60%條件下，可選用的幾種蓄冷方案中，制冷機組與蓄冷裝置的搭配比例將是臬的關(guān)系？

　�、趲追N可選用蓄冷空調方案的初投資將增加多少？在最熱天將能轉移多少尖峰用電時(shí)段的空調制冷用電負荷？在6~9月每月將節省多少運行電費與多少kwh電？

　�、鄹鶕�當地供電部門(mén)的電價(jià)政策，采用蓄冷空調系統后，建筑業(yè)主在經(jīng)濟上能得到多少好處？

　　這三個(gè)問(wèn)題的核心是要回答根據當地電價(jià)對所設計的工程采用蓄冷空調系統是否合算。由于在方案比較階段，允許進(jìn)行論證比較的時(shí)間比較短而緊，對于新建項目，其建筑結構方案又往往沒(méi)有最后定案，故上述問(wèn)題的回答只需是粗線(xiàn)條的。因此，此階段一般只計算建筑物空調設計日24h負荷分布圖就可以了。

　　一旦在方案比較階段肯定了采用蓄冷空調系統，并確定某種蓄冷空調方案之后，在進(jìn)入初步設計與施工圖設計階段時(shí)，就需準確選定制冷機的運行參數、容量、臺數，蓄冷裝置的類(lèi)型、型號、容量、個(gè)數及其系統方案。而系統方案、運行策略與控制模式，必須在對建筑物整個(gè)供冷季每天24h冷負荷分布圖的形狀、數值進(jìn)行科學(xué)分類(lèi)后，按照轉移尖峰用電時(shí)段空調用電負荷最多、節省運行電費與電能最多的優(yōu)化原則，加以確定。

　　因此，在初步設計階段與施工圖設計階段，決不能再依靠在方案設計階段所做的設計日24h冷負荷分布圖來(lái)完成上述設計工作，必須采用空調動(dòng)態(tài)負荷計算方法，按照當地逐時(shí)氣象參數與建筑圍護結構參數，建筑物內居住、照明與內部產(chǎn)熱設備的工作時(shí)間表，計算出在整個(gè)供冷季節的逐時(shí)空調冷負荷。

　　5.2 供冷水系統設計 對于常規空調系統，機房?jì)戎挥幸环N冷源，供冷參數一般均為7℃／12℃，供冷水系統設計相對較為簡(jiǎn)單，一般只需根據建筑結構特點(diǎn)、各空調房間的使用規與空調負荷特點(diǎn)來(lái)合理劃分系統與環(huán)路即可以了。

　　對于蓄冷空調系統，機房?jì)扔袃煞N冷源：蓄冷裝置與制冷機，這兩種冷源的供冷參數又往往不同，攜帶冷量的工質(zhì)也隨蓄冷方式不同而不同，除水之外，還有乙二醇溶液，甚至是水與冰晶混合的兩相介質(zhì)。其供冷溫差已不是傳統的5℃溫差，而是8~12℃的大溫差。鑒于上述這些原因，在供冷水系統設計時(shí)，設計者必須考慮以下問(wèn)題：

　�、賰煞N冷源的相互匹配、連接與運行策略；

　�、谥评錂C組運行參數的可調性、調節范圍與調節方法；

　�、坶_(kāi)式系統與閉式系統的耦合；

　�、懿煌瑪y冷工質(zhì)系統分級、分區與供冷范圍，及其可維護性與運行安全性；

　�、菘照{設備、末端設備吸冷的溫升特性及其與系統供冷溫差的可匹配性；

　�、薏捎么鬁夭钚×髁亢�，系統的水力平衡與調節水量時(shí)的穩定性。

　　因此，在供冷水系統設計時(shí)再只考慮單個(gè)設備的靜態(tài)特性顯然是不夠了。設計者必須以系統的、動(dòng)態(tài)的觀(guān)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行設計。故系統設計時(shí)應該考慮的問(wèn)題要更深、更廣，其計算方法也必然跟著(zhù)需要徹底更新。設計者必須意識到這些問(wèn)題是客觀(guān)存在的，不能回避的。正確的態(tài)度只能是自覺(jué)、努力更新常規空調設計方法。

　　5.3 設備選擇計算對于常規空調系統，無(wú)論是制冷機，還是水泵、風(fēng)機、空調機，一般均是在其工作特性曲線(xiàn)上確定一個(gè)工作點(diǎn)來(lái)選取設備就可以了，相對較為簡(jiǎn)單。 對于蓄冷空調系統，就不是這樣簡(jiǎn)單了。設計者必須考慮以下問(wèn)題：

　�、偎�選用蓄冷設備的蓄冷特性曲線(xiàn)與放冷特性曲線(xiàn)；

　�、谥评錂C組的能效特性曲線(xiàn)；

　�、郾砝淦髋c風(fēng)機盤(pán)管的溫升一流量特性曲線(xiàn)；

　�、懿捎梅撬�介質(zhì)作攜帶冷量的工質(zhì)時(shí)，水泵的特性曲線(xiàn)；

　�、菀叶�醇溶液在管路中和在換熱器中的阻力特性與傳熱特性。

　　上述這些設備的性能曲線(xiàn)，應該由設備供應廠(chǎng)商提供給設計單位，讓設計者選用。隨著(zhù)計算機的日益普及，目前國外的一些設備生產(chǎn)廠(chǎng)商，已把這類(lèi)設備性能曲線(xiàn)與選擇計算程序編制成電子樣本，公開(kāi)散發(fā)給設計單位與建筑業(yè)主。因為對設備生產(chǎn)廠(chǎng)家來(lái)說(shuō)，只要其設備的制造技術(shù)受到專(zhuān)利保護，就不怕公開(kāi)其性能曲線(xiàn)。然而，遺憾的是目前一些國外設備生產(chǎn)廠(chǎng)家在國內的代理商，不愿向用戶(hù)提供性能曲線(xiàn)，只讓用戶(hù)與設計單位提出設計參數，由代理商代替設計單位選擇設備，這種做法在禮節上是蔑視國內設計單位，在技術(shù)上是不讓設計者對同類(lèi)設備進(jìn)行橫向比較，在經(jīng)濟上無(wú)疑增加了報價(jià)中的利潤幅度。對此，國內設計單位與用戶(hù)應保持清醒的頭腦，反對與抵制這種商業(yè)行為。

　　5.4 控制模式的確定對于蓄冷空調工程，為了實(shí)現整個(gè)供冷季節的經(jīng)濟運行，需對各天空調冷負荷分布圖制訂出若干控制模式及其切換條件，其目的是：

　�、倏勺寴I(yè)主花最少的錢(qián)購買(mǎi)蓄冷設備與制冷機組，轉移較多的尖峰用電負荷；

　�、谠谡麄�(gè)供冷季節內，最大程度發(fā)揮所選蓄冷設備容量轉移尖峰用電時(shí)段內空調用電負荷的作用。

　　因此，設計者在設計方法上必須解決以下問(wèn)題：

　�、偃绾胃鶕�每天冷負荷分布圖與所選蓄冷裝置的蓄冷和放冷特性曲線(xiàn)，確定在整個(gè)夏季轉移尖峰時(shí)段空調用電負荷最多，而控制模式最少的方案？

　�、谌绾胃鶕�既定的控制模式和水系統方案，確定較簡(jiǎn)單、最可靠的系統控制方案？

　�、鄄捎迷鯓拥睦湄摵深A測手段或自控系統的自學(xué)習功能，確定下一個(gè)蓄冷放冷周期的控制模式與切換參數？

　　不難看出，如果不對各種控制模式的能耗計算提供定量的簡(jiǎn)易計算方法與判別準則，設計者就無(wú)法在較短的時(shí)間內，確定經(jīng)濟、合理、可靠的控制模式。

　　6 關(guān)于設計手段的引進(jìn)與開(kāi)發(fā)為了經(jīng)濟、科學(xué)地設計蓄冷空調工程，在上節中對空調負荷計算，供冷水系統設計，設備選擇計算，控制模式的確定等4個(gè)方面，列舉了要在設計方法上應作徹底更新的理由與基本內容。這種設計方法的更新，如不借助目前的計算機技術(shù)，是難以實(shí)現的。

　　這里所說(shuō)的設計手段指的是專(zhuān)用于蓄冷空調設計的計算程序，以下簡(jiǎn)稱(chēng)為專(zhuān)用軟件。這種專(zhuān)用軟件大致可分5類(lèi)：

　�、賹�(zhuān)用于蓄冷空調負荷計算的軟件；

　�、谔囟ㄔO備的選擇計算軟件（含性能曲線(xiàn)）

　�、圯o助的系統設計、分析軟件；

　�、苄罾淇照{系統能耗與經(jīng)濟分析軟件；

　�、菥C合前面4種功能的集成化軟件。

　　美國的一些蓄冷設備制造公司、大學(xué)、研究單位已開(kāi)發(fā)了多種專(zhuān)用軟件，蓄冷設備公司所開(kāi)發(fā)的軟件，一般側重于蓄冷設備的選擇計算，選購其產(chǎn)品時(shí)可免費提供；大學(xué)、研究單位所開(kāi)發(fā)的軟件，一般側重于蓄冷空調系統的設計與分析，有的已實(shí)現了商品化。

　　鑒于我國的蓄冷空調工程建設剛處于起步階段，在這類(lèi)計算程序上目前還處于空白狀態(tài)，我們在建設蓄冷空調示范示點(diǎn)工程同時(shí)，還應充分重視這類(lèi)軟件的引進(jìn)與開(kāi)發(fā)建議國家與有力量的企業(yè)組織國內研究力量，增加獎金投入，在消化國外軟件同時(shí)，開(kāi)發(fā)自己的軟件。

　　7 結語(yǔ)綜上所述，為了建設好我國的蓄冷空調工程，使我國的蓄冷空調事業(yè)能少走彎路，健康地發(fā)展，在指導思想上應大力提倡因地制宜、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，切忌主觀(guān)、片面、盲目、一哄而起。體現在設計思路上應承認對蓄冷空調工作經(jīng)濟性的一票否決權。與此同時(shí)，我們的工程設計者還應自覺(jué)轉變設計觀(guān)念，更新設計方法，引進(jìn)與開(kāi)發(fā)新的設計手段。