冰蓄冷工况下制冷主机COP变化原理

1. 制冷的基本原理

制冷系统的基本组成：压缩机 冷凝器 膨胀阀、蒸发器

制冷系统制冷剂的基本循环：

在压缩机中压缩过程（压-焓图1-2），在冷凝器中散热过程（压-焓图2-3），节流过程（压-焓图3-4），在蒸发器吸热过程（压-焓图4-1）。

以上过程反复循环，冷冻水经蒸发器与蒸发器中制冷剂进行换热，实现系统连续制冷。

注：实际制冷循环比较复杂，存在温差损失、节流损失、过热损失等，此循环仅为制冷原理示意图，将实际制冷循环进行了简化处理。

图1-制冷系统的基本组成示意图                    图2-制冷系统基本循环压-焓图

2. 冰蓄冷工况下制冷主机COP变化的原理

冰蓄冷工况下相对于常规空调工况，冷冻侧循环液温度下降，即蒸发温度下降，压-焓图表示制冷循环由空调工况下的1-2-3-4-1变至1´-2´-3-4´-1´。

根据常规冷却水温度供回温度32℃/37℃，冷冻水供回水温度7℃/12℃，考虑冷凝器和和蒸发器换热温差，空调工况下制冷剂冷凝温度约tc=40℃，蒸发温度约为 te=4.5℃，此工况下制冷系统COP测算如下：

单位质量制冷量：q₀= h₁- h₃= h₁- h₄=157.1 kJ/kg

单位质量功耗：w= h₂- h₁=25.7 kJ/kg

理论制冷性能系数： cop= q₀/ w =157.1 /25.7 =6.1

注：h_1、 h_2、h_3、 h₄为制冷剂各状态点焓值，数据参照R22制冷剂相关状态点参数。

根据冰蓄冷工况，冷却水温度供回温度一般稍微低一些，为便于分析暂定冷却水温度也是32℃/37℃，冷冻液供回水温度-6℃/-2℃，考虑冷凝器和和蒸发器换热温差，冰蓄冷工况下制冷剂冷凝温度约tc=40℃，蒸发温度约为 te=-9℃，此工况下制冷系统COP’测算如下：

单位质量制冷量：q’₀= h’₁- h₃=154.9 kJ/kg

单位质量功耗：w’= h’₂- h’₁=39.7 kJ/kg

理论制冷性能系数： cop’=q’₀/ w’ =154.9 /39.7 =3.9

根据以上测算，冰蓄冷工况下，相对于空调工况，制冷主机COP变化：

C_r=cop’/ cop =3.9/6.1=0.64

实际由于压缩机形式不同、制冷剂不同、设定工况不同等，各制冷主机COP变化率C_r不同，大概范围约0.6-0.75之间，制冷量变化率与COP变化趋势相同。