葉飛

摘 要：依據(jù)國內(nèi)外標準、規(guī)范、研究文獻、試驗數(shù)據(jù)，該文提出了中央空調(diào)系統(tǒng)的溫濕度指標、能效比模型、制冷系統(tǒng)能效比模型、冷凍水輸送系數(shù)模型、空調(diào)末端能效比模型?；谏鲜鲋笜撕湍Ｐ停瑯?gòu)建了中央空調(diào)運行能效評價指標體系和對應(yīng)的能效診斷方法。

關(guān)鍵詞：溫濕度指標 能效比模型 制冷系統(tǒng)能效比模型 冷凍水輸送系數(shù)模型 空調(diào)末端能效比模型

中圖分類號：TB657 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）09（a）-0079-03

在發(fā)達國家中，暖通空調(diào)能耗占建筑能耗的65%，若以建筑能耗占總能耗的35%計算，暖通空調(diào)能耗占總能耗的比例高達23%?？照{(diào)也是通信機房和基站中的最主要的耗電設(shè)備，空調(diào)系統(tǒng)能耗占整個通信行業(yè)能耗的40%以上。目前，我國大多數(shù)公共建筑中應(yīng)用的中央空調(diào)機組普遍處于設(shè)計選型不合理、運行能耗高、自動化水平低、維修率高、使用壽命短的困境，節(jié)能潛力很大。

1 技術(shù)原理

如圖1所示，水冷式中央空調(diào)系統(tǒng)由中央空調(diào)主機、冷卻水系統(tǒng)、冷凍水系統(tǒng)、風(fēng)機盤管系統(tǒng)等部件構(gòu)成。

2 能效標準和規(guī)范

（1）國外能效標準和規(guī)范。

美國的最低能效要求MEPS制度于2000年開始實施。

日本的空調(diào)能效法以“平均能效比COP”作為評價對象，要求4.0 kW以下壁掛機從2003年開始實施，其它機種2006年之后實施；2010年新的空調(diào)節(jié)能法采用季節(jié)能效比“APF”作為節(jié)能評價指標。

歐盟2012年頒布了空調(diào)的ERP生態(tài)設(shè)計實施條例，規(guī)定了空調(diào)的生態(tài)設(shè)計的要求、合格評定的方式、市場監(jiān)管中的驗證程序等等，空調(diào)器能耗與效率的測量和計算。

澳大利亞設(shè)備能效委員會2010年提出了有關(guān)空調(diào)最低能效要求的法規(guī)影響評估報告，強化了空調(diào)的最低能效標準水平。

（2）我國能效標準和規(guī)范。

空調(diào)行業(yè)常見的能效比指標主要是EER和COP，EER是空調(diào)器的制冷性能系數(shù)，也稱能效比，表示空調(diào)器的單位功率制冷量。COP是制冷（熱）循環(huán)中產(chǎn)生的制冷（熱）量與制冷（熱）所耗電功率之比，分為制冷和制熱時的COP，制冷時的性能系數(shù)也稱ERR。EER和COP越高，空調(diào)器能耗越小，性能比越高。

3 能效模型及評價指標

依據(jù)國內(nèi)外標準、規(guī)范、研究文獻，該文主要建立用于中央空調(diào)能效分析的模型、指標及限值[1-2]。

3.1 能效比模型及指標

當(dāng)輸入能源全部為電能時，能效比模型定義如式（1）。

式（1）中：EERs為空調(diào)系統(tǒng)能效比；Q為空調(diào)系統(tǒng)制備的總冷量，單位為千瓦時（kWh）；ΣNi為空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備，包括冷水機組、冷卻水泵、冷卻塔、空調(diào)系統(tǒng)末端設(shè)備等的總電耗，單位為千瓦時（kWh）。

EERs指標用于評價空調(diào)系統(tǒng)的整體運行效率，EERs指標值越高，越節(jié)能。

3.2 制冷系統(tǒng)能效比模型

當(dāng)使用電驅(qū)動冷水機組時，采用制冷系統(tǒng)能效比模型評價制冷子系統(tǒng)的經(jīng)濟運行情況，如式（2）所示。

式（2）中：EERr為制冷系統(tǒng)能效比；ΣNj 為制冷系統(tǒng)主要設(shè)備的電耗，單位為千瓦時（kWh）。

當(dāng)系統(tǒng)采用水冷冷水機組，并采用蒸發(fā)式冷卻塔冷卻時，應(yīng)采用式（3）計算。

式（3）中：Nchiller、Ncp、Nct分別為冷水機組、冷卻水泵、冷卻塔能耗，單位為千瓦時（kwh）。

3.3 冷凍水輸送系數(shù)模型

式（4）中：WTFchw為冷凍水輸送系數(shù)；Nchp為冷凍水泵總能耗，單位為千瓦時（kWh）。

3.4 空調(diào)末端能效比模型

式（5）中：EERt 空調(diào)末端能效比；ΣNt為各類空調(diào)末端的年電耗，單位為千瓦時（kWh）。

4 能效評價指標體系

基于上述提出的能效指標，該文構(gòu)建了中央空調(diào)運行能效評價指標體系，總體結(jié)構(gòu)如圖2所示，圖中的一級指標、室內(nèi)環(huán)境二級指標不提供計算方法和限值，只是用來表征其下屬指標的分類。

5 基于評價指標體系的診斷方法

采用圖2所示能效評價指標體系進行運行能效診斷時，應(yīng)注意以下幾個方面。

（1）指標的全年累計工況限值適用于節(jié)能評估（全年工況測評），典型工況限值適用于節(jié)能檢測（單點工況測試）。

（2）各指標計算所需的流量、溫度、電量等信息由現(xiàn)場布置的傳感器采集，再通過現(xiàn)場總線匯集到客戶側(cè)主站。

（3）空調(diào)系統(tǒng)能效比指標反映系統(tǒng)的整體能效特性，超標說明系統(tǒng)整體有能效問題；其下屬子指標體現(xiàn)具體部件的能效問題，例如當(dāng)冷凍水輸送系數(shù)超標時，說明冷凍水輸送系統(tǒng)存在能效問題。

（4）當(dāng)發(fā)現(xiàn)某個指標超標時，客戶側(cè)主站發(fā)送能效報警，并提醒工作人員按照典型問題檢查空調(diào)系統(tǒng)運行狀態(tài)。表1、表2給出了冷卻水輸送系數(shù)指標、冷水機組運行效率指標偏低的可能原因[3-4]。

（5）根據(jù)上述指標的計算和分析，給出空調(diào)系統(tǒng)的能效診斷意見，制定節(jié)能改造措施，如更換水泵電機、提高制冷工況下的房間預(yù)設(shè)溫度、系統(tǒng)維護等。對提出的節(jié)能措施，要綜合考慮改造成本、節(jié)能效果，進行技術(shù)經(jīng)濟性分析。

冷卻水泵揚程過高冷卻水回路存在不合理阻力部件，導(dǎo)致冷卻水泵揚程偏大定流量運行的冷卻水泵，當(dāng)揚程超出正常情況下的數(shù)值時，應(yīng)該檢查冷卻水環(huán)路壓降過濾器清洗工作不夠，壓降過大；閥門調(diào)節(jié)失靈，管路中的閥門常年處于半開或開度很小的狀態(tài)；水泵選型過大后為防止燒泵，關(guān)閉閥門，調(diào)整水泵工作點。

冷卻水供回溫差過小由于實際流量偏大，導(dǎo)致供回水溫差過小根據(jù)運行記錄或一段時間內(nèi)的測量結(jié)果，判斷溫差是否偏小冷卻水定流量運行，部分負荷下會出現(xiàn)小溫差現(xiàn)象；水泵選型過大，工作點右偏，導(dǎo)致流量偏大；冷機旁通，一機對兩泵，導(dǎo)致小溫差工況運行；水力調(diào)節(jié)不勻，或者部分末端旁通，造成小溫差工況運行。

冷卻水泵效率低水泵的額定效率一般在70%以上，實測中很多水泵的效率小于50%比較冷水機組COP全年累計值與當(dāng)?shù)亟ㄖ?jié)能設(shè)計標準水泵選型過大，工作點偏離，導(dǎo)致效率降低

設(shè)備自身參數(shù)（如額定制冷量、性能等）與實際需求不匹配冷水機組偏離最佳工況點比較最大冷負荷工況下的冷水機組COP瞬時值與冷水機組額定COP 冷水機組設(shè)計時選型偏大，冷水機組性能老化。

設(shè)備運行管理時存在的問題冷機COP偏低比較冷水機組COP全年累計值與當(dāng)?shù)亟ㄖ?jié)能設(shè)計標準多臺冷機運行時策略過于保守，冷卻塔效率偏低導(dǎo)致冷卻水回水溫度偏高等。

設(shè)備自身參數(shù)（如額定制冷量、性能等）與實際需求不匹配，冷水機組偏離最佳工況點，比較最大冷負荷工況下的冷水機組COP瞬時值與冷水機組額定COP 冷水機組設(shè)計時選型偏大，冷水機組性能老化。

設(shè)備運行管理時存在的問題冷機COP偏低，比較冷水機組COP全年累計值與當(dāng)?shù)亟ㄖ?jié)能設(shè)計標準多臺冷機運行時策略過于保守，冷卻塔效率偏低導(dǎo)致冷卻水回水溫度偏高等。

參考文獻

[1] GB/T 17981-2007，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)經(jīng)濟運行[S].2007.

[2] GB12021.3-2010，房間空氣調(diào)節(jié)器能效限定值及能效等級[S].2010.

[3] 劉阿祺.冷卻水輸送系數(shù)的獲取方法及其在節(jié)能診斷中的應(yīng)用[C]//全國暖通空調(diào)制冷2008年學(xué)術(shù)年會論文集.2008.

[4] 常晟，王鑫，等.大型公共建筑制冷機COP的實測與應(yīng)用[C]//全國暖通空調(diào)制冷2008年學(xué)術(shù)年會論文集.2008.