中央空調(diào)系統(tǒng)能效分析及評價技術(shù)

王永生

摘 要：文章分析了中央空調(diào)系統(tǒng)的溫濕度指標(biāo)、能效比模型和制冷系統(tǒng)能效比模型，基于上述指標(biāo)和模型，構(gòu)建了中央空調(diào)運行能效評價指標(biāo)體系。基于風(fēng)冷熱泵機組的運行特點，提出了熱泵機組的能效診斷方法。

關(guān)鍵詞：中央空調(diào)能效；能效比；能效診斷

中圖分類號：TU831.3 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）28-0046-02

引言

我國建筑能耗占全社會總能耗的30%左右，其中空調(diào)能耗又占整個建筑總能耗的60%左右，可見空調(diào)能耗占全社會能耗的比例已經(jīng)接近20%，對其節(jié)能降耗意義極其重大。此外，空調(diào)也是基站、通信機房中的最大耗電設(shè)備之一，其能耗約占通信行業(yè)總能耗的45%。目前，我國公共建筑中在運的中央空調(diào)普遍存在選型隨意、調(diào)度方式落后、自動化水平低、運維水平低等問題，節(jié)能降耗潛力巨大。

1 中央空調(diào)運行原理

風(fēng)冷熱泵機組是一種最常用的制冷/制熱主機，只需簡單配置就能夠在制冷和制熱工況之間轉(zhuǎn)換，在我國江蘇、浙江、江西等冬暖夏涼地區(qū)被廣泛使用。風(fēng)冷熱泵機組采用強制流動空氣對熱泵機組進行風(fēng)冷，和水冷機組相比，風(fēng)冷熱泵機組省去了冷卻塔、冷卻水泵和管道等設(shè)備，不僅節(jié)省了建設(shè)和維護成本，還節(jié)省了冷切水系統(tǒng)的建設(shè)空間。風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)一般放置在建筑屋頂，提高了建筑利用率。研究[1-2]表明，負(fù)荷率、室外溫濕度、機組調(diào)度方式、供回水溫差等運行參數(shù)會對風(fēng)冷熱泵機組的能效比EER（制冷量和耗電量之比）產(chǎn)生較大影響，具體如下：

1.1 機組負(fù)荷率與EER的關(guān)系

當(dāng)機組負(fù)荷率在50%以下時，負(fù)荷率每下降10%，冷水機組的EER平均下降32%；當(dāng)冷水機組負(fù)荷率在60%以上時，負(fù)荷率每上升10%，冷水機組 COP下降約2%。表明當(dāng)機組處于50%～90%負(fù)荷率時，具有較高的性能。

1.2 供回水溫差與EER的關(guān)系

當(dāng)機組的供回水溫差在5℃以下時，溫差每下降1℃，冷機EER平均降低0.5左右；當(dāng)機組的冷凍水供回水溫差在5℃以上時，溫差每上升1℃，冷機EER平均降低0.2左右。低溫差的運行狀態(tài)將明顯加大機組能耗。

1.3 室外溫濕度與EER的關(guān)系

在冬季制熱期，室外溫度和濕度對熱泵機組性能影響很大，可能會造成機組能耗變大。當(dāng)溫度低于-2℃時，制熱能效會明顯增大。當(dāng)蒸發(fā)器表面溫度低于0℃且空氣濕度較大時，會發(fā)生結(jié)霜，使熱泵的供熱量下降，甚至運行工況惡化；尤其是當(dāng)室外濕度大于75%時，結(jié)霜現(xiàn)象將非常明顯，進而造成制熱能耗變大。

2 能效模型及評價指標(biāo)體系

依據(jù)國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)，建立用于中央空調(diào)能效分析模型如下：

2.1 能效比模型及指標(biāo)

式中：EERs-系統(tǒng)能效比；Q-系統(tǒng)總制冷量，單位為kWh；ΣNi-各個子系統(tǒng)的電能消耗，包括冷水機組、風(fēng)冷系統(tǒng)、末端設(shè)備等，單位為kWh。EERs是評價空調(diào)系統(tǒng)整體運行效率的最重要指標(biāo)，該指標(biāo)值越高，系統(tǒng)能效越高。

2.2 制冷系統(tǒng)能效比

式中：EERr-制冷系統(tǒng)能效比；ΣNj-制冷系統(tǒng)的主要設(shè)備的電能消耗，水冷機組包括冷水機組、冷卻水泵和冷卻塔，風(fēng)冷機組包括冷水主機和風(fēng)扇，單位為kWh。

基于上述能效指標(biāo)，建立了如圖1所示的中央空調(diào)運行能效評價指標(biāo)體系。

3 能效診斷方法

基于對風(fēng)冷熱泵機組EER的關(guān)聯(lián)影響因素的分析，提出一種風(fēng)冷熱泵機組的能效診斷方法，該方法能夠依據(jù)自動采集的機組運行參數(shù)，診斷出風(fēng)冷熱泵型中央空調(diào)機組能效比偏低的可能原因，進而輔助管理人員做進一步的能效分析和空調(diào)機組調(diào)度，總體流程如圖2所示。

（1）生成風(fēng)冷熱泵型中央空調(diào)機組的能效診斷輸入數(shù)據(jù)。

（2）若當(dāng)前為夏季制冷期，計算機組能效比EER和能效比廠家夏季樣本進行對比，若差距大于15%，進行機組能效比報警，并判斷具體原因；若為冬季制熱期，則與廠家冬季樣本進行對比。

（3）依照圖中次序排查出可能造成能效比降級的原因之

后，則通過管理人員輔助進行能效診斷和空調(diào)機組控制。

4 結(jié)束語

本文提出的能效診斷方法能夠依據(jù)設(shè)備靜態(tài)參數(shù)以及自動采集的實時運行參數(shù)，計算反映設(shè)備能效水平的重要指標(biāo)，進而診斷出用電設(shè)備能效偏低的可能原因，并輔助管理人員進行進一步的能效薄弱點現(xiàn)場確認(rèn)、節(jié)能控制及節(jié)能改造。

參考文獻：

[1]馬一太，等.空調(diào)能效比發(fā)展趨勢的研究[J].制冷與空調(diào)，2007，7（3）：10-13.

[2]成建宏，等.制冷空調(diào)能效標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能政策措施的影響分析[J].制冷與空調(diào)，2010，10（6）：1-4.

[3]徐開輝.大型建筑中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造探析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（34）：277.endprint