空调用冷水机组部分负荷性能与空调系统匹配分析

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1、空调用冷水机组部分负荷性能与空调系统的匹配分析作者：龚毅　　时间：2004-09-08摘要：本文分析研究了反映空调用冷水机组在部分负荷运行时的综合性能相关参数,讨论了不同部分负荷性能冷水机组的能耗评价方法和节能潜力,划分了冷水机组在不同负荷段的部分负荷性能与全负荷性能的关系，指出美国空调与制冷学会标准（ARI-550/590-98）中提出的综合部分负荷性能系数IPLV的技术意义及其变化,提示了制冷系统的设计与运行能耗与空调动态负荷的相关性，给出了空调用冷水机组部分负荷性能与空调系统匹配的基本思路。关键词：冷水机组部分负荷性能空调系统匹

2、配在空调工程中,制冷系统的设计、安装和运行对整个空调系统的能耗影响很大。随着我国经济的快速发展，空调的使用日趋广泛，空调面积数量大幅度上升，各类风冷式、水冷式甚至蒸发式的冷水机组已经成为空调用冷源的主力军，冷水机组的能耗也越来越大，采用合理、科学和经济的设计、选型和运行方案，就成为降低冷水机组消耗的关键问题。　　空调用冷水机组的全年运行能耗与冷水机组的性能有关，而冷水机组的性能主要包括全负荷性能和部分负荷性能，两者在选择和匹配冷水机组时均起着重要的作用。由于空调系统的冷负荷总是随室外气象参数扰动和室内状态的改变而变化的，在供冷期间空调

3、系统在部分负荷下运行的时间较多，所以冷水机组的实际运行过程中大部分时间都是处于部分负荷运行状态,因此冷水机组部分负荷时的性能对其运行能耗的影响是很大的。研究冷水机组、空调系统的部分负荷特性及其相互之间的匹配关系，对于挖掘空调制冷总能系统的节能潜力无疑是十分重要的。1冷水机组部分负荷综合性能参数　　在规定的名义工况条件下,冷水机组的制冷量与能耗之比称为冷水机组的能效比EER(EnergyEfficiencyRatio),它是标志冷水机组能耗的重要指标。在上个世纪的八十年代，节能研究的重点一直集中在如何提高冷水机组的EER。但是，EER所

4、表示的仅仅是名义工况条件下的能耗。随着系统负荷的减少，它会大幅度的下降。例如某机组，在100%负荷（满负荷）时，它的EER是3.0左右的话，当系统调节为40%附近的负荷率时，EER已经降为1.4了。事实上，系统负荷与冷水机组的制冷量完全匹配的情况几乎是没有的。为此，必须考虑冷水机组在各种负荷下综合能耗。季节能效比SEER(SeasonalEnergyEfficiencyRate)和由美国空调与制冷学会标准（ARI—550/590–98）中提出的综合部分负荷性能系数IPLV（IntegratePartialLoadValue）来评价不同

5、类型冷水机组在整个空调季节中的综合性能，可以更准确的反映冷水机组的能耗。这里重点分析综合部分负荷性能系数IPLV。5　　冷水机组的部分负荷性能一般是以名义工况输入功率百分数和名义工况制冷量的百分数来表示。一般来说，冷水机组的部分负荷性能大致可以有在整个负荷段冷水机组的全负荷性能好于、差于部分负荷性能和部分负荷段好于、部分负荷段差于部分负荷性能这三种情况。由于冷水机组的实际运行情况（串、并联台数；负荷调节方法；地理位置和建筑特点；室内外参数条件和机组运行方案）是有较大差异的，难以准确作出冷水机组的负荷特性曲线，需要寻求一个能描述不同类型

6、冷水机组共同的部分负荷性能评价指标。综合部分负荷性能系数的概念是最早于1986年首先提出来的，后来经过多次修改完善，形成了美国空调与制冷学会ARI550-92《离心式和回转式螺杆式冷水机组》以及ARI590-92《容积式冷水机组》两个标准中规定的综合部分负荷性能系数IPLV（IntegratePartialLoadValue），在部分负荷下求得制冷性能系数，再按加权系数公式计算出冷水机组部分负荷性能值，主要反映冷水机组的部分负荷调节功能。这一方程是对于提供冷水机组平均负荷性能的一种进展，使得这一指标能够准确地描述在一个标准年周期内冷水

7、机组运转的实际过程，这样就可以通过扩展的计算机数据分析用来解决冷水机组在不同地理区域和不同应用场合中的模型问题，而不是针对单机平均值的概念。按照部分负荷ARI550-92《离心式和回转式螺杆式冷水机组》以及ARI590-92《容积式冷水机组》两个标准中规定的综合部分负荷性能系数IPLV的计算公式为：　　IPLV=0.17A+0.39B+0.33C+0.11D　　其中A、B、C、D分别是冷水机组在100%、75%、50%和25%负荷下的EER或COP.　　方程式中的系数是冷水机组在评价负荷点运行时的权重系数.　　由于在通常情况下,冷水机

8、组满负荷的运行时间不到总运行时间的3%,其绝大部分时间都是在部分负荷下运行,因此冷水机组的负荷特性就成为衡量冷水机组性能优劣的一个十分重要的指标。可以看到，综合部分负荷性能系数IPLV是在25%、50%、75%部分负荷及