一种设计阶段测算冷水机组实际部分负荷性能系数的方法与流程

本发明涉及暖通空调制冷技术领域，具体涉及冷水机组实际部分负荷性能系数的测算方法。

背景技术：

在公共建筑能耗中，空调系统能耗约占建筑总能耗的40％，而制冷机房的能耗约占整个空调系统的60％。在制冷机房中，冷水机组的能耗远远高于其他设备的能耗，因此，制冷机房的节能优化运行尤为重要，提高冷水机组在制冷机房中的能效水平是建筑节能的关键举措。

不论是国际上还是我国现行国家标准和行业标准，对于冷水机组的能效均仅仅关注其名义工况下的效率和综合部分负荷性能系数iplv。而iplv代表的是平均单台机组的运行工况，不代表一个特有的工程安装实例。

为了切实反映冷水机组在特定项目中的实际能效水平，包括反映特定项目的气象条件、负荷特性、机组台数、运行时间等，制定冷水机组实际部分负荷性能系数的计算公式是十分有必要的，从而有利于针对具体项目有效地进行冷水机组选型。

技术实现要素：

为此，本发明为了克服上述现有技术存在的缺陷提供了一种设计阶段冷水机组实际部分负荷性能系数的测算方法，测算结果准确性高，既可以使设计单位对特定项目的冷水机组进行合理选型，也可为建设方进行冷水机组方案比选提供参考依据。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种设计阶段测算冷水机组实际部分负荷性能系数的方法，所述测算方法包括以下步骤：

步骤s1：借助模拟软件模拟计算运行冷水机组逐时制冷量li、冷凝器逐时进水温度ti、冷水机组逐时运行台数；

步骤s2：根据运行冷水机组额定制冷量q，计算运行冷水机组逐时部分负荷率ri；

步骤s3：根据ri将机组部分负荷率区间划分成4个负荷区间，分别为：区间α对应机组部分负荷率为87.5％～100％，区间β对应机组部分负荷率为62.5％～87.5％，区间γ对应机组部分负荷率为37.5％～62.5％，区间δ对应机组部分负荷率为12.5％～37.5％；

步骤s4：分别计算4个负荷区间内的累积部分负荷lα、lβ、lγ、lδ，分别计算4个负荷区间平均冷凝器进水温度tα、tβ、tγ、tδ，以及4个负荷区间的总累积部分负荷l；

步骤s5：根据lα、lβ、lγ、lδ以及l计算4个负荷区间的权重系数，分别为：

α＝lα÷l

β＝lβ÷l

γ＝lγ÷l

δ＝lδ÷l

步骤s6：根据tα、tβ、tγ、tδ以及α、β、γ、δ，可以推导出冷水机组实际部分负荷性能系数计算公式，为：

rplv＝α×a+β×b+γ×c+δ×d

其中：

a—机组部分负荷率为94％，且对应冷凝器进水温度为tα时的cop；

b—机组部分负荷率为75％，且对应冷凝器进水温度为tβ时的cop；

c—机组部分负荷率为50％，且对应冷凝器进水温度为tγ时的cop；

d—机组部分负荷率为25％，且对应冷凝器进水温度为tδ时的cop。

优选的：逐时冷水机组部分负荷率ri通过如下公式计算：

ri＝∑li÷∑q

其中，∑li为所有运行机组逐时制冷量之和，∑q为运行机组的总制冷量。

逐时冷水机组部分负荷率tα、tβ、tγ、tδ通过如下公式计算：

tj＝∑ti,j÷hj

其中，j＝α、β、γ、δ。∑ti,j为区间j的逐时冷凝器进水温度之和，hj为区间j的运行小时数。

4个负荷区间内的累积部分负荷lα、lβ、lγ、lδ以及4个负荷区间的总累积部分负荷l通过如下公式计算：

lj＝∑(li,j×hi,j)

l＝lα+lβ+lγ+lδ

其中，li,j为区间j内运行冷水机组逐时制冷量，hi,j为区间j对应机组逐时运行时间(即1小时)。

本发明的冷水机组实际部分负荷性能系数的测算方法以建筑的实际逐时负荷为依据，考虑了项目的实际运行情况、当地气象条件、负荷特性、机组多台运行、机组大小配置、运行时间等因素。

在确定冷水机组实际部分负荷性能系数rplv的计算公式时，参考美国ari550/590-98标准中给出的iplv计算思路，但是与该标准以额定工况为计算依据不同的是，本发明中机组的部分负荷率和冷凝器进水温度均是反映机组实际运行情况的。通过该公式计算的机组rplv更能反映该机组在特定项目中的实际部分负荷性能系数。

其次，美国ari550/590-98标准包括国内外所有的iplv测算方法均仅仅考虑单台机组的运行工况，本发明考虑了多台机组大小配置运行时的情况。本发明的测算方法能适应多种机组配置的工况，更具适用性和推广性。

另外，本发明rplv计算公式中对应的4个权重系数是指各个负荷区间内根据时间累积计算的累积负荷率，而不是简单的时间比例。由此得出的4个权重系数具有科学性和合理性。

综上，采用本发明的冷水机组实际部分负荷性能系数的测算方法，能够反映冷水机组在特定项目中的实际运行能效水平，既可以使设计单位对特定项目的冷水机组进行合理选型，也可为建设方进行冷水机组方案比选提供参考依据。

附图说明

图1为本发明中设计阶段冷水机组实际部分负荷性能系数的测算方法示意图；

图2为本发明中某实施例在实际工况下的模拟结果逐时输出图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

图1是本发明的一个实施例的冷水机组实际部分负荷性能系数的测算方法示意图。

本实施例制冷机房配置4台额定制冷量为4219kw和1台额定制冷量为2110kw的离心式冷水机组(总额定制冷量q为18986kw)，本实施例的测算方法包括以下步骤：

步骤s1：借助模拟软件计算得到运行冷水机组逐时制冷量li、冷凝器逐时进水温度ti、冷水机组逐时运行台数；结果如图2所示(注：图中“2大1小”指同时开启2台大机组和1台小机组，以此类推)。

步骤s2：根据运行冷水机组额定制冷量q，计算运行冷水机组逐时部分负荷率ri，为：

ri＝li÷q

步骤s3：根据ri将机组部分负荷率区间划分成4个负荷区间，分别为：区间α对应机组部分负荷率为87.5％～100％，区间β对应机组部分负荷率为62.5％～87.5％，区间γ对应机组部分负荷率为37.5％～62.5％，区间δ对应机组部分负荷率为12.5％～37.5％；

步骤s4：分别计算4个负荷区间内的累积部分负荷lα、lβ、lγ、lδ，分别计算4个负荷区间平均冷凝器进水温度tα、tβ、tγ、tδ，以及4个负荷区间的总累积部分负荷l；

步骤s5：根据lα、lβ、lγ、lδ以及l计算4个负荷区间的权重系数，分别为：

α＝lα÷l

β＝lβ÷l

γ＝lγ÷l

δ＝lδ÷l

步骤s6：根据tα、tβ、tγ、tδ以及α、β、γ、δ，可以推导出冷水机组实际部分负荷性能系数计算公式，为：

rplv＝α×a+β×b+γ×c+δ×d

其中：

a—机组部分负荷率为94％，且对应冷凝器进水温度为tα时的cop；

b—机组部分负荷率为75％，且对应冷凝器进水温度为tβ时的cop；

c—机组部分负荷率为50％，且对应冷凝器进水温度为tγ时的cop；

d—机组部分负荷率为25％，且对应冷凝器进水温度为tδ时的cop。

步骤s2中逐时冷水机组部分负荷率ri通过如下公式计算：

ri＝∑li÷∑q

其中，∑li为所有运行机组逐时制冷量之和，区间α第一个小时所有运行机组的制冷量之和为16.02kw；∑q为运行机组的总额定制冷量，该运行机组的总额定制冷量为2110kw；因此区间α第一个小时的所有运行冷水机组部分负荷率ri,α＝16.02kw÷2110kw＝0.76％。

步骤s4中区间α平均冷凝器进水温度tα通过如下公式计算：

tα＝∑ti,α÷hα＝(t1,α+t2,α+……+t459,α)÷(h1,α+h2,α+……+h459,α)＝

(27.86+28.22+……+25.69)÷459＝28.99℃

其中，∑ti,α为区间α的逐时冷凝器进水温度之和，hα为区间α的运行小时数。由此可得，tα为28.99℃。采用同样的方法可计算得到tβ、tγ、tδ，分别为28.84℃、27.77℃、26.31℃。

步骤s4中区间α内的累积部分负荷lα以及4个负荷区间的总累积部分负荷l通过如下公式计算：

lα＝∑(li,α×hi,α)＝l1,α×h1,α+l2,α×h2,α+……

+l459,α×h459,α＝10184.55×1+10340.14×1+……+1989.01×1＝4610254kw-hour

其中，li,α为区间α内运行冷水机组逐时制冷量，hi,α为区间α对应机组逐时运行时间(即1小时)。由此可得，lα为4610254kw-hour。采用同样的方法可计算得到lβ、lγ、lδ，分别为7622628kw-hour、824883.7kw-hour、101520kw-hour。因此，l＝lα+lβ+lγ+lδ＝4610254+7622628+824883.7+101520＝13159286kw-hour。

步骤s5中4个负荷区间的权重系数α、β、γ、δ通过如下公式计算：

α＝lα÷l＝4610254÷13159286＝0.35

β＝lβ÷l＝7622628÷13159286＝0.58

γ＝lγ÷l＝824883.7÷13159286＝0.062

δ＝lδ÷l＝101520÷13159286＝0.008

步骤s6中根据tα、tβ、tγ、tδ以及α、β、γ、δ推导出的冷水机组实际部分负荷性能系数计算公式如下：

rplv＝0.35a+0.58b+0.062c+0.008d

其中：

a—机组部分负荷率为94％，且对应冷凝器进水温度为28.99℃时的cop；

b—机组部分负荷率为75％，且对应冷凝器进水温度为28.84℃时的cop；

c—机组部分负荷率为50％，且对应冷凝器进水温度为27.77℃时的cop；

d—机组部分负荷率为25％，且对应冷凝器进水温度为26.31℃时的cop。

根据该案例的冷水机房安装运行后的实测数据，采用本发明的测算方法测算该案例的冷水机组在实际运行情况下的实际部分负荷性能系数计算公式，测算结果如下：

rplv＝0.3612a+0.5656b+0.06517c+0.008043d

其中：

a—机组部分负荷率为94％，且对应冷凝器进水温度为28.25℃时的cop；

b—机组部分负荷率为75％，且对应冷凝器进水温度为27.97℃时的cop；

c—机组部分负荷率为50％，且对应冷凝器进水温度为27.03℃时的cop；

d—机组部分负荷率为25％，且对应冷凝器进水温度为25.94℃时的cop。

采用本发明的测算方法，借助实际运行实测值测算的实际部分负荷性能系数计算公式对比借助模拟软件预测值测算的实际部分负荷性能系数计算公式，4个负荷区间的权重系数α、β、γ、δ的误差分别为3.11％、-2.37％、3.97％和4.25％，4个负荷区间平均冷凝器进水温度tα、tβ、tγ、tδ的误差分别为-2.55％、-3.02％、-2.66％和-1.41％，误差均在±5％以内。