一种基于空调负荷模拟的冷机建模方法及模型应用与流程

本发明涉及空调冷站设计的，具体而言，涉及一种基于空调负荷模拟的冷机建模方法及模型应用。

背景技术：

1、建筑碳排放是城乡建设领域碳排放的重点，占社会总体碳排放50％以上。从全球范围来看，建筑用能占一次能源消耗的20％-40％，某些发达地区甚至高达45％。暖通空调系统是建筑中的重要用能系统，在建筑用能中的比例能够占到50％～65％，其中制冷站作为其中的核心，其能耗又占到空调系统总能耗的65％～75％左右，而空调系统的能效系数是衡量空调系统是否节能的重要指标。

2、目前中国的制冷站运行能效还有很大的提升空间，存在着巨大的节能减排潜力。中国目前大量低效冷站存在的原因，一方面是由于机房群控技术及运维管理水平相对落后，但更重要的原因在于冷站设计及设备选型过于保守，造成设计与实际脱节，从而使得核心设备不能运行在设计工况点而脱离高效区间。现有的一般的设计思路仅考虑暖通空调设计标准中的设计工况点，根据单个设计工况点计算出全年负荷需求，乘以安全系数确定冷源总容量，然后按照设计师经验选择冷机台数及容量。稍微更全面的设计会在设计工况的基础上，选择4-5个典型工况进行设计(一般会选择20％、40％、60％、80％、100％几个负荷计算点)，根据设计师经验选择几种冷机台数及容量，计算全年能耗。而这种设计思路存在如下几个问题：1、现有技术往往不是以后期节能运维为出发点，因此进行选型计算的基础往往是单点或几个典型工况点，很少能够涵盖全年大部分时间的运行工况，从而使得设备选型不能更好的契合运行需求。2、现有技术往往根据经验直接给出选型，对于不同类型、不同型号的设备搭配缺少深入分析。3、现有技术为了保证安全性，往往在最终取较高的安全系数，造成大量建筑存在较高的设备冗余，设备常年不用而带来资源浪费。

3、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的第一目的在于提供一种基于空调负荷模拟的冷机建模方法，通过该冷机建模方法计算最终的选项结果更加贴近项目的个性化需求，从而使得投运后设备能够运行在高效的区间内。

2、本发明的第二目的在于提供一种基于空调负荷模拟的冷机模型的应用。

3、本发明的第三目的在于提供一种冷站的全生命周期总成本的计算建模方法。

4、为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于空调负荷模拟的冷机建模方法，包括如下步骤：

5、s1、根据冷站总供冷量q、额定制冷量和冷机电耗wc计算得到负荷率plr和冷机实际性能系数cop，公式如下：

6、

7、s2、利用冷机冷冻水出水温度tc，out、冷机冷却水出水温度tco，out来确定蒸发温度te、冷凝温度tc和两器温差dt，公式如下：

8、te＝tc，out-1.5；

9、tc＝tco，out＋2；

10、dt＝tc－te；

11、s3、通过蒸发温度te和冷凝温度tc计算得到理想制冷系数icop，公式如下：

12、

13、s4、利用冷机实际性能系数cop和理想制冷系数icop计算得到热力完善度dcop；公式如下：

14、

15、s5、对热力完善度dcop进行多项式拟合得到所述的冷机建模，拟合公式如下：

16、dcop＝a×plr2+b×plr×dt+c×dt2+d×plr×+e×dt＋f，

17、其中，a～f为拟合系数。

18、进一步的，所述步骤s2中的冷机冷却水出水温度tco，out是由湿球温度计算得到，公式如下：

19、

20、除此之外，本发明还提供了一种基于空调负荷模拟的冷机模型的应用，将所述模型应用于冷站的全生命周期总成本的计算。

21、除此之外，本发明还提供了一种冷站的全生命周期总成本的计算建模方法，包括如下步骤：

22、s1、计算每个负荷点的冷机电耗wc，即根据拟合后的dcop计算得到冷机实际性能系数cop，再由冷机实际性能系数cop得到冷机电耗wc，公式如下：

23、cop＝dcop×icop；

24、s2、计算每个负荷点的输配系统电耗，包括冷冻泵电耗wckw、冷却泵电耗wcwp、冷却塔电耗wct；

25、s3、计算逐时冷站总电耗w，根据逐时冷站总电耗w计算逐时电费c，公式如下：

26、w＝wc+wchw+wcwp+wct；

27、c＝w×p；其中，p为逐时电价；

28、s4、将全年逐时电费c累加得到全年总电费，利用全年总电费和冷站初投资得到冷站的全生命周期总成本c，模型的最终输出如下：

29、

30、其中，i为项目投运后的i年；ci为第i年的全年总电费；r为折现率；v为项目总投资。

31、进一步的，所述步骤s2中的冷冻泵电耗wckw、冷却泵电耗wcwp和冷却塔电耗wct分别由冷冻泵输配系数wtfckw、冷却泵输配系数wtfcwp和冷却塔输配系数wtfct计算得到，公式如下：

32、

33、

34、

35、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

36、1、通过本发明的冷机建模方法和冷站的全生命周期总成本的计算建模方法，可以获得更加实际运行工况的能耗数据，使得最终的选项结果更加贴近项目的个性化需求，从而使得投运后设备能够运行在高效的区间内；

37、2、摒弃层层增加安全系数的做法，分析项目真实需求的基础上给出较为经济的设备配置。

38、3、通过综合考虑初投资与运行费用，既避免了一味追求高效、又避免了一味追求降低建设成本，从而达到契合业主需求的平衡效果。

技术特征：

1.一种基于空调负荷模拟的冷机建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于空调负荷模拟的冷机建模方法，其特征在于，所述步骤s2中的冷机冷却水出水温度tco，out是由湿球温度计算得到，公式如下：

3.一种基于空调负荷模拟的冷机模型的应用，其特征在于，将所述模型应用于冷站的全生命周期总成本的计算。

4.一种冷站的全生命周期总成本的计算建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的全生命周期总成本的计算建模方法，其特征在于，

技术总结
本发明涉及空调冷站设计的技术领域，具体而言，涉及一种基于空调负荷模拟的冷机建模方法及模型应用。该建模方法包括如下步骤：根据冷站总供冷量Q、额定制冷量和冷机电耗W<subgt;c</subgt;计算得到负荷率PLR和冷机实际性能系数COP；利用冷机冷冻水出水温度T<subgt;c，out</subgt;、冷机冷却水出水温度T<subgt;co，out</subgt;来确定蒸发温度T<subgt;e</subgt;、冷凝温度T<subgt;c</subgt;和两器温差DT；通过蒸发温度T<subgt;e</subgt;和冷凝温度T<subgt;c</subgt;计算得到理想制冷系数ICOP；利用冷机实际性能系数COP和理想制冷系数ICOP计算得到热力完善度DCOP；对热力完善度DCOP进行多项式拟合得到所述的冷机建模。通过本发明的建模方法计算最终的选项结果更加贴近项目的个性化需求，从而使得投运后设备能够运行在高效的区间内。

技术研发人员：郝志刚,何材,任宇林,吴序,陈小龙
受保护的技术使用者：中建-大成建筑有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13