劉書薈 印 慧 謝珺上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院

冷水機(jī)組運(yùn)行性能檢測(cè)及評(píng)價(jià)探討

劉書薈 印 慧 謝珺
上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院

冷水機(jī)組是集中空調(diào)系統(tǒng)的關(guān)鍵能耗設(shè)備，其運(yùn)行性能直接關(guān)系到空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際能耗。因受到諸多因素的影響，冷水機(jī)組運(yùn)行工況往往偏離名義工況，其性能的檢測(cè)與評(píng)價(jià)與名義工況不同。梳理匯總了相關(guān)研究和標(biāo)準(zhǔn)情況，對(duì)冷水機(jī)組運(yùn)行性能檢測(cè)和評(píng)價(jià)進(jìn)行了探討。

冷水機(jī)組；運(yùn)行性能；檢測(cè)；評(píng)價(jià)

冷水機(jī)組是集中空調(diào)系統(tǒng)的關(guān)鍵能耗設(shè)備，能耗通常約占空調(diào)系統(tǒng)50%[1]，其性能的高低直接影響空調(diào)系統(tǒng)的能耗水平，在確定其性能高低的過程中，選用合理的檢測(cè)方法及相應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是至關(guān)重要的。當(dāng)前對(duì)冷水機(jī)組的運(yùn)行性能進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)價(jià)，主要是用于節(jié)能評(píng)價(jià)，或是對(duì)冷水機(jī)組、制冷系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)的季節(jié)/全年運(yùn)行能效評(píng)價(jià)，通過該檢測(cè)和評(píng)價(jià)，對(duì)比機(jī)組實(shí)際運(yùn)行能效水平高低，確定節(jié)能量；或是試圖尋找機(jī)組或系統(tǒng)運(yùn)行的能效最高點(diǎn)，從而提出改進(jìn)運(yùn)行管理、優(yōu)化控制系統(tǒng)的節(jié)能建議和技術(shù)措施。

對(duì)于冷水機(jī)組的性能檢測(cè)及評(píng)價(jià)，可以分為兩類，一為名義工況下的性能檢測(cè)及評(píng)價(jià)，即在規(guī)定工況下檢測(cè)其性能系數(shù)（Coef f icient of Per formance，COP）和綜合部分負(fù)荷性能系數(shù)( Integrated Par t Load Value，IPLV)，通過與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)值比較，確定其性能水平；二為運(yùn)行工況下的性能檢測(cè)及評(píng)價(jià)，即在機(jī)組實(shí)際運(yùn)行工況下檢測(cè)其性能系數(shù)，通過一定的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)機(jī)組的運(yùn)行性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。目前，上述第一種性能檢測(cè)及評(píng)價(jià)均有完善的檢測(cè)及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參照?qǐng)?zhí)行，第二種評(píng)價(jià)因影響因素較多，評(píng)價(jià)相對(duì)復(fù)雜，國(guó)內(nèi)尚未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

1 相關(guān)研究現(xiàn)狀

近年來國(guó)內(nèi)對(duì)上述問題的相關(guān)研究主要集中在兩個(gè)方面，一是冷水機(jī)組的季節(jié)運(yùn)行性能的評(píng)價(jià)，二是關(guān)于IPLV的應(yīng)用討論，代表性觀點(diǎn)如下：

蔡宏武等在文獻(xiàn)中指出：對(duì)冷水機(jī)組的節(jié)能診斷不能只看COP一個(gè)指標(biāo)，而是應(yīng)該綜合考慮內(nèi)部效率(DCOP)和外部效率(ICOP)，以及蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、冷凝器換熱溫差、冷卻水溫差、冷卻塔換熱溫差、室外濕球溫度等多個(gè)指標(biāo)[2]。劉衛(wèi)東提出了一種通過IPLV對(duì)樓宇內(nèi)使用的冷水機(jī)組季節(jié)運(yùn)行性能進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法，根據(jù)歷年的氣象數(shù)據(jù)和同區(qū)域類似樓宇的負(fù)荷需求數(shù)據(jù)，計(jì)算出推薦的測(cè)試工況，并測(cè)試出相應(yīng)4個(gè)工況點(diǎn)的機(jī)組性能，從而結(jié)合樓宇負(fù)荷和電費(fèi)價(jià)格計(jì)算出實(shí)際的電費(fèi)情況[3]。吳成斌等提出了季節(jié)部分負(fù)荷性能系數(shù)SPLV，該性能指標(biāo)沿用了IPLV的測(cè)試工況點(diǎn)、部分負(fù)荷性能系數(shù)（A,B,C,D）和加權(quán)系數(shù)（a,b,c,d）[4]。

劉新民在文獻(xiàn)[5]中指出，額定工況下的COP或IPLV不能用來進(jìn)行節(jié)能的定量評(píng)價(jià)，不能采用IPLV數(shù)值預(yù)測(cè)一臺(tái)冷水機(jī)組在任何特定工程與運(yùn)行條件下的全年能耗[5]。楊碩等認(rèn)為IPLV適合對(duì)單臺(tái)機(jī)組部分負(fù)荷進(jìn)行評(píng)價(jià)，無法估算建筑物的能耗[6]。王碧玲等提出IPLV指標(biāo)是一個(gè)評(píng)價(jià)單臺(tái)冷水機(jī)組部分負(fù)荷性能的綜合指標(biāo)，并不是冷水機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行能效，只適用于評(píng)價(jià)單臺(tái)冷水機(jī)組在標(biāo)準(zhǔn)工況下部分負(fù)荷性能[1]。

對(duì)于冷水機(jī)組運(yùn)行性能的研究主要集中在評(píng)價(jià)方法上，基于COP和IPLV的定義和適用范圍展開研究。因工況不同，名義工況下的COP和IPLV不能直接用于冷水機(jī)組運(yùn)行性能的評(píng)價(jià)，這與筆者提出的將名義工況下的評(píng)價(jià)與運(yùn)行性能評(píng)價(jià)進(jìn)行區(qū)分的觀點(diǎn)是一致的。

2 現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中冷水機(jī)組運(yùn)行性能檢測(cè)和評(píng)價(jià)情況

現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中有較多涉及到對(duì)冷水機(jī)組運(yùn)行性能檢測(cè)和評(píng)價(jià)的內(nèi)容，但各有不同，主要有以下相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

JGJ/T 177-2009《公共建筑節(jié)能檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)冷水（熱泵）機(jī)組運(yùn)行性能檢測(cè)中機(jī)組負(fù)荷、冷水及冷卻水等參數(shù)作出了詳細(xì)規(guī)定；同時(shí)該標(biāo)準(zhǔn)明確，檢測(cè)工況下冷水（熱泵）機(jī)組的實(shí)際性能系數(shù)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50189-2005第5.4.5的規(guī)定時(shí)為合格[7]。GB 50189-2005《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中的相應(yīng)判定標(biāo)準(zhǔn)為額定制冷工況和規(guī)定條件下性能系數(shù)（COP）的限定值，分別對(duì)應(yīng)GB 19577-2004《冷水機(jī)組能效限定值及能源效率等級(jí)》中3、4、5能效等級(jí)的限定數(shù)值[8][9]。

JGJ/T 260-2011《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)工程檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》提出了檢測(cè)的部分要求，但未明確冷水機(jī)組的檢測(cè)工況要求，也未提出性能系數(shù)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[10]。

GB/T 50801-2013《可再生能源建筑應(yīng)用工程評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)地源熱泵機(jī)組的性能測(cè)試要求宜在機(jī)組的負(fù)荷達(dá)到機(jī)組額定值的80%以上進(jìn)行，其評(píng)價(jià)采用地源熱泵系統(tǒng)能效比進(jìn)行評(píng)價(jià)，不單獨(dú)對(duì)熱泵機(jī)組進(jìn)行評(píng)價(jià)[11]。

DG/TJ 08-2162-2015上海市工程建設(shè)規(guī)范《可再生能源建筑應(yīng)用測(cè)試評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)地源熱泵機(jī)組的性能測(cè)試工況要求：宜在機(jī)組負(fù)荷達(dá)到機(jī)組額定值的80%以上進(jìn)行。并對(duì)偏離名義工況的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行修正：在制冷工況下，地源側(cè)出水溫度實(shí)測(cè)值偏離規(guī)定溫度（28℃）時(shí)，應(yīng)對(duì)制冷能效比進(jìn)行修正，地埋管出水溫度高于32℃，不修正制冷能效比[12]。

檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)是冷水機(jī)組運(yùn)行性能檢測(cè)和評(píng)價(jià)的依據(jù)，根據(jù)上述對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的梳理，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)行檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于冷水機(jī)組檢測(cè)評(píng)價(jià)的內(nèi)容不完全一致，這就會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)評(píng)價(jià)結(jié)果的差異，這也是直接影響冷水機(jī)組運(yùn)行性能節(jié)能評(píng)價(jià)中的主要問題。

3 冷水機(jī)組運(yùn)行性能檢測(cè)評(píng)價(jià)探討

冷水機(jī)組的運(yùn)行性能除了受自身因素的影響外，還受其運(yùn)行條件的影響，如機(jī)組負(fù)荷、冷水溫度、冷卻水溫度、冷水流量等，其檢測(cè)和評(píng)價(jià)與名義工況下的性能檢測(cè)與評(píng)價(jià)有著很大區(qū)別。偏離名義工況下的性能系數(shù)測(cè)試結(jié)果與名義工況下的性能系數(shù)限值或能效等級(jí)不能直接進(jìn)行對(duì)比評(píng)價(jià)，應(yīng)考慮運(yùn)行工況下的負(fù)荷、冷卻水溫度、冷水溫度、流量等參數(shù)偏離情況。

因冷水機(jī)組的自身特性，其承擔(dān)的負(fù)荷會(huì)直接影響其運(yùn)行性能，負(fù)荷的變化導(dǎo)致運(yùn)行工況對(duì)名義工況的偏離，檢測(cè)中應(yīng)考慮該因素對(duì)性能系數(shù)的影響。通常情況下，高負(fù)荷率段冷水機(jī)組的效率也更高，這也是各檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中提出負(fù)荷率宜高于其額定值的80%的原因，這就要求檢測(cè)中應(yīng)注意被測(cè)機(jī)組實(shí)際承擔(dān)的負(fù)荷，尤其對(duì)于多臺(tái)冷水機(jī)組組成的冷源系統(tǒng)，系統(tǒng)負(fù)荷高并不表示每臺(tái)機(jī)組承擔(dān)的負(fù)荷在同一水平。隨著臺(tái)數(shù)的增多，每臺(tái)冷水機(jī)組會(huì)更多地在高負(fù)荷段運(yùn)行，但是，不論選用幾臺(tái)冷水機(jī)組，優(yōu)先運(yùn)行的冷水機(jī)組還是會(huì)有很長(zhǎng)時(shí)間處于低負(fù)荷率工況下運(yùn)行[1]。

除了負(fù)荷之外，冷卻水溫度直接影響機(jī)組的冷凝溫度，從而影響機(jī)組的性能，理論和試驗(yàn)均表明，在其他參數(shù)不變的情況下，冷卻水溫度的下降會(huì)提升機(jī)組的性能系數(shù)，且影響較為明顯。劉東等通過檢測(cè)提出，當(dāng)冷水機(jī)組進(jìn)口冷卻水溫升高時(shí)，COP減小，每升高1℃，COP大約降低2.9%。冷水出口水溫升高時(shí)，COP會(huì)有一定程度的增加，每升高1℃，COP大約增加1.4%[13]。從上述文獻(xiàn)來看，與冷水溫度變化相比，冷卻水進(jìn)水溫度對(duì)機(jī)組性能的影響更大。如DG/TJ 08-2162-2015《可再生能源建筑應(yīng)用測(cè)試評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)機(jī)組的負(fù)荷作出了基本規(guī)定，同時(shí)考慮了運(yùn)行工況中地源側(cè)出水溫度的偏離，并對(duì)其進(jìn)行修正，使檢測(cè)結(jié)果具有可比性。

此外，與實(shí)驗(yàn)室性能檢測(cè)不同的是，冷水機(jī)組運(yùn)行性能的檢測(cè)中因檢測(cè)儀器的精度、檢測(cè)位置的選取、運(yùn)行工況的變化、機(jī)組熱損失等因素的影響，應(yīng)特別注意檢測(cè)數(shù)據(jù)的有效性，對(duì)于水冷式冷水機(jī)組，應(yīng)進(jìn)行校核檢測(cè)（一般采用熱平衡法），并控制校核檢測(cè)的結(jié)果與主要檢測(cè)結(jié)果的偏差在一定范圍內(nèi)，以驗(yàn)證數(shù)據(jù)的有效性。

結(jié)合各文獻(xiàn)研究情況及筆者檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為冷水機(jī)組運(yùn)行性能檢測(cè)中應(yīng)至少檢測(cè)以下參數(shù)：室外干球溫度、冷水進(jìn)出水溫度及流量、冷卻水進(jìn)出水溫度及流量、機(jī)組電力消耗。檢測(cè)期間，機(jī)組的負(fù)荷應(yīng)達(dá)到額定負(fù)荷的80%以上，并分別計(jì)算主要檢測(cè)和校核檢測(cè)的制冷量，兩者之間的偏差不應(yīng)大于10%，如兩者偏差超出上述范圍，應(yīng)重新進(jìn)行檢測(cè)。基于上述條件下的檢測(cè)，對(duì)于機(jī)組運(yùn)行性能的評(píng)價(jià)應(yīng)對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行修正，以使其具有可比性。

4 檢測(cè)實(shí)例

上海某辦公建筑配置的一臺(tái)螺桿式冷水機(jī)組，用作建筑內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)的冷源，機(jī)組額定輸入功率376 kW，額定制冷量為2 043 kW。檢測(cè)持續(xù)時(shí)間為60 min，各參數(shù)檢測(cè)結(jié)果如下：

表1 某建筑螺桿式冷水機(jī)組檢測(cè)數(shù)據(jù)

從上述數(shù)據(jù)可以看到，機(jī)組的運(yùn)行負(fù)荷較高，檢測(cè)制冷量與額定制冷量非常接近，從主要檢測(cè)和校核檢測(cè)的制冷量來看，其偏差為4.22%，說明該檢測(cè)數(shù)據(jù)可信。參照DG/TJ 08-2162-2015《可再生能源建筑應(yīng)用測(cè)試評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中的修正對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行修正后，該機(jī)組的性能系數(shù)為5.32，未修正的性能系數(shù)為5.18（均以兩次檢測(cè)的平均數(shù)據(jù)計(jì)算）?？梢钥吹剑瑑烧叩牟钪凳禽^為明顯的。進(jìn)行修正的重要意義在于，考慮了運(yùn)行性能檢測(cè)中的主要影響因素，通過修正將該因素的影響降低，使得該特定工況下的檢測(cè)結(jié)果具有可比性，對(duì)于機(jī)組的節(jié)能評(píng)價(jià)、節(jié)能量的計(jì)算等具有重要的實(shí)際意義。

5 結(jié)語(yǔ)

與名義工況下的檢測(cè)與評(píng)價(jià)不同，運(yùn)行工況下的冷水機(jī)組性能受諸多因素的影響，不能直接采用名義工況下的COP或IPLV對(duì)機(jī)組性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。應(yīng)考慮機(jī)組承擔(dān)的負(fù)荷、冷卻水溫度等對(duì)性能的影響，對(duì)于水冷式機(jī)組進(jìn)行校核檢測(cè)，并將檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，使其具有可比性，才能對(duì)不同場(chǎng)合應(yīng)用的機(jī)組進(jìn)行比較，評(píng)價(jià)其節(jié)能運(yùn)行情況。

[1]王碧玲，鄒 瑜，孫德宇，等。冷水機(jī)組IPLV指標(biāo)應(yīng)用分析[J]。建筑科學(xué)，2015，31(10)：57-61。

[2] 蔡宏武，魏慶芃。冷水機(jī)組運(yùn)行性能評(píng)價(jià)及節(jié)能診斷[J]。暖通空調(diào)，2008，38: 106-111。

[3] 劉衛(wèi)東?；趯?shí)際測(cè)試工況的冷水機(jī)組季節(jié)運(yùn)行性能評(píng)估[J]。制冷與空調(diào)，2016，16（9）：26-30。

[4] 吳成斌，石文星，李先庭。一種冷水機(jī)組季節(jié)性能評(píng)價(jià)新指標(biāo)與多臺(tái)機(jī)組聯(lián)合運(yùn)行性能評(píng)價(jià)[J]。暖通空調(diào)，2012，42(8)：9-16。

[5]劉新民。關(guān)于IPLV與冷水機(jī)組季節(jié)運(yùn)行性能的討論[J]。制冷與空調(diào)，2014，14(12)：63-65.

[6]楊 碩，馮圣紅。關(guān)于冷水機(jī)組綜合部分負(fù)荷系數(shù)的研究[J]。建筑節(jié)能，2015，43(5)：38-40。[7]公共建筑節(jié)能檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn):JGJ/T177-2009[S]。

[8] GB 50189-2005 公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S]。

[9] GB 19577-2004 冷水機(jī)組能效限定值及能源效率等級(jí)[S].。

[10] JGJ/T 260-2011 采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)工程檢測(cè)技術(shù)規(guī)程[S]。

[11] GB/T 50801-2013 可再生能源建筑應(yīng)用工程評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[S]。

[12] DG/TJ 08-2162-2015 可再生能源建筑應(yīng)用測(cè)試評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[S]。

[13]劉 東，劉傳聚，胡稚鴻。浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)能源中心大型水冷冷水機(jī)組的節(jié)能運(yùn)行模式分析[J]。流體機(jī)械，2011，29（11）：39-42。

節(jié)能信息與動(dòng)態(tài)

黃浦區(qū)開展北京東路地區(qū)慢行交通示范段研究

近日，黃浦區(qū)發(fā)改委聯(lián)合美國(guó)能源基金會(huì)啟動(dòng)北京東路地區(qū)慢行交通示范段研究。區(qū)發(fā)改委、美國(guó)能源基金會(huì)、丹麥蓋爾建筑設(shè)計(jì)事務(wù)所和區(qū)市政署實(shí)地考察了該地區(qū)慢行交通現(xiàn)狀，并召開座談會(huì)專題研討設(shè)計(jì)方案。參會(huì)專家結(jié)合地區(qū)轉(zhuǎn)型發(fā)展要求，對(duì)慢行交通規(guī)劃及示范段建設(shè)進(jìn)行了充分溝通。下一步，將選取北京東路地區(qū)的臺(tái)灣路開展慢行交通樣板示范段設(shè)計(jì)，并對(duì)區(qū)域慢行系統(tǒng)整體規(guī)劃提出思路。

（鮑林?。?/p>

澳洲發(fā)明將水蒸汽轉(zhuǎn)化為氫燃料的“太陽(yáng)能涂料”

日前，澳大利亞研究人員開發(fā)出一種將空氣中的水蒸汽轉(zhuǎn)化為氫燃料的“太陽(yáng)能涂料”。這種涂料的關(guān)鍵是一種新開發(fā)的類似于硅膠的化合物。該化合物被稱為合成硫化鉬，可用作半導(dǎo)體，引發(fā)水分子分解成氫和氧，基于這一特性，研究團(tuán)隊(duì)將該化合物與二氧化鈦顆?；旌弦孕纬赡芪仗?yáng)光、產(chǎn)生氫能的涂料。據(jù)介紹，二氧化鈦是已廣泛用于墻面涂料中的白色顏料。因此，該成果有很大的優(yōu)勢(shì)，不需要清潔或過濾水來供給系統(tǒng)，任何空氣中有水蒸汽的地方，甚至遠(yuǎn)離水域的偏遠(yuǎn)地區(qū)均可產(chǎn)生氫燃料。

（中國(guó)化工）

Study on Operation Perform ance Detection and Evaluation of Chiller Plant

Liu Shuhui Yin Hui Xie Jun
Shanghai Qual ity Supervision and Inspection Technology Research Institution

Chiller plan is the key energy consum ption equipment of central air-conditioning system, whose performance is key to actual energy consum ption of air-conditioning system. Due to many factors influence, chiller plan operation condition is deviated from nom inal working condition, which means its performance detection and evaluation is different to those of nom inal working condition. The author introduces re lated research and standards and carries out discussion over operation perform ance detection and evaluation of chiller plant.

Chiller Plant, Operation Performance, Detection, Evaluation

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2017.07.007

劉書薈：女，1983-，工程師，主要從事空調(diào)系統(tǒng)的檢測(cè)咨詢工作。