謝鴻璽，謝添璽，謝寶剛，包繼虎，趙宗彬，朱豐雷

模塊式冷水機組不同控制邏輯下的IPLV值測試比較

謝鴻璽1，謝添璽2，謝寶剛1，包繼虎1，趙宗彬1，朱豐雷1

（1.合肥通用機械研究院，安徽合肥 230031；2.天津大學，天津 300072）

冷水機組的IPLV是通過測試基于規(guī)定工況下的部分負荷性能系數(shù)值計算得來的。隨著技術(shù)的進步，目前由多臺機組構(gòu)成的大容量模塊式冷水機組越來越多，其整機的IPLV值與各模塊單元的容量以及各模塊的運行控制邏輯密切相關(guān)。本文對比測試了由兩臺相同容量單元組成一臺大容量模塊機組在不同控制策略時的IPLV值，發(fā)現(xiàn)控制策略對IPLV值的影響顯著。對于由2臺額定制冷量為100kW機組構(gòu)成的200kW模塊式冷水機組而言，采用不同的控制策略進行測試時，水冷式冷水機組的最小IPLV值為5.32、最大IPLV值為6.73；風冷式冷水機組的最小IPLV值為3.39、最大IPLV值為3.83，蒸發(fā)冷卻式冷水機組的最小IPLV值為4.49、最大IPLV值為5.39。上述測試數(shù)據(jù)為產(chǎn)品控制策略的研發(fā)提出了有益的參考。

模塊式冷水機組；綜合部分負荷性能系數(shù)；控制邏輯；性能系數(shù)

1 前言

模塊式冷水機組是由幾個標準模塊單元并聯(lián)組合而成的，各個模塊單元可以各自獨立運行并互為備用，當空調(diào)負荷發(fā)生變化時，模塊式冷水機組通過開啟或關(guān)閉運行模塊單元的數(shù)量使整機輸出冷量與所需冷負荷匹配，在低空調(diào)負荷下能有效避免大型冷水機組“大馬拉小車”的使用狀態(tài)，能使制冷系統(tǒng)高效節(jié)能的運行；且具有安裝運輸方便，某一單元停機維護不影響其它單元正常運行，可靠性高等優(yōu)勢，因此模塊式冷水機組被廣泛應(yīng)用［1］。

綜合部分負荷性能系數(shù)（IPLV）是用一個單一數(shù)值表示的空氣調(diào)節(jié)用冷水機組的部分負荷效率指標，基于規(guī)定的IPLV工況下機組部分負荷的性能系數(shù)值，按機組在特定負荷下運行時間的加權(quán)因素，通過下式計算獲得［2］：

IPLV=2.3%×A+41.5%×B+46.1%×C+10.1%×D（1）

式中A——100%負荷時的性能系數(shù)COP

B——75%負荷時的性能系數(shù)COP

C——50%負荷時的性能系數(shù)COP

D——25%負荷時的性能系數(shù)COP

在GB19577-2015《冷水機組能效限定值及能效等級》中規(guī)定，冷水機組能效限定值和節(jié)能評價值要使冷水機組COP和IPLV均達到相應(yīng)的標準值［3］。對于模塊式冷水機組來講，COP是指機組在名義工況下滿負荷運行時制冷量與制冷消耗功率的比值，每臺機組有其確定的COP值。但IPLV值會隨著主機的不同控制邏輯，模塊單元不同運行狀態(tài)的組合有所差異。什么樣的控制邏輯運行的模塊單元組合的IPLV值較高，本文通過舉例測試不同控制邏輯的模塊式水冷冷水機組、模塊式風冷冷水機組、模塊式蒸發(fā)冷卻式冷水機組的IPLV值進行比較。

2 冷水機組IPLV的測試方法

冷水機組按其冷卻方式不同，可以分為水冷式冷水機組、風冷式冷水機組、蒸發(fā)冷卻式冷水機組。冷水機組IPLV值是通過測試式（1）中不同部分負荷的性能系數(shù)計算得來的。而制冷量的測試均按照GB/T10870的規(guī)定［4］，蒸發(fā)器側(cè)采用液體載冷劑法進行試驗測定和計算。不同的是水冷式冷水機組冷凝器側(cè)需采用機組熱平衡法對制冷量進行校核試驗，風冷式和蒸發(fā)冷卻式冷水機組的冷凝器側(cè)采用GB/T17758中空氣焓差法中的室內(nèi)空調(diào)裝置使其達到放熱側(cè)環(huán)境溫度條件。

機組的制冷量Qc的計算式：

式中Qc——機組的制冷量，W

C——平均溫度下水的比熱容，J/（kg·℃）

qm——蒸發(fā)器側(cè)水流量，kg/s

t1，t2——蒸發(fā)器進水、出水溫度，℃

機組的性能系數(shù)COP計算式：

式中N0——機組制冷消耗總電功率

從GB/T18430.1-2007《蒸氣壓縮循環(huán)冷水（熱泵）機組第1部分：工業(yè)或商業(yè)用及類似用途的冷水（熱泵）機組》和JB/T12323-2015《蒸氣壓縮循環(huán)蒸發(fā)冷卻式冷水（熱泵）機組》可以看出，綜合部分負荷性能系數(shù)是在表1規(guī)定的工況下，測試機組部分負荷性能系數(shù)計算得到［5，6］。

表1 冷水機組部分負荷工況

在IPLV測試部分負荷工況時，還需對表1的規(guī)定工況按GB/T18430.1-2007附錄C進行模擬水側(cè)污垢系數(shù)進行修正。對于蒸發(fā)器側(cè)，3種冷卻形式的冷水機組均需按計算出模擬水側(cè)污垢系數(shù)的修正溫差從蒸發(fā)器冷水出水溫度中減去，冷凝器側(cè)只有水冷式冷水機組須加到冷凝器冷卻水進水溫度，以此來模擬增加水側(cè)污垢后對機組運行工況的影響來測試機組的性能，對于風冷式和蒸發(fā)冷卻式冷水機組的冷凝器側(cè)無需修正。

3 冷水機組IPLV的試驗

本文分別對選定的3臺模塊式冷水機組IPLV進行單模塊獨立測試，水冷式、風冷式和蒸發(fā)冷卻式冷水機組均選用相同容量，單臺額定制冷量為100kW的2臺樣機組合成相應(yīng)的模塊式冷水機組，整機的額定制冷量為200kW。各樣機測試均在測試范圍為10～240kW的綜合焓差實驗室進行試驗，試驗測試結(jié)果如表2所示。

表2 3種冷卻方式單模塊冷水機組部分負荷測試結(jié)果

4 不同控制邏輯的模塊式冷水機組的IPLV值

對于模塊式冷水機組的IPLV值來講，測試IPLV各部分負荷工況根據(jù)主控單元機組的不同控制邏輯有多種組合。模塊式冷水機組整機C的100%負荷由2臺單元的100%負荷組成；整機C的75%負荷可以由主控單元A的100%和模塊單元B的50%組成，也可以由主控單元A的75%和模塊單元的75%組成；整機C的50%負荷可以由主控單元A的100%和模塊單元B的0%負荷組成，也可以由主控單元A的50%和模塊單元的50%組成；整機C的25%負荷可以由主控單元A的50%和模塊單元B的0%負荷組成，也可以由主控單元A的25%和模塊單元的25%組成。由兩單元組成的模塊機組根據(jù)主機的不同控制邏輯，會有8種IPLV的測試結(jié)果，以前邊所選機型測試結(jié)果為例，整機不同IPLV值計算結(jié)果見表3。

表3 3種冷卻方式不同部分負荷組合下模塊冷水機組IPLV值

從表3可以看出，對于2臺相同型號冷水機組組成的模塊式冷水機組，因其運行時的控制邏輯不同得到的IPLV測試部分負荷組合不同。對于模塊冷水式冷水機組最小IPLV值為5.32，最大IPLV值為6.73；模塊風冷式冷水機組最小IPLV值為3.39，最大IPLV值為3.83；模塊蒸發(fā)冷卻式冷水機組最小IPLV值為4.49，最大IPLV值為5.39。相同的設(shè)備配置，因運行控制邏輯不同，導致IPLV值存在較大差別。也間接反映出模塊式冷水機組在產(chǎn)生相同制冷量的情況下，所消耗的電功率存在較大差別。

5 結(jié)語

模塊式冷水機組在較多項目中因其自身優(yōu)點被廣泛使用，其IPLV值的大小體現(xiàn)了機組運行能效的高低。模塊式冷水機組的IPLV值一般認為因其模塊單元確定后而是一固定參數(shù)，其實不然。經(jīng)過測試2臺相同容量單元組成的模塊式冷水機組整機的IPLV值，可以發(fā)現(xiàn)其不僅取決各模塊單元的性能，而整機的控制邏輯也在很大程度上影響機組的IPLV值。因此，優(yōu)化控制邏輯，根據(jù)各模塊單元自身的性能特性，使模塊式冷水機組整機高效運行，是提高模塊式機組IPLV的一個重要方向。

［1］史敏，何亞峰，鐘瑜.中美兩國冷水機組標準的IPLV評價體系差異性分析［J］.制冷學報，2015，36（6）：111-118.

［2］楊碩，馮圣紅.關(guān)于冷水機組綜合部分負荷系數(shù)的研究［J］.建筑節(jié)能，2015，43（5）：38-40.

［3］樓諍，郁文紅，楊昭.模塊式冷水機組的選型分析.制冷與空調(diào)［J］.2004，4（1）：80-82

［4］《冷水機組能效限定值及能效等級》：GB19577-2015［S］.

［5］李小燕，程斌，鐘志鋒，等.小型HFC-32冷水（熱泵）機組的性能試驗研究［J］.2016，44（6）：81-84.

［6］蒸氣壓縮循環(huán)冷水（熱泵）機組性能試驗方法：GB/T10870—2014［S］.

Comparison of IPLV in Different Control Logic of Modular Chillers

XIE Hong-xi1，XIE Tian-xi2，XIE Bao-gang1，BAO Ji-hu1，ZHAO Zong-bin1，ZHU Feng-lei1
（1.Hefei General Machinery Research Institute，Hefei 230031，China；2.Tianjin University，Tianjin 300072，China）

The IPLV of the chiller is calculated by testing the partial load performance factor based on the specified operating conditions.With the progress of technology，the current multi-unit composed of large-capacity modular chillers more and more，The IPLV value of the whole machine is closely related to the capacity of each module unit and the operation control logic of each module.This paper compares the IPLV values of two large capacity modules by two identical capacity units at different control strategies，It was found that the control strategy had a significant effect on the IPLV value.For the 200 kW modular chillers consisting of two rated cooling capacities of 100 kW units，the minimum IPLV value of the water-cooled chiller is 5.32 and the maximum IPLV is 6.73 when using different control strategies.Air-cooled cold water The minimum IPLV of the unit is 3.39，the maximum IPLV is 3.83，the minimum IPLV of the evaporative chiller is 4.49，and the maximum IPLV is 5.39.The above test data for the product control strategy for the development of a useful reference.

modular chillers；IPLV；control logic；COP

TH12；TH137

A

10.3969/j.issn.1005-0329.2017.11.016

1005-0329（2017）11-0084-03

2017-03-13

2017-06-12

合肥通用機械研究院青年科技基金資助項目（2013010644）

謝鴻璽（1985-），男，碩士研究生，工程師，從事制冷設(shè)備性能的研究與檢測工作，通訊地址：230031安徽合肥市長江西路888號合肥通用機械研究院，E-m ail：xiehongxi008@163.com。