郭新想 于等春 李增林

(1.啟迪設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，江蘇 蘇州 215000； 2.蘇州中正工程檢測有限公司，江蘇 蘇州 215000)

多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)由于性能高，控制靈活等優(yōu)勢，大量大型公共建筑在規(guī)劃建設(shè)過程中即引入多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，大幅改善了人類的辦公、生活環(huán)境。近年來，隨著原有系統(tǒng)設(shè)備的老化和空調(diào)設(shè)備技術(shù)的不斷革新，大型公共建筑中央空調(diào)冷熱源系統(tǒng)改造升級(jí)工作逐漸成為物業(yè)運(yùn)維工作的重要組成部分。對(duì)中央空調(diào)冷熱源系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀開展客觀、準(zhǔn)確的性能檢測分析，業(yè)已成為一項(xiàng)確定改造項(xiàng)目立項(xiàng)、確保安全節(jié)能運(yùn)維必不可少的工作。

多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的現(xiàn)場安裝、調(diào)控及運(yùn)行環(huán)境與實(shí)驗(yàn)室有較大差異，故不能用實(shí)驗(yàn)室的測試結(jié)果表征設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行性能。因此，只有通過現(xiàn)場性能測試才能明確多聯(lián)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行性能。

空氣—水型熱泵通常采用水側(cè)量熱計(jì)法進(jìn)行現(xiàn)場測量，即直接測量產(chǎn)品的耗電量，并通過用戶側(cè)冷熱水的溫差和流量測量其制冷(熱)量，該方法原理簡單，可操作性強(qiáng)。但對(duì)于多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)，在實(shí)際測量時(shí)多采用室內(nèi)或室外側(cè)空氣焓差法，本文將探索多聯(lián)機(jī)空調(diào)現(xiàn)場測試方法，并對(duì)蘇州地區(qū)的一套多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場檢測，根據(jù)檢測結(jié)果評(píng)估空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行性能。

1 測試原理

圖1為多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行原理，性能現(xiàn)場檢測的核心在于獲得機(jī)組的制冷(熱)量和輸入能耗。輸入能耗可以通過電能表直接測量、電能質(zhì)量分析儀或鉗形電流表間接測量。制冷(熱)量可以通過室內(nèi)機(jī)換熱量、室外機(jī)換熱量采用空氣焓差法測量：現(xiàn)場測試室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)送回風(fēng)的干球溫度、濕球溫度和循環(huán)風(fēng)量，同步測試空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行電流、電壓和功率因數(shù)，通過制冷量或制熱量和輸入功率，計(jì)算出性能系數(shù)。

1)室內(nèi)機(jī)換熱量。設(shè)定溫度運(yùn)行工況下，分別對(duì)室內(nèi)機(jī)組的運(yùn)行風(fēng)量、空氣進(jìn)出口焓值進(jìn)行測量，通過式(1)計(jì)算室內(nèi)機(jī)制冷量。

(1)

其中，Qc為室內(nèi)機(jī)制冷量，kW；Houtc為室內(nèi)機(jī)送風(fēng)口空氣焓值，kJ/kg;Hinc為室內(nèi)機(jī)回風(fēng)口空氣焓值，kJ/kg;Lc為室內(nèi)機(jī)循環(huán)風(fēng)量，m3/h；ρ1為室內(nèi)機(jī)回風(fēng)口處空氣密度，kg/m3。

2)室外機(jī)換熱量。利用風(fēng)量罩對(duì)室外機(jī)各個(gè)壓縮機(jī)排風(fēng)量進(jìn)行測試，利用溫濕度傳感器測定外機(jī)進(jìn)風(fēng)、排風(fēng)溫濕度，通過式(2)計(jì)算室外機(jī)釋熱量。

(2)

其中，Qe為室外機(jī)釋熱量，kW；Houte為室外機(jī)排風(fēng)口空氣焓值，kJ/kg；Hine為室外機(jī)進(jìn)風(fēng)口空氣焓值，kJ/kg；Le為室外機(jī)循環(huán)風(fēng)量，m3/h；ρ2為室外機(jī)排風(fēng)口處空氣密度，kg/m3。

3)機(jī)組輸入功率。同步測試空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行電流、電壓和功率因數(shù)，通過式(3)計(jì)算機(jī)組輸入功率。

P=φUI

(3)

其中，P為機(jī)組輸入功率，kW；U為電壓，V；I為電流,A；φ為功率因數(shù)。

根據(jù)能量守恒定律，冷凝熱、制冷量和機(jī)組輸入功率滿足式(4)，根據(jù)該關(guān)系式驗(yàn)證制冷量、功耗和散熱量的正確性。

Qe=Qc+P

(4)

2 測試對(duì)象

蘇州某辦公大樓于2009年建成投入使用，空調(diào)系統(tǒng)形式為多聯(lián)機(jī)變頻系統(tǒng)。測試對(duì)象選擇一臺(tái)型號(hào)為RZP350PY1的雙壓縮機(jī)的多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)，連接兩臺(tái)室內(nèi)機(jī)。室外機(jī)放置于2層屋面，室內(nèi)機(jī)放置于1層會(huì)議室。測試時(shí)間選擇8月初室外平均氣溫高的天氣進(jìn)行。測試前，室外機(jī)和室內(nèi)機(jī)開機(jī)并穩(wěn)定運(yùn)行1 h以上，測試期間，室外平均溫度37.5 ℃，室內(nèi)溫度25 ℃。

3 測試過程

3.1 室內(nèi)側(cè)換熱量

溫濕度測試：室內(nèi)機(jī)形式為四面出風(fēng)嵌入式，四周為條形送風(fēng)口，中間為百葉回風(fēng)口。測試前采用紅外熱成像儀探索風(fēng)口溫度分布規(guī)律。從圖2可知，回風(fēng)口溫度范圍為22.9 ℃～24.9 ℃，送風(fēng)口溫度范圍為12.8 ℃～16.5 ℃，測點(diǎn)的布置位置對(duì)檢測結(jié)果影響較大，本次檢測分別在回風(fēng)口和送風(fēng)口的中點(diǎn)和端點(diǎn)設(shè)置溫濕度自記儀(見圖3)。

圖4與圖5為采用溫濕度自記儀在10 min的測試時(shí)段內(nèi)送回風(fēng)口的溫濕度數(shù)據(jù)變化，中點(diǎn)和端點(diǎn)的溫度偏差在5 ℃，相對(duì)濕度偏差在5.9%。在室內(nèi)溫度穩(wěn)定后，測試時(shí)段內(nèi)溫濕度的變化較小，溫度偏差在1.0 ℃左右，相對(duì)濕度在4%左右。

選擇測試時(shí)段內(nèi)的中點(diǎn)和端點(diǎn)的平均值作為室內(nèi)機(jī)送風(fēng)和回風(fēng)的溫濕度值。

風(fēng)量測試：空調(diào)風(fēng)口出的氣流比較復(fù)雜，相對(duì)于風(fēng)口風(fēng)速法，風(fēng)量罩能迅速準(zhǔn)確的測量風(fēng)口的平均通風(fēng)量。本次測試采用風(fēng)量罩(見圖6)，在測試時(shí)段內(nèi)測得室內(nèi)機(jī)的回風(fēng)口風(fēng)量為805 m3/h。

制冷量計(jì)算：根據(jù)送回風(fēng)空氣焓差和循環(huán)風(fēng)量，計(jì)算測試室內(nèi)機(jī)的制冷量為5.16 kW，見表1。

表1 測試室內(nèi)機(jī)制冷量計(jì)算表

3.2 室外側(cè)換熱量

溫濕度測試：分別在室外機(jī)的進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口的中點(diǎn)和端點(diǎn)設(shè)置溫濕度自記儀。因檢測環(huán)境于室外，探頭盡量布置在遮陰處避免陽光直曬，同時(shí)采用鋁箔包住探頭。

從表2可知，測試時(shí)段內(nèi)進(jìn)風(fēng)口溫度的變化較小，近似于室外空氣溫度，排風(fēng)口溫度波動(dòng)較大，溫度變化范圍為43.0 ℃～49.2 ℃。選擇測試時(shí)段內(nèi)的平均值作為室內(nèi)機(jī)送風(fēng)和回風(fēng)的溫濕度值?？照{(diào)室外機(jī)風(fēng)量與溫濕度測試現(xiàn)場圖見圖7。

表2 室外機(jī)進(jìn)排風(fēng)口溫濕度測試數(shù)據(jù)

風(fēng)量測試：本次測試采用風(fēng)量罩，在測試時(shí)段內(nèi)測得室外機(jī)的排風(fēng)口的風(fēng)量為1 650 m3/h。

冷凝量計(jì)算：根據(jù)送進(jìn)排風(fēng)空氣焓差和循環(huán)風(fēng)量，計(jì)算測試室外機(jī)的冷凝量為6.04 kW，見表3。

表3 測試室外機(jī)冷凝量計(jì)算表

3.3 機(jī)組輸入功率

采用鉗形電流表測試室外機(jī)三相輸入電流，選擇測試時(shí)段內(nèi)的平均值8.94 A作為機(jī)組電流值，在穩(wěn)定情況下，電壓為220 V，功率因數(shù)0.75，見表4。

表4 室外機(jī)輸入電流測試數(shù)據(jù) A

4 測試結(jié)果及評(píng)估

表5 測試結(jié)果

根據(jù)JGJ 174—2010多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范中對(duì)多聯(lián)機(jī)性能參數(shù)的規(guī)定：名義制冷量大于8.4 kW的多聯(lián)機(jī)的制冷綜合性能系數(shù)的最低值應(yīng)為3.10。另根據(jù)大金空調(diào)RZP350PY額定制冷工況下性能系數(shù)為3.24，本次測試對(duì)象的COP為2.33，低于標(biāo)準(zhǔn)要求值，機(jī)組投入運(yùn)行10年以上，空調(diào)性能有所下降。

5 結(jié)語

空氣焓差法主要用于空氣—空氣型熱泵的現(xiàn)場測試，其主要優(yōu)點(diǎn)是需要測試的參數(shù)較少，但在實(shí)際測試中存在的問題是風(fēng)量以及進(jìn)、出風(fēng)截面的溫濕度測試精度難以保障。其主要原因是：換熱器進(jìn)、出風(fēng)截面特別是出風(fēng)截面的溫濕度和風(fēng)速分布極不均勻。

由于采用了風(fēng)量罩，避免了測試過程中漏風(fēng)、漏熱的問題，風(fēng)量測試的準(zhǔn)確度較高，且采用多組溫濕度測點(diǎn)，減小了因溫濕度不均勻帶來的誤差，因此該方法的準(zhǔn)確性較高。

室內(nèi)焓差法和室外焓差法測試出的制冷量存在偏差，可以用于互相校核測試數(shù)據(jù)，在偏差允許范圍內(nèi)，采用室內(nèi)焓差法測試的制冷量作為計(jì)算依據(jù)。

輸入功率的測試在條件允許情況下，采用電能表或電能質(zhì)量分析儀，可以獲得完整的輸入功率或電流、電壓和功率因數(shù)數(shù)值，僅采用電流表，輸入功率存在偏差。

空氣焓差法可以作為多聯(lián)機(jī)空調(diào)性能的現(xiàn)場檢測評(píng)估的方法，其測試數(shù)值可以作為評(píng)估空調(diào)實(shí)際性能的基本判定依據(jù)。