[发明专利]一种基于动态能效参数评估中央空调冷水主机能耗的方法

权利要求书

1.一种基于动态能效参数评估中央空调冷水主机能耗的方法，其特征在于，所述方法包括：

确定影响中央空调冷水主机能效的动态能效参数，将中央空调冷水主机系统分为冷水主机、变频水泵、冷却塔风机、新风回风系统四部分，分别基于动态能效参数构建能耗模型；

以冷水主机组能耗为目标，从冷凝温度、蒸发温度与冷却水供水温度三个方面构建冷水主机动态能效参数评价体系；

以变频水泵性能评价为目标，从水泵的效率、变速装置效率与电机效率三个方面构建变频水泵动态能效参数评价体系；

以冷却塔风机能耗为目标，从环境参量、设备参数、运行工况三个层次构建冷却塔风机能效动态参数评价体系；

以新风回风系统能耗为目标，从环境参量、设备参数、运行工况三个层次构建新风回风系统能效动态参数评价体系；

基于冷水主机动态能效参数评价体系、变频水泵动态能效参数评价体系、冷却塔风机能效动态参数评价体系、新风回风系统能效动态参数评价体系评估待运行中央空调冷水主机能耗；

所述以冷水主机组能耗为目标，从冷凝温度、蒸发温度与冷却水供水温度三个方面构建冷水主机动态能效参数评价体系是指，基于冷冻水进水温度、冷却水进水温度与机组负荷，使用二次回归进行参数识别，建立冷水主机动态能效参数评价体系，具体包括如下：

(21)确定冷水主机动态能效参数评价体系指标，包括：冷凝温度、蒸发温度与冷却水供水温度三个方面；

(22)确定冷凝参数、蒸发温度与冷却水供水温度三个方面的具体动态参数；

其中冷凝温度受冷却水进水温度影响，蒸发温度与冷却水供水温度有关，基于冷冻水供水温度、冷却水进水温度以及机组负荷的能耗模型：

PWR_ch,i为第i台冷水机组的能耗(单位KW)；Tcwj,i为第i台机组的冷却水进水温度(单位℃)；T_chws,i为第i台机组的冷冻水供水温度(单位℃)；Q_e,i为第i台冷水机组的负荷(单位KW)；a_0,i﹑a_1,i﹑a_2,i﹑a_3,i﹑a_4,i﹑a_5,i为能耗模型系数；

(23)使用二次回归进行参数识别，建立冷水主机动态能效参数评价体系；

利用二次完全回归函数对冷水机组进行参数拟合，得到冷水机组的数学模型为：

转换为：

所述以变频水泵性能评价为目标，从水泵的效率、变速装置效率与电机效率三个方面构建变频水泵动态能效参数评价体系包括：

基于水泵的输入功率、水泵扬程、水泵效率、电机效率、变速装置效率、水泵流量，通过二次多项式拟合得到冷冻水泵与冷却水泵下的变频水泵动态能效参数评价体系；

所述以变频水泵性能评价为目标，从水泵的效率、变速装置效率与电机效率三个方面构建变频水泵动态能效参数评价体系包括：

确定变频水泵性能评价指标，包括水泵的效率、变速装置效率与电机效率三个方面；

确定水泵效率、变速装置效率与电机效率的具体动态参数：

水泵的初始输出功率如下：

式中，N₀为水泵的初始输入功率，ρ为水的密度，g为重力加速度，H为扬程，Q为流量；

基于电机效率和变速装置效率下的水泵装置的输入功率为：

N＝N₀/(η_pη_mη_f)＝HQ/(367η_pη_mη_f) (5)

式中，N为电机效率和变速装置效率下的水泵装置的输入功率，η_p为水泵的效率，η_m为电机效率，η_f为变速装备的效率；

电机效率和变频器效率由以下经验公式计算得到：

η_m＝0.94187×(1-e^-9.04k) (6)

η_f＝0.5087+1.283k-1.42k²+0.5834k³ (7)

其中，k为变速比，即水泵变频后所对应的转速与原转速的比值；

将水泵的能耗简化为流量的单值函数，把各点的功率拟合为流量的二次多项式，得到冷冻水泵和冷却水泵的变流量能耗模型如下：

其中，G_e,i为第i台冰冻水泵的流量，b_0,i﹑b_1,i﹑b_2,i为冰冻水泵模型系数，Gc,i为第i台冷却水泵的流量，c_0,i﹑c_1,i﹑c_2,i为冷却水泵模型系数；

使用二次回归进行参数识别，建立变频水泵动态能效参数评价体系：

用二次完全回归函数对冷冻水泵与冷却水泵进行参数拟合，得到冷冻水泵与冷却水泵的参数模型为:

所述以冷却塔风机能耗为目标，从环境参量、设备参数、运行工况三个层次构建冷却塔风机能效动态参数评价体系包括：

基于冷却塔风机额定功率、冷却塔风机运行功率、冷却塔额定风量、冷却塔风机实际运行空气流量，通过热力学参数辨识得到基于二次线性回归的冷却塔风机能耗评价体系；

所述以冷却塔风机能耗为目标，从环境参量、设备参数、运行工况三个层次构建冷却塔风机能效动态参数评价体系包括：

构建冷却塔风机能效动态参数评价体系，包括环境参量、设备参数、运行工况三个层次；

确定环境参量、设备参数、运行工况三个层次的具体动态参数，计算变速冷却塔风机的功耗：

式中，PWR_f,i为第i台冷却塔风机的实际功率，PWR_f,nom为冷却塔风机的额定功率，F_a,i为第i台冷却塔风机实际运行空气流量，F_a,nom为冷却塔风机的额定风量，e_j为模型拟合系数，j＝1，2···k，k＝2或3；

通过热力学参数辨识得到基于二次线性回归的冷却塔风机能效动态参数评价体系：

用二次完全回归函数对冷却风塔进行参数拟合，得到冷却风塔的参数模型为：

所述以新风回风系统能耗为目标，从环境参量、设备参数、运行工况三个层次构建新风回风系统能效动态参数评价体系包括：

基于室内人数、新风机组风量、回风机组风量、新风回风机组额定功率，构建新风回风系统能效动态参数评价体系；

所述以新风回风系统能耗为目标，从环境参量、设备参数、运行工况三个层次构建新风回风系统能效动态参数评价体系包括：

从环境参量、设备参数、运行工况三个层次构建新风回风系统能效动态参数评价体系；

确定环境参量、设备参数、运行工况的具体动态参数：

由室内人员数量确定空调机组的新风量，设定室内人数为N，满足室内卫生要求所需的人均新风量为G，空调机组新风量V_f为：

V_f＝G·N (15)

将新风机的能耗表达式简化为f₁＝k_fV_f，则新风机组的能耗模型为：

f₁＝k_fGN (16)

式中k_f为新风机组运行能耗系数；

设V_R为回风量，当空调机组的新回风比k_e＝V_f/V_R时，回风机组的能耗模型为：

f₂＝k_RGN/K_e (17)

式中k_R为回风机组运行能耗系数；

使用二次回归进行参数识别，建立新风回风系统能效动态参数评价体系：

将新风机功耗和回风机功耗统一到空调机组上，并对空调机组功耗与其送风量的关系进行拟合，得出简化的组合式空调机组能耗模型的数学表述如下：

式中，P_k,i为第i台空调机组功耗，V_a,i为第i台空调机组的送风量。