[发明专利]以水冷式机组为冷源的空调系统运行能耗的基准能耗法

摘要

本发明是一种以水冷式机组为冷源的空调系统运行能耗的基准能耗法。其中以水冷冷水机组为冷源的集中空调系统包括有室内空气环路、冷冻水环路、制冷剂环路、冷却水环路和室外排热环路5个连续的子环路，每个子环路包括有换热设备和耗能设备，各子环路之间分别以末端冷却盘管、蒸发器、冷凝器和冷却塔4种换热设备为能流联系的桥梁，使得空调系统各子系统的能流紧密联系在一起，各环路既互相独立，又通过中间的换热设备联系起来。每个环路都需要消耗能量来独立运行。本发明为定量分析系统的节能潜力，提供了比较的基准，可以定量分析出各耗能、动力设备单位流量耗功率的变化及为提供单位冷量各环路流体流量的变化对能耗强度的影响量。

主权项

一种以水冷式机组为冷源的空调系统运行能耗的基准能耗法,其中以水冷冷水机组为冷源的集中空调系统包括有室内空气环路、冷冻水环路、制冷剂环路、冷却水环路和室外排热环路5个连续的子环路，每个子环路包括有换热设备和耗能设备，各子环路之间分别以末端冷却盘管、蒸发器、冷凝器和冷却塔4种换热设备为能流联系的桥梁，使得空调系统各子系统的能流紧密联系在一起，各环路既互相独立，又通过中间的换热设备联系起来，每个环路都需要消耗能量来独立运行，其特征在于基准能耗法包括有如下内容：整个中央空调系统的耗能量C_HVAC，就是各个环路耗能量C_i之和，则有：C_HVAC＝C_MF+C_LD+C_YS+C_LQ+C_TF    (1)其中，C_MF是末端空气环路风机的能耗；C_LD是冷冻水泵的能耗；C_YS、C_LQ、C_TF分别为压缩机、冷却水泵、冷却塔风机的能耗；为空调区域提供单位冷量，整个空调系统所消耗的能源量,即能耗强度E(kw/kw冷量)为：$\begin{array}{c}E=\frac{C_{HVAC}}{Q}=\frac{C_{MF}+C_{LD}+C_{YS}+C_{LQ}+C_{TF}}{Q}\\ =\frac{C_{MF}}{L_{MF}}\·\frac{L_{MF}}{Q}+\frac{C_{LD}}{L_{LD}}\·\frac{L_{LD}}{Q}+\frac{C_{YS}}{L_{YS}}\·\frac{L_{YS}}{Q}+\frac{C_{LQ}}{L_{LQ}}\·\frac{L_{LQ}}{Q}+\frac{C_{TF}}{L_{TF}}\·\frac{L_{TF}}{Q}\\ =\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\left(e_i{p}_i\right)\end{array}---\left(2\right)$其中，Q为空调区域的冷负荷，kw；L_i为各个环路流体流量，m³/h；e_i为环路i的主要耗能动力设备单位流体流量的耗功率，对于压缩机、风机、水泵，分别指单位制冷剂流量、单位风量和单位水量的耗功率，kw/(m³/h)；p_i指为了为空调区域提供单位冷量，流经环路i的主要耗能动力设备的流体流量,m³/h；由于实际工程中，流经压缩机的制冷剂流量不好实时监测，对制冷剂环路，人们更习惯用COP值来表示制冷机组的能耗水平，为此将公式(2)变形为：$\begin{array}{c}E=\frac{C_{HVAC}}{Q}=\frac{C_{MF}+C_{LD}+C_{YS}+C_{LQ}+C_{TF}}{Q}\\ =\frac{C_{MF}}{L_{MF}}\·\frac{L_{MF}}{Q}+\frac{C_{LD}}{L_{LD}}\·\frac{L_{LD}}{Q}+\frac{C_{YS}}{Q_{ZF}}\·\frac{Q_{ZF}}{Q}+\frac{C_{LQ}}{L_{LQ}}\·\frac{L_{LQ}}{Q}+\frac{C_{TF}}{L_{TF}}\·\frac{L_{TF}}{Q}\\ =\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\left(e_i{p}_i\right)\end{array}---\left(3\right)$公式(3)中的e_i,对水泵或风机，仍为单位流体流量的耗功率：e_i＝C_i/L_i   (4)对压缩机，则为单位制冷量的耗功率：$e_i=\frac{C_{YS}}{Q_{ZF}}=\frac{1}{COP}---\left(5\right)$其中，Q_ZF为制冷机的制冷负荷，可通过热平衡，利用蒸发器冷冻水侧的冷量得出；公式(3)中的p_i，对水泵或风机，仍是为空调区域提供单位冷量，流经水泵或风机的流体流量：p_i＝L_i/Q   (6)对制冷剂环路，指为空调区域提供单位冷量，制冷机的制冷量，简称为冷机制冷负荷比：$p_i=\frac{Q_{ZF}}{Q}---\left(7\right)$(e_ip_i)指为空调区域提供单位冷量，环路i的耗能量，kw/kw；若能确定出各环路的基准能耗，实际能耗与基准能耗对比，就可以确定出各环路节能的潜力，规定基准能耗中各物理量多加一下角标“0”以表示与实际能耗的区别；各环路中，各耗能、动力设备的e、p的变化对能耗强度的影响量，计算公式为：$\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}E=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}(e_i{p}_i-e_{0i}{p}_{0i})=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}(e_i{p}_i-e_{0i}{p}_i+e_{0i}{p}_i-e_{0i}{p}_{0i})\\ =\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{p}_i(e_i-e_{0i})+\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{e}_{0i}(p_i-p_{0i})\end{array}---\left(8\right)$式(8)右端第一项是各耗能、动力设备e的变化对能耗强度的影响量；第二项是p的变化对能耗强度的影响量。