中央空調系統能效分析及評價技術

王永生

摘 要：文章分析了中央空調系統的溫濕度指標、能效比模型和制冷系統能效比模型，基于上述指標和模型，構建了中央空調運行能效評價指標體系。基于風冷熱泵機組的運行特點，提出了熱泵機組的能效診斷方法。

關鍵詞：中央空調能效；能效比；能效診斷

中圖分類號：TU831.3 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）28-0046-02

引言

我國建筑能耗占全社會總能耗的30%左右，其中空調能耗又占整個建筑總能耗的60%左右，可見空調能耗占全社會能耗的比例已經接近20%，對其節能降耗意義極其重大。此外，空調也是基站、通信機房中的最大耗電設備之一，其能耗約占通信行業總能耗的45%。目前，我國公共建筑中在運的中央空調普遍存在選型隨意、調度方式落后、自動化水平低、運維水平低等問題，節能降耗潛力巨大。

1 中央空調運行原理

風冷熱泵機組是一種最常用的制冷/制熱主機，只需簡單配置就能夠在制冷和制熱工況之間轉換，在我國江蘇、浙江、江西等冬暖夏涼地區被廣泛使用。風冷熱泵機組采用強制流動空氣對熱泵機組進行風冷，和水冷機組相比，風冷熱泵機組省去了冷卻塔、冷卻水泵和管道等設備，不僅節省了建設和維護成本，還節省了冷切水系統的建設空間。風冷熱泵系統一般放置在建筑屋頂，提高了建筑利用率。研究[1-2]表明，負荷率、室外溫濕度、機組調度方式、供回水溫差等運行參數會對風冷熱泵機組的能效比EER（制冷量和耗電量之比）產生較大影響，具體如下：

1.1 機組負荷率與EER的關系

當機組負荷率在50%以下時，負荷率每下降10%，冷水機組的EER平均下降32%；當冷水機組負荷率在60%以上時，負荷率每上升10%，冷水機組 COP下降約2%。表明當機組處于50%～90%負荷率時，具有較高的性能。

1.2 供回水溫差與EER的關系

當機組的供回水溫差在5℃以下時，溫差每下降1℃，冷機EER平均降低0.5左右；當機組的冷凍水供回水溫差在5℃以上時，溫差每上升1℃，冷機EER平均降低0.2左右。低溫差的運行狀態將明顯加大機組能耗。

1.3 室外溫濕度與EER的關系

在冬季制熱期，室外溫度和濕度對熱泵機組性能影響很大，可能會造成機組能耗變大。當溫度低于-2℃時，制熱能效會明顯增大。當蒸發器表面溫度低于0℃且空氣濕度較大時，會發生結霜，使熱泵的供熱量下降，甚至運行工況惡化；尤其是當室外濕度大于75%時，結霜現象將非常明顯，進而造成制熱能耗變大。

2 能效模型及評價指標體系

依據國內外標準，建立用于中央空調能效分析模型如下：

2.1 能效比模型及指標

式中：EERs-系統能效比；Q-系統總制冷量，單位為kWh；ΣNi-各個子系統的電能消耗，包括冷水機組、風冷系統、末端設備等，單位為kWh。EERs是評價空調系統整體運行效率的最重要指標，該指標值越高，系統能效越高。

2.2 制冷系統能效比

式中：EERr-制冷系統能效比；ΣNj-制冷系統的主要設備的電能消耗，水冷機組包括冷水機組、冷卻水泵和冷卻塔，風冷機組包括冷水主機和風扇，單位為kWh。

基于上述能效指標，建立了如圖1所示的中央空調運行能效評價指標體系。

3 能效診斷方法

基于對風冷熱泵機組EER的關聯影響因素的分析，提出一種風冷熱泵機組的能效診斷方法，該方法能夠依據自動采集的機組運行參數，診斷出風冷熱泵型中央空調機組能效比偏低的可能原因，進而輔助管理人員做進一步的能效分析和空調機組調度，總體流程如圖2所示。

（1）生成風冷熱泵型中央空調機組的能效診斷輸入數據。

（2）若當前為夏季制冷期，計算機組能效比EER和能效比廠家夏季樣本進行對比，若差距大于15%，進行機組能效比報警，并判斷具體原因；若為冬季制熱期，則與廠家冬季樣本進行對比。

（3）依照圖中次序排查出可能造成能效比降級的原因之

后，則通過管理人員輔助進行能效診斷和空調機組控制。

4 結束語

本文提出的能效診斷方法能夠依據設備靜態參數以及自動采集的實時運行參數，計算反映設備能效水平的重要指標，進而診斷出用電設備能效偏低的可能原因，并輔助管理人員進行進一步的能效薄弱點現場確認、節能控制及節能改造。

參考文獻：

[1]馬一太，等.空調能效比發展趨勢的研究[J].制冷與空調，2007，7（3）：10-13.

[2]成建宏，等.制冷空調能效標準和節能政策措施的影響分析[J].制冷與空調，2010，10（6）：1-4.

[3]徐開輝.大型建筑中央空調系統節能改造探析[J].科技創新與應用，2016（34）：277.endprint