水冷冷水机组ＩＰＬＶ试验方法的探讨 王文治，彭飞，朱丰雷 （合肥通用机械研究院，安徽合肥２３００３１） 摘要：阐述了依据国家标准ＧＢ／Ｔ１８４３０．１—２ｏ０７ｋ￣Ｋ冷冷水机组ＩＰＬｖ数值的目的和意义，着眼于 水冷冷水机组性能试验方法基本原理，对检测过程中的误区和影响因素进行分析，为保证测量准确性提 供参考。 关键词：ＩＰＬｖ；ＣＯＰ； 污垢系数 ＤＯＩ：１０．３９６９５．ＩＳＳＮ．２０９５—３４２９．２０１３．０３．０１３ 中图分类号：ＴＵ８３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：２０９５—３４２９（２０１ ３）０３—００４９－０３ Ｉｓｓｕｅ ｆｏｒ Ｔｅｓｔｉｎｇ ＩＰＬＶ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｃｈｉｌｌｉｎｇ Ｐａｃｋａｇｅｓ ＷＡＮＧ Ｗｅｎ—ｚｈｉ，ＰＥＮＧ Ｆｅｉ， ＺＨＵ Ｆｅｎｇ－ｌｅｉ （Ｈｅｆｅｉ ＧｅｎｅｒａｌＭａｃｈｉｎｅｒｙＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈｅｆｅｉ ２３００３１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｈｏｗｓ ｔｈｅ ｍｅａｎｉｎｇ ａｎｄ ｐｕｒｐｏｓｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ＩＰＬＶ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｃｈｉｌｌｉｎｇ ｐａｃｋａｇｅｓ ｏｎ ＧＢ／Ｔ１８４３０．１—２００７．ｆｏｃｕｓｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｔｅｓｔ ｆｏｒ ｗａｒｔｅｒ ｃｈｉｌｌｉｎｇ ｐａｃｋａｇｅｓ，ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｅｒｒｏｒｓ ａｎｄ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｓｔ，ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｔｈｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｔｏ ｍａｋｅ ｓｕｒｅ ａｃｃｕｒａｔｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＩＰＬＶ；ＣＯＰ；ｆｏｕｌｉｎｇｆａｃｔｏｒ ０ 引言 随着国家环境保护的收紧、碳排放的控制，以 及冷水机组能效标准ＧＢ １９５７７—２００４的执行，在此形 势下，冷水机组能效逐步提高，机型更加细分。一是容 本的考虑；另一方面，由于强制性能效标准ＧＢ １９５７７— ２００４中采用了ＣＯＰ，因此，厂商倾向于采用ＣＯＰ。但是 为了更好地评价机组运行的实际全年能耗水平，采用 是比较合理的［１］，另外，ＧＢ １９５７７的修订倾向采纳 ＡＳＨＲＡＥ关于冷水机组能效评价的两种方式［２１。所有这 些情况都突显了ＩＰＬＶ在评价冷水机组能效方面的重 要性，因此，如何正确的认识和准确的测试和计算冷水 机组的ＩＰＬＶ也就显得尤为重要了，下文对 法进行了探讨。 试验方 量向超大型发展，有些厂商已生产出容量１０ ０００ｋＷ左 右的机型；二是向小型化发展，如制冷量５００ｋＷ以下 的，采用高转速、磁悬浮轴承；三是半封闭机组与开式 机组相互竞争，都采取了各种措施优化设计，促进了能 效的大幅提高。由于机型、市场的更加细分，采用什么 样的方式来作为比较区分冷水机组优劣的平台，是制 冷空调行业需要思考的重大课题。 １ Ｉ ＰＬＶ的背景及其计算方法［３Ｉ４】 由于冷水机组在额定工况下的运行时间占总运行 目前，冷水机组标准ＧＢ／Ｔ １８４３０．１－２００７中虽同时 有Ｃ０聊 两种能效评价要求，一方面，厂商出于成 时间的比例较小，大部分时间都是在偏离额定工况的 作者简介：王文治（１９８３一），男，沈阳人，本科，助理工程师，从事制冷设备检测工作。 蝴 Ｉ ４９ 情况下运行；采用单一的ＣＯ尸考核已无法反映机组在 热恶化，且随着强化换热技术的应用，污垢热阻对传热 过程的影响更加明显，因此在测试过程中，要预期这种 影响。 全年运行的实际情况。针对机组使用情况的变化，各国 的产品标准均采用了多点测试评价的方法用于产品的 能效评价。因此，ＩＰＬＶ的计算要从建筑（功能和负荷特 性）的角度来看待冷水机组，要考虑当地气象参数、建 筑负荷特性及冷水机组的负荷特性的适应性。 根据文献［３］、［４］的分析，将我国划分成４个气候 区，根据典型公共建筑模型，统计出我国ｌ９个典型城市 城市空调供冷负荷及各负荷段机组运行小时数，得出４ 个负荷点的部分负荷权重，再与这４个负荷点的ｃＤＰ进 行加权得到一个单一的数值来评价冷水机组的部分负 荷性能系数，即综合部分负荷性能系数（ＩＰＬＶ），如公 式（１）： ＩＰＬＶ＝２＿３％Ｘ ＋４１．５％Ｘｆｌ＋４６．１％Ｘ ＋１０．１％Ｘ６ （１） 国标ＧＢ／Ｔ１８４３０．１—２００７中定义机组蒸发器的水侧 污垢系数为０．Ｏ１８ｍ ・℃／ｋｗ，冷凝器的水侧污垢系数为 ０．０４４ｍｚ・ｃｃ，ｋｗ。而水侧污垢系数增加对机组性能的影 响是与换热器的类型、结构、换热管的数量和强化形式 有关。根据ＧＢ／Ｔ１８４３０．１－２００７附录ｃ的计算要求编制 Ｅｘｃｅｌ计算表格，分别得到蒸发器和冷凝器的修正温差 和 。在试验时，按照表２的操作工况进行试验。 表２部分负荷试验工况 式中 一１００％负荷时的性能系数ＣＯＰ，ｋｗ／ｋｗ； 一７５％负荷时的性能系数ＣＯＰ，ｋＷ／ｋＷ； 注：Ｑ一机组的名义制冷量，ｋＷ； 一蒸发器的水侧修正温差，℃ Ｙ一５０％负荷时的性能系数ＣＯＰ，ｋＷ／ｋＷ； ６—２５％负荷时的性能系数ＣＯＰ，ｋＷ／ｋＷ。 冷凝器的水侧修正温差，℃。 ２ ＩＰＬＶ试验条件的的确定 ２．１仪器仪表要求 一其中，蒸发器出水温度和冷凝器进水温度的采集 偏差控制在±Ｏ＿３ＣＣ以内，蒸发器和冷凝器的水流量偏 差控制在±５％以内。 ２．３试验数据有效性确认 般地，水冷冷水机组制冷量的主要检测方法为 液体载冷剂法，即以此作为最终测得的冷量值，校核检 测方法多为机组热平衡法ｌ ５＿。为保证实验结果的准确性， 必须选择满足精度要求的仪器仪表，具体见表１。 表１仪器仪表精度 按照上述方法，测量计算得到的机组制冷量要与 校核冷量进行比较，也就是负荷率分别为１００％、７５％、 ５０％、２５％时热平衡偏差Ｂ（％）应为： 。－５＿（０．０７ ｘ Ｆ）＋…８…３３．３ ） （２） 式中Ｄ 一满负荷时进出水温差，℃； Ｆ一设定的负荷率，％。 试验计算四个额定负荷点的热平衡偏差应分别在 公式（２）的偏差范围内，测试数据才有效。对于不同满 负荷温差，不同负荷率的热平衡偏差要求按照公式（２） 计算如图１所示。 此外，在仪器仪表与测试设备连接方面要做到正 确安装，如测量水温，温度探头要深入管道中心，流场 上游要有混流装置，以使测得的温度能反映整个流体 的温度；对于采用井式测温度的，还要采用易导热的薄 壁金属套管，内注导热填充剂，保证有足够的热响应速 ３准确测试ｃｏＰ－￣ｎ／ＰＬ 对于可以连续卸载的冷水机组，如果实测的各负 荷点制冷量在名义制冷量的±２％以内，则４个额定负 度。电源电压的测量点，要尽可能接近机组附近，以最 小化线路损失导致功率测量的偏差影响等。 ２．２模拟水侧污垢系数的修正温差 荷点实测的ｃ０阿以直接代人公式（１）来计算胱 ； 对于可以卸载到２５％以下，但不能恰好在额定部 分负荷点的±２％以内的冷水机组，应采用内插法计算 ３个额定负荷点的ＣＯＰ（１００％负荷除外），如例１。 随着机组投入使用，换热表面产生的污垢会使传 ５。Ｉ 媾 ： 加 ＼ ＼ ｍ ５ ０ ＼、、 ｌ 一满负荷温差为３℃ 据来计算剩下的额定部分负荷点的 ＣＯＰ。对于上述后２种情形得到的ＣＯＰ， ＼＼ 、、～Ｉ 一满负荷温差为５℃ ｊ 一满负荷温差为８℃ ５ ０ ５７ ７ ６＼堡 Ｌ 可以用于公式（１）来计算 —～～～ ，如例２。 ＼—～Ｉ 、—～ 、～ ～——～ 、—～ — ～ ｈ— ～—～— — ——妪 衰减系数 ，用以模拟由于机组不 ———～～ ———～ 蕞 ＝ ｒ— ～ ＝—－１ 能卸载到最小负荷时，造成压缩机循环 启停导致的能效下降。计算表达为： ２０ ２５ ３０ ３５ ４０ ４５ ５０ ５５ ６Ｏ ６５ ７０ ７５ ８０ ８５ ９０ ９５ １００ ｃｏ ｃ机组部分负荷百分数／％ 图１ 机组部分负荷百分数与热平衡偏差曲线 Ｄ。Ｐｍ （３） 式中Ｑ 一实测制冷量，ｋＷ； 尸ｍ一实测输人总功率，ｋＷ； 一３．１ 例１ 衰减系数，由公式（４）和（５） 计算。 （４） １台具有７个能级的名义制冷量为８４０ｋＷ机组的测 试数据，见表３。 表３例１测试数据 ＣＤ＝（一０．１３・ＬＦ）＋Ｉ．１３ 三 咒 式中 Ｆ一负荷系数； ＬＤ一表２中规定的相应负荷数； Ｑ见一满负荷制冷量，ｋＷ； Ｑ尼一部分负荷制冷量，ｋＷ。 ３．２例２ １台具有２个能级的名义制冷１２０ｋＷ机组的测试数 据，见表５。 表５例２的测试数据 襄４内插额定负荷点对应的ＣＯＰ 额定负荷点 １００％ 由表３的数据，通过 内插法得到额定负荷点 ＣＯＰ。ｋＷ／ｋＷ ４．８８ ７５％ ５Ｏ％ ２５％ ６．Ｏ５ ６．９９ ６．８７ 对应的ＣＯＰ，见表４，将内 插过程绘制成曲线，如图 ２所示。 对于机组的最小负 荷不能卸载到２５％、５０％ 在例２中，测试点１是机组在满 ．‘．～ ．－ 一 —一 ■一 ■ 负荷条件下运行参数，测试点２、３ 和４是在机组最小负荷条件下的运 行参数。额定７５％负荷点，可以通过 、、１ ＼ ＼１ 内插得到，ＣＯＰ７５％＝５．８３；额定５０％和 ２５％负荷点，可通过上述公式（３）得 ● 到，Ｃ ＝１．０３６，ＣＯＰ￣ｏ＝６．８０；ＣＤ２５％ ＝１．０８４，Ｃ０ ５％＝７．０６。 ０ ２５ ５０ ７５ １００ 机组负荷百分数／％ 图２额定负荷点∞Ｐ内插 ４结语 测量水冷冷水机组的ＩＰＬＶ，事 前要了解机组两器的详细参数，计算好模拟水侧污垢 （下转第５６页） 或７５％的，则可以通过内插法计算相应的额定部分负 荷点的ＣＯＰ，同时通过衰减系数和最小负荷的测试数 总第ｌ５１期第３４卷Ｉｌ ５ ｌ Ｎ ／２０ １３ 期ｏ．３总第 第卷柴油锅炉：柴油热值以ｌＯ１００ｋｃａｌ／ｋｇ（１ １．７４ｋＷｈ／ｋｇ） 表６节能改造节能量分析 计算，锅炉效率以８５％计算，柴油价以８．５元／ｋｇｊ，－ｔ－。则单 位制热量能耗费：８．５／１ １．７４／０．８５＝０．８５２元／ｋＷｈ。 冷水机组：原有冷水机组标称制冷效率为４．０，冷 水泵、冷却水泵、冷却塔作为机组附件，用电量大约为 机组的４０％。则单位制冷量能耗费：０．８０／１／４．０ Ｘ １＋０．４０）＝０．２８元／ｋＷｈ。 风冷热泵机组及冷热回收热水机组：标称制热效 率为３．８，考虑到化霜因素，冬季效率以３．８ Ｘ ０．８５＝３．２３ 计；冬季极端低温效率以３．８ Ｘ ０．７＝２．６６计；标称制冷效 率为３．５。循环泵作为机组附件，冬夏季用电量大约为机 组的３０％。则单位制冷／热量能耗费：０．８０／１／３．２３ Ｘ （１＋０．３０）＝０．３２２元／ｋＷｈ（冬季制热）；０．８０／１／２．６６ Ｘ （１＋０．３０）＝０．３９ １元／ｋＷｈ（极端低温制热）；０．８０／１／３．５ Ｘ （１＋０．３０）＝Ｏ．２９７；Ｖ￣／ｋｗｈ（制冷）。过渡季节制热效率以３．８ 计算，考虑到热回收运行，需开启２组水泵。过渡季节循 环泵用电量大约为机组的５５％。则单位制热量能耗费： ０．８０／１／３．８×（１＋０．５５）：０．３２７元／ｋｗＨ（过渡季节制热）。 根据上节的负荷计算及本节的单位制冷／热量能 耗费计算，节能改造的经济效益分析见表５。 根据上述分析，对本次节能改造节能量进行统计， 注：柴油标准煤折算系数１．４５７１ｋｇｃｅ／ｋｇ；电标准煤折算系数０．３ｋｇｃｅ／ｋＷｈ。 见表６ 润。达到了社会、用户、节能公司三赢的效果。 ５结语 该系统今节能效益及节能量均达到预期指标。本 参考文献： ［１］宋孝春．民用建筑制冷空调设计资料集（蓄冷空调）（Ｍ］．北京：中国建 筑工业出版社，２００４． 次改造采用合同能源管理模式，不但使用能单位规避 了节能改造的资金和技术风险，而且降低了管理成本， 同时还大大减少了标准煤消耗及碳排放。同样，节能服 务公司在完成示范性的样板工程中，也从客户节能改 造后获得的节能效益中，陆续地收回了投资、取得了利 （上接第５１页） ［２］中华人民共和国建设部．建筑给排水设计规范［ｓ］．北京：中国建筑工 业出版社，２０１０． 收稿日期：２０１３—０４—１９ 修回日期：２０１３—０５—１６ 系数的修正温差，明确试验条件，测量部分负荷的ＣＯＰ 时，机组的负荷率要符合计算 所规定的要求，不 虽然能综合 可外插法计算部分负荷点的ＣＯＰ，不能卸载到最小要 求负荷的要以衰减系数补偿。最后， 考量冷水机组的能效水平，但仅限产品问比较时采用 的指标，Ｔ程实例上同型号产品比较宜使用ＩＰＬＶ，对 于多台机组组成的系统更要用综合分析的方法。 参考文献： 【ｌ】刘圣春，马一太，刘秋菊．季节能效比（ｓＥＥＲ）与综合部分负荷值（Ｉ— ＰＬＶ）的一致性分析【ＪＪ．制冷与空调，２００８（６）． ［２】ＡＮＳＩ／ＡＳＨＲＡＥ，ＩＥＳ Ｓｔａｎｄａｒｄ ９０．１－２０１０，Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｈｅａｔｉｎｇ， Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｎｇ ａｎｄ ＡｉＴ—Ｃｏｎｄｉｔｉ０ｎｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ，Ｉｎｃ．Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ Ｅｘｃｅｐｔ Ｌｏｗ—Ｒｉｓｅ Ｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌ Ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ ［３］周辉．同济大学，办公建筑空调能耗指标的研究（博士学位论文） ｆ４］中华人民共和国建设部．ＧＢ ５０１８９—２００５，公共建筑节能设计标准［ｓ］． ２００５． ［５］国家质量技术监督局．ＧＢ／Ｔ１０８７０—２００１，容积式和离心式冷水（热泵） 机组性能试验方法［ｓ］．北京：中国标准出版社，２００１． ［６】Ａｉｒ－Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｈｅａｔｉｎｇ ａｎｄ Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ．ＡＮＳＩ／ＡＨＲＩ Ｓｔａｎ— ｄａｒｄ ５５０／５９０（Ｉ－Ｐ）Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｒａｔｉｎｇ ｏｆ Ｗａｔｅｒ－Ｃｈｉｌｌｉｎｇ ａｎｄ Ｈｅａｔ Ｐｕｍｐ Ｗａｔｅｒ－Ｈｅａｔｉｎｇ Ｐａｃｋａｇｅｓ Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ Ｖａｐｏｒ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｃｙｃｌｅ［Ｓ］． 收稿日期：２０１３—０４—２４ 修回日期：２０１３—０５—２７ ５６ Ｉ 媾
