宾馆空调冷源的年部分负荷能耗分析

1 引言

对空调冷(热)源设备进行选型和技术经济指标比较时，必须预测其全年运行的部分负荷能耗值。

我国机械行业标准JB/T3355-1998《离心式冷水机组》中规定等效采用美国制冷学会标准ARI550-92《离心式与回转螺杆式冷水机组》中的部分负荷能耗系数百分数计算式，即

式中ζ A、ζB、ζC、ζD----冷源设备分别在100%、75%、50%、25%各部分负荷点下的能耗系数与额定负荷点(100%)下能耗系数之比值：

0.17、0.39、0.33、0.11----各部分负荷下的计算系数。

由于式(1)中的0.17、0.39、0.33、0.11等计算系数是根据美国亚特兰大城一座典型办公楼建筑中冷源设备的全年运行时数分布数据统计得出的，不具普遍适用性。

本文针对重庆地区的夏季气象条件，对用于宾馆中央空调系统的直燃型溴机的运行资料进行分析基础上，求出其年平均部分负荷能耗计算式。该推导方法适用于各种类型的空调冷(热)源设备。

2 某宾馆空调冷源设备的使用状况及数据整理

该宾馆以经营客房、会议室、餐厅为主，兼有少量写字间。由于重庆地区有充足的天然气供应，故该中央空调系统采用长沙远大空调有限公司的VI型直燃机(天然气)作为冷(热)源，夏季总冷量1512KW(756KW各1台)，总耗气量112Nm3/h。气流组织方式以集中式送回风系统为主，兼有风机盘管和独立新风系统。该设备已正常运行3年以上。

该宾馆的供冷期为每年3月-11月，总运行为2989h。3其中3、4、10、11月份为过渡月份，其平均负荷百分数(与额定负荷之比)在40%以下，月平均供冷117h;其余月分平均供冷504h(逐月供冷运行时数统计见图1)。

图1 某宾馆逐月供冷时数统计

其夏季负荷分区段供冷时数分布见下表1

该宾馆空调冷源的设计冷量比较富裕，其中月平均负荷百发数在80%左右仅242.5h，占总供冷时数的8.1%；月平均负荷百分数在60%左右为1768h，占总供冷时数的59.2%。

该冷源夏季逐月冷负荷百分数(q)与气耗量百分数(v)的分布趋势见图2。可见其高负荷、高气耗均集中在6、7、8、9月份。

图2 某商场直燃机夏季逐月冷负荷百分数(q)与气耗量百分数(v)的分布趋势

3 空调冷源年平均部分负荷气耗系数的确定

(1)宾馆直燃机的年平均部分负荷气耗系数的确定由于冷源设备的性能系数(IPLV)与其能耗系数(IPLV')互为倒数关系，故可得该直燃机的年平均部分负荷气耗系数为

(2)

式中Φ1、Φ2、Φ3、Φ4----各部分负荷区段内运行时数占全年运行时数的百分比，见表1;

A、B、C、D----分别为100%、75%、50%、25%负荷点时的性能系数(COP或EER);

Aˊ、Bˊ、Cˊ、Dˊ----分别为100%、75%、50%、25%负荷点时的气耗系数，即 ，类推。

将表1中Φ值代入式(2)，经简化可得：

(2)宾馆直燃机的年平均部分负荷气耗系数百分数ζg的确定

为便于数据处理，须确定直燃机年平均部分负荷气耗系数的百分数比，即年平均部分负荷气耗系数(IPLVˊ)与额定负荷(100%)下额定气耗系数(Ag)之比值ζg，由上式(3)可得

式中ζA、ζB、ζC、ζD----冷源设备分别在100%、75%、50%、25%。负荷点时的气耗系数与额定负荷点(100%)时气耗系数(Ag)之比值。

比较式(1)与式(4)，区别仅在于其计算系数(0.0405、0.3365、0.433、0.19)不同。根据式(4)中定义，可求出各部分负荷点下的ζA、ζB、ζC、ζD各值(查曲线，见图3)：

100负荷点

75%负荷点

50%负荷点

25%负荷点

经过对本冷源设备实测数据整理得到该直燃机(2台)的总"v-q"性能曲线与产品样本提供的性能曲线一致，见图3。

图3 直燃机气耗百分数(v)与负荷百分数(q)的性能曲线

利用图2性能曲线，可查得式(6)、(7)、(8)中VB、VC、VD各值，继而求出ζA、ζB、ζC、ζD，代入式(4)，可求得该直燃机的年(夏季)平均部分负荷气耗系数百分数ζg。

查图2曲线得

4 该宾馆空调冷源的年部分负荷气耗量计算

宾馆空调采用的直燃机冷源，其年(夏季)制冷的天然气耗量Mg为

式中Vg----直燃机在额定(100%)负荷下的天然气气耗系数，Nm3/h，角码g----气；

Tg----直燃机年(夏季)制冷运行时数，h/a，a-----年；

ζg-----直燃机年(夏季)平均部分负荷气耗系数百分数，见式(4)、(9)

已知 Vg=112Nm3/h，Tg=2989h/a，ζg=0.9006

则 Mg=Vg·Tg·ζg=301492Nm3/a=34.15×104Nm3/a

5 结论

1) 不同的环境气象条件、不同建筑使用功能(酒店、商场、宾馆、商务中心、医院、体育文娱中心等)应具有不同的全年负荷分段供冷运行时数百分比Φ(表1)，因而有不同计算系数的公式(3)和(4)。应在大量代表性运行资料统计分析的基础上，才能建立较为能用的冷源设备年能耗(电耗、气耗、油耗等)量计算公式。

2) 本宾馆空调冷热源均使用直燃机，对冬季采暖的年平均部分负荷气耗量计算，按本文方法同样可求出。

3)我国机械标准JB/T8055-96中并未规定直燃机的部分负荷性能系数及部分负荷能耗的计算式，本文推导方法及结果，可供参考。

参考文献

1. 中华人民共和国机械行业标准·JB/T3355-1998离心式冷水机组·中华人民共和国机械工业部，19982. 中华人民共和国机械行业标准·JB/T8055-96直燃型溴化锂吸收式冷、热水机组·中华人民共和国机械工业部，1998

3. 美国制冷学会标准·ARI550-92离心式与回转螺杆式冷水机组

4. 美国制冷学会标准 ·ARI560-92吸收式冷水和热水机组

5. 周邦宁主编，吴元炜主审·中央空调设备造型手册·北京：中国建筑工业出版社，1999

6. 周邦宁·空调冷(热)源的寿命周期价值分析·2001年西南地区暖通动力及空调制冷学会年会论文集，昆明