摘要:当前谈到节能多数人只关注冷水机组的NPLV指标(非标准综合部分负荷性能系数)及100%负荷时的能效比,认为只要这2个指标优秀就一定节能。根据国内某知名厂家的产品数据,通过对若干案例的具体分析计算,对这个问题进行了探讨,并阐述了初投资与运行费用的相对关系。
关键词:冷水机组选配方案;部分负荷运行方案;能效比;NPLV;节能
0 引言
资源环境约束与经济快速增长的矛盾已经成为我国经济社会发展面临的严峻挑战,相关资料显示当前我国建筑能耗已经占到总能耗的27%以上,空调能耗约占建筑能耗的60%~70%。随着我国经济的进一步发展、人民生活水平的进一步提高,这个比例必然进一步扩大。面对这样一个基本情况,如何控制空调能耗已经成为暖通空调从业人员必须面对的一个重要课题,中央空调系统由多种设备组成,包含了众多与能耗相关的课题,如一次泵变流量系统、温湿度独立控制系统、低温送风系统、大温差小流量系统、冷水机组变频控制、末端设备变风量控制等,这些课题已经被大家广泛关注。作为暖通空调从业人员,笔者希望从另外一个角度探讨空调系统节能的话题。
目前设计人员及用户往往只关注冷水机组的NPLV指标(非标准综合部分负荷性能系数)及100%负荷时的能效比,认为只要这2个指标优秀就一定节能,事实真的是这样吗?相关统计显示空调夏季设计日部分负荷有如下特性:低于70%部分负荷的运行时间占全天总运行时间的63%,也就是说冷水机组在实际使用时多数情况下在部分负荷运行,故而笔者认为在建筑物空调负荷确定后,如何确定冷水机组型号、数量及部分负荷运行方案是一个非常值得探讨的问题。下文笔者根据国内某知名厂家的产品数据,通过对若干案例的具体分析,对这个问题进行阐述。
1 本文的分析计算是基于如下原则进行的:
1.1 空调系统包含众多用电设备:冷水机组、水泵、冷却塔、末端设备等,基本可以分为两个大系统:机房系统、末端系统,本文只分析机房能耗,以不同机房方案下末端系统能耗一致为基础。本文分析以定流量为基础,故而可忽略水泵、冷却塔的能耗影响,最终将空调能耗分析简化为对冷水机组能耗的分析。
1.2 冷水机组运行工况:冷却水进出水温度30/35 ℃,冷却水侧污垢系数0.044 m2·℃/kW,冷冻水进出水温度12/7 ℃,冷冻水侧污垢系数0.018 m2·℃/kW
1.3 虽然冷水机组实际运行时的全年耗电量受到众多因素的制约,但我们可以通过选取典型工况进行类比计算的方法来简化计算难度,下文机组全年耗电量计算按照AHRI 550/590(I-P)-2011中关于IPLV(AHRI标准工况下综合部分负荷性能系数)的计算方法进行:IPLV=0.01×A+0.42×B+0.45×C+0.12×D,式中A/B/C/D分别对应于100%/75%/50%/25%负荷百分比下冷水机组的能效比,如下表1所示。
表1 AHRI计算依据
负荷百分比 |
冷水机组能效比 |
冷却水进水温度 ℃ |
运行时间权重 |
IPLV |
NPLV |
能耗计算 |
100% |
A |
29.4 |
30 |
30 |
0.01 |
75% |
B |
23.8 |
24.2 |
30 |
0.42 |
50% |
C |
18.3 |
18.3 |
30 |
0.45 |
25% |
D |
18.3 |
18.3 |
30 |
0.12 |
为了使计算结果更加贴近实际运行数据,下文中冷水机组在各部分负荷点的功率指标均按照恒定冷却水进水温度(30 ℃)考虑。
下文中NPLV指标对应的各部分负荷点冷却水进水温度如上表所示。
1.4 冷水机组全年运行时间按照3 000 h考虑。
以下笔者将根据具体案例采用不同的冷水机组选配方案、不同的部分负荷运行方案,对冷水机组在不同方案下的全年运行总能耗进行分析计算。