冷水机组运行性能检测及评价探讨

刘书荟 印 慧 谢珺上海市质量监督检验技术研究院

冷水机组运行性能检测及评价探讨

刘书荟 印 慧 谢珺
上海市质量监督检验技术研究院

冷水机组是集中空调系统的关键能耗设备，其运行性能直接关系到空调系统的实际能耗。因受到诸多因素的影响，冷水机组运行工况往往偏离名义工况，其性能的检测与评价与名义工况不同。梳理汇总了相关研究和标准情况，对冷水机组运行性能检测和评价进行了探讨。

冷水机组；运行性能；检测；评价

冷水机组是集中空调系统的关键能耗设备，能耗通常约占空调系统50%[1]，其性能的高低直接影响空调系统的能耗水平，在确定其性能高低的过程中，选用合理的检测方法及相应的评价标准是至关重要的。当前对冷水机组的运行性能进行检测和评价，主要是用于节能评价，或是对冷水机组、制冷系统、空调系统的季节/全年运行能效评价，通过该检测和评价，对比机组实际运行能效水平高低，确定节能量；或是试图寻找机组或系统运行的能效最高点，从而提出改进运行管理、优化控制系统的节能建议和技术措施。

对于冷水机组的性能检测及评价，可以分为两类，一为名义工况下的性能检测及评价，即在规定工况下检测其性能系数（Coef f icient of Per formance，COP）和综合部分负荷性能系数( Integrated Par t Load Value，IPLV)，通过与标准规定的数值比较，确定其性能水平；二为运行工况下的性能检测及评价，即在机组实际运行工况下检测其性能系数，通过一定的评价标准对机组的运行性能进行评价。目前，上述第一种性能检测及评价均有完善的检测及评价标准参照执行，第二种评价因影响因素较多，评价相对复杂，国内尚未形成统一的标准。

1 相关研究现状

近年来国内对上述问题的相关研究主要集中在两个方面，一是冷水机组的季节运行性能的评价，二是关于IPLV的应用讨论，代表性观点如下：

蔡宏武等在文献中指出：对冷水机组的节能诊断不能只看COP一个指标，而是应该综合考虑内部效率(DCOP)和外部效率(ICOP)，以及蒸发温度、冷凝温度、冷凝器换热温差、冷却水温差、冷却塔换热温差、室外湿球温度等多个指标[2]。刘卫东提出了一种通过IPLV对楼宇内使用的冷水机组季节运行性能进行评价的方法，根据历年的气象数据和同区域类似楼宇的负荷需求数据，计算出推荐的测试工况，并测试出相应4个工况点的机组性能，从而结合楼宇负荷和电费价格计算出实际的电费情况[3]。吴成斌等提出了季节部分负荷性能系数SPLV，该性能指标沿用了IPLV的测试工况点、部分负荷性能系数（A,B,C,D）和加权系数（a,b,c,d）[4]。

刘新民在文献[5]中指出，额定工况下的COP或IPLV不能用来进行节能的定量评价，不能采用IPLV数值预测一台冷水机组在任何特定工程与运行条件下的全年能耗[5]。杨硕等认为IPLV适合对单台机组部分负荷进行评价，无法估算建筑物的能耗[6]。王碧玲等提出IPLV指标是一个评价单台冷水机组部分负荷性能的综合指标，并不是冷水机组的实际运行能效，只适用于评价单台冷水机组在标准工况下部分负荷性能[1]。

对于冷水机组运行性能的研究主要集中在评价方法上，基于COP和IPLV的定义和适用范围展开研究。因工况不同，名义工况下的COP和IPLV不能直接用于冷水机组运行性能的评价，这与笔者提出的将名义工况下的评价与运行性能评价进行区分的观点是一致的。

2 现行标准中冷水机组运行性能检测和评价情况

现行标准中有较多涉及到对冷水机组运行性能检测和评价的内容，但各有不同，主要有以下相关标准。

JGJ/T 177-2009《公共建筑节能检测标准》，对冷水（热泵）机组运行性能检测中机组负荷、冷水及冷却水等参数作出了详细规定；同时该标准明确，检测工况下冷水（热泵）机组的实际性能系数符合现行国家标准《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005第5.4.5的规定时为合格[7]。GB 50189-2005《公共建筑节能设计标准》中的相应判定标准为额定制冷工况和规定条件下性能系数（COP）的限定值，分别对应GB 19577-2004《冷水机组能效限定值及能源效率等级》中3、4、5能效等级的限定数值[8][9]。

JGJ/T 260-2011《采暖通风与空气调节工程检测技术规程》提出了检测的部分要求，但未明确冷水机组的检测工况要求，也未提出性能系数的评价标准[10]。

GB/T 50801-2013《可再生能源建筑应用工程评价标准》对地源热泵机组的性能测试要求宜在机组的负荷达到机组额定值的80%以上进行，其评价采用地源热泵系统能效比进行评价，不单独对热泵机组进行评价[11]。

DG/TJ 08-2162-2015上海市工程建设规范《可再生能源建筑应用测试评价标准》，对地源热泵机组的性能测试工况要求：宜在机组负荷达到机组额定值的80%以上进行。并对偏离名义工况的测试结果进行修正：在制冷工况下，地源侧出水温度实测值偏离规定温度（28℃）时，应对制冷能效比进行修正，地埋管出水温度高于32℃，不修正制冷能效比[12]。

检测标准是冷水机组运行性能检测和评价的依据，根据上述对相关标准的梳理，发现现行检测标准中关于冷水机组检测评价的内容不完全一致，这就会导致检测评价结果的差异，这也是直接影响冷水机组运行性能节能评价中的主要问题。

3 冷水机组运行性能检测评价探讨

冷水机组的运行性能除了受自身因素的影响外，还受其运行条件的影响，如机组负荷、冷水温度、冷却水温度、冷水流量等，其检测和评价与名义工况下的性能检测与评价有着很大区别。偏离名义工况下的性能系数测试结果与名义工况下的性能系数限值或能效等级不能直接进行对比评价，应考虑运行工况下的负荷、冷却水温度、冷水温度、流量等参数偏离情况。

因冷水机组的自身特性，其承担的负荷会直接影响其运行性能，负荷的变化导致运行工况对名义工况的偏离，检测中应考虑该因素对性能系数的影响。通常情况下，高负荷率段冷水机组的效率也更高，这也是各检测标准中提出负荷率宜高于其额定值的80%的原因，这就要求检测中应注意被测机组实际承担的负荷，尤其对于多台冷水机组组成的冷源系统，系统负荷高并不表示每台机组承担的负荷在同一水平。随着台数的增多，每台冷水机组会更多地在高负荷段运行，但是，不论选用几台冷水机组，优先运行的冷水机组还是会有很长时间处于低负荷率工况下运行[1]。

除了负荷之外，冷却水温度直接影响机组的冷凝温度，从而影响机组的性能，理论和试验均表明，在其他参数不变的情况下，冷却水温度的下降会提升机组的性能系数，且影响较为明显。刘东等通过检测提出，当冷水机组进口冷却水温升高时，COP减小，每升高1℃，COP大约降低2.9%。冷水出口水温升高时，COP会有一定程度的增加，每升高1℃，COP大约增加1.4%[13]。从上述文献来看，与冷水温度变化相比，冷却水进水温度对机组性能的影响更大。如DG/TJ 08-2162-2015《可再生能源建筑应用测试评价标准》，对机组的负荷作出了基本规定，同时考虑了运行工况中地源侧出水温度的偏离，并对其进行修正，使检测结果具有可比性。

此外，与实验室性能检测不同的是，冷水机组运行性能的检测中因检测仪器的精度、检测位置的选取、运行工况的变化、机组热损失等因素的影响，应特别注意检测数据的有效性，对于水冷式冷水机组，应进行校核检测（一般采用热平衡法），并控制校核检测的结果与主要检测结果的偏差在一定范围内，以验证数据的有效性。

结合各文献研究情况及笔者检测经验，认为冷水机组运行性能检测中应至少检测以下参数：室外干球温度、冷水进出水温度及流量、冷却水进出水温度及流量、机组电力消耗。检测期间，机组的负荷应达到额定负荷的80%以上，并分别计算主要检测和校核检测的制冷量，两者之间的偏差不应大于10%，如两者偏差超出上述范围，应重新进行检测。基于上述条件下的检测，对于机组运行性能的评价应对检测结果进行修正，以使其具有可比性。

4 检测实例

上海某办公建筑配置的一台螺杆式冷水机组，用作建筑内空调系统的冷源，机组额定输入功率376 kW，额定制冷量为2 043 kW。检测持续时间为60 min，各参数检测结果如下：

表1 某建筑螺杆式冷水机组检测数据

从上述数据可以看到，机组的运行负荷较高，检测制冷量与额定制冷量非常接近，从主要检测和校核检测的制冷量来看，其偏差为4.22%，说明该检测数据可信。参照DG/TJ 08-2162-2015《可再生能源建筑应用测试评价标准》中的修正对检测结果进行修正后，该机组的性能系数为5.32，未修正的性能系数为5.18（均以两次检测的平均数据计算）。可以看到，两者的差值是较为明显的。进行修正的重要意义在于，考虑了运行性能检测中的主要影响因素，通过修正将该因素的影响降低，使得该特定工况下的检测结果具有可比性，对于机组的节能评价、节能量的计算等具有重要的实际意义。

5 结语

与名义工况下的检测与评价不同，运行工况下的冷水机组性能受诸多因素的影响，不能直接采用名义工况下的COP或IPLV对机组性能进行评价。应考虑机组承担的负荷、冷却水温度等对性能的影响，对于水冷式机组进行校核检测，并将检测数据进行修正，使其具有可比性，才能对不同场合应用的机组进行比较，评价其节能运行情况。

[1]王碧玲，邹 瑜，孙德宇，等。冷水机组IPLV指标应用分析[J]。建筑科学，2015，31(10)：57-61。

[2] 蔡宏武，魏庆芃。冷水机组运行性能评价及节能诊断[J]。暖通空调，2008，38: 106-111。

[3] 刘卫东。基于实际测试工况的冷水机组季节运行性能评估[J]。制冷与空调，2016，16（9）：26-30。

[4] 吴成斌，石文星，李先庭。一种冷水机组季节性能评价新指标与多台机组联合运行性能评价[J]。暖通空调，2012，42(8)：9-16。

[5]刘新民。关于IPLV与冷水机组季节运行性能的讨论[J]。制冷与空调，2014，14(12)：63-65.

[6]杨 硕，冯圣红。关于冷水机组综合部分负荷系数的研究[J]。建筑节能，2015，43(5)：38-40。[7]公共建筑节能检测标准:JGJ/T177-2009[S]。

[8] GB 50189-2005 公共建筑节能设计标准[S]。

[9] GB 19577-2004 冷水机组能效限定值及能源效率等级[S].。

[10] JGJ/T 260-2011 采暖通风与空气调节工程检测技术规程[S]。

[11] GB/T 50801-2013 可再生能源建筑应用工程评价标准[S]。

[12] DG/TJ 08-2162-2015 可再生能源建筑应用测试评价标准[S]。

[13]刘 东，刘传聚，胡稚鸿。浦东国际机场能源中心大型水冷冷水机组的节能运行模式分析[J]。流体机械，2011，29（11）：39-42。

节能信息与动态

黄浦区开展北京东路地区慢行交通示范段研究

近日，黄浦区发改委联合美国能源基金会启动北京东路地区慢行交通示范段研究。区发改委、美国能源基金会、丹麦盖尔建筑设计事务所和区市政署实地考察了该地区慢行交通现状，并召开座谈会专题研讨设计方案。参会专家结合地区转型发展要求，对慢行交通规划及示范段建设进行了充分沟通。下一步，将选取北京东路地区的台湾路开展慢行交通样板示范段设计，并对区域慢行系统整体规划提出思路。

（鲍林俊）

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日前，澳大利亚研究人员开发出一种将空气中的水蒸汽转化为氢燃料的“太阳能涂料”。这种涂料的关键是一种新开发的类似于硅胶的化合物。该化合物被称为合成硫化钼，可用作半导体，引发水分子分解成氢和氧，基于这一特性，研究团队将该化合物与二氧化钛颗粒混合以形成能吸收太阳光、产生氢能的涂料。据介绍，二氧化钛是已广泛用于墙面涂料中的白色颜料。因此，该成果有很大的优势，不需要清洁或过滤水来供给系统，任何空气中有水蒸汽的地方，甚至远离水域的偏远地区均可产生氢燃料。

（中国化工）

Study on Operation Perform ance Detection and Evaluation of Chiller Plant

Liu Shuhui Yin Hui Xie Jun
Shanghai Qual ity Supervision and Inspection Technology Research Institution

Chiller plan is the key energy consum ption equipment of central air-conditioning system, whose performance is key to actual energy consum ption of air-conditioning system. Due to many factors influence, chiller plan operation condition is deviated from nom inal working condition, which means its performance detection and evaluation is different to those of nom inal working condition. The author introduces re lated research and standards and carries out discussion over operation perform ance detection and evaluation of chiller plant.

Chiller Plant, Operation Performance, Detection, Evaluation

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2017.07.007

刘书荟：女，1983-，工程师，主要从事空调系统的检测咨询工作。