中央空调系统能效分析及评价技术

王永生

摘 要：文章分析了中央空调系统的温湿度指标、能效比模型和制冷系统能效比模型，基于上述指标和模型，构建了中央空调运行能效评价指标体系。基于风冷热泵机组的运行特点，提出了热泵机组的能效诊断方法。

关键词：中央空调能效；能效比；能效诊断

中图分类号：TU831.3 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）28-0046-02

引言

我国建筑能耗占全社会总能耗的30%左右，其中空调能耗又占整个建筑总能耗的60%左右，可见空调能耗占全社会能耗的比例已经接近20%，对其节能降耗意义极其重大。此外，空调也是基站、通信机房中的最大耗电设备之一，其能耗约占通信行业总能耗的45%。目前，我国公共建筑中在运的中央空调普遍存在选型随意、调度方式落后、自动化水平低、运维水平低等问题，节能降耗潜力巨大。

1 中央空调运行原理

风冷热泵机组是一种最常用的制冷/制热主机，只需简单配置就能够在制冷和制热工况之间转换，在我国江苏、浙江、江西等冬暖夏凉地区被廣泛使用。风冷热泵机组采用强制流动空气对热泵机组进行风冷，和水冷机组相比，风冷热泵机组省去了冷却塔、冷却水泵和管道等设备，不仅节省了建设和维护成本，还节省了冷切水系统的建设空间。风冷热泵系统一般放置在建筑屋顶，提高了建筑利用率。研究[1-2]表明，负荷率、室外温湿度、机组调度方式、供回水温差等运行参数会对风冷热泵机组的能效比EER（制冷量和耗电量之比）产生较大影响，具体如下：

1.1 机组负荷率与EER的关系

当机组负荷率在50%以下时，负荷率每下降10%，冷水机组的EER平均下降32%；当冷水机组负荷率在60%以上时，负荷率每上升10%，冷水机组 COP下降约2%。表明当机组处于50%～90%负荷率时，具有较高的性能。

1.2 供回水温差与EER的关系

当机组的供回水温差在5℃以下时，温差每下降1℃，冷机EER平均降低0.5左右；当机组的冷冻水供回水温差在5℃以上时，温差每上升1℃，冷机EER平均降低0.2左右。低温差的运行状态将明显加大机组能耗。

1.3 室外温湿度与EER的关系

在冬季制热期，室外温度和湿度对热泵机组性能影响很大，可能会造成机组能耗变大。当温度低于-2℃时，制热能效会明显增大。当蒸发器表面温度低于0℃且空气湿度较大时，会发生结霜，使热泵的供热量下降，甚至运行工况恶化；尤其是当室外湿度大于75%时，结霜现象将非常明显，进而造成制热能耗变大。

2 能效模型及评价指标体系

依据国内外标准，建立用于中央空调能效分析模型如下：

2.1 能效比模型及指标

式中：EERs-系统能效比；Q-系统总制冷量，单位为kWh；ΣNi-各个子系统的电能消耗，包括冷水机组、风冷系统、末端设备等，单位为kWh。EERs是评价空调系统整体运行效率的最重要指标，该指标值越高，系统能效越高。

2.2 制冷系统能效比

式中：EERr-制冷系统能效比；ΣNj-制冷系统的主要设备的电能消耗，水冷机组包括冷水机组、冷却水泵和冷却塔，风冷机组包括冷水主机和风扇，单位为kWh。

基于上述能效指标，建立了如图1所示的中央空调运行能效评价指标体系。

3 能效诊断方法

基于对风冷热泵机组EER的关联影响因素的分析，提出一种风冷热泵机组的能效诊断方法，该方法能够依据自动采集的机组运行参数，诊断出风冷热泵型中央空调机组能效比偏低的可能原因，进而辅助管理人员做进一步的能效分析和空调机组调度，总体流程如图2所示。

（1）生成风冷热泵型中央空调机组的能效诊断输入数据。

（2）若当前为夏季制冷期，计算机组能效比EER和能效比厂家夏季样本进行对比，若差距大于15%，进行机组能效比报警，并判断具体原因；若为冬季制热期，则与厂家冬季样本进行对比。

（3）依照图中次序排查出可能造成能效比降级的原因之

后，则通过管理人员辅助进行能效诊断和空调机组控制。

4 结束语

本文提出的能效诊断方法能够依据设备静态参数以及自动采集的实时运行参数，计算反映设备能效水平的重要指标，进而诊断出用电设备能效偏低的可能原因，并辅助管理人员进行进一步的能效薄弱点现场确认、节能控制及节能改造。

参考文献：

[1]马一太，等.空调能效比发展趋势的研究[J].制冷与空调，2007，7（3）：10-13.

[2]成建宏，等.制冷空调能效标准和节能政策措施的影响分析[J].制冷与空调，2010，10（6）：1-4.

[3]徐开辉.大型建筑中央空调系统节能改造探析[J].科技创新与应用，2016（34）：277.endprint