模块式冷水机组不同控制逻辑下的IPLV值测试比较

谢鸿玺，谢添玺，谢宝刚，包继虎，赵宗彬，朱丰雷

模块式冷水机组不同控制逻辑下的IPLV值测试比较

谢鸿玺1，谢添玺2，谢宝刚1，包继虎1，赵宗彬1，朱丰雷1

（1.合肥通用机械研究院，安徽合肥 230031；2.天津大学，天津 300072）

冷水机组的IPLV是通过测试基于规定工况下的部分负荷性能系数值计算得来的。随着技术的进步，目前由多台机组构成的大容量模块式冷水机组越来越多，其整机的IPLV值与各模块单元的容量以及各模块的运行控制逻辑密切相关。本文对比测试了由两台相同容量单元组成一台大容量模块机组在不同控制策略时的IPLV值，发现控制策略对IPLV值的影响显著。对于由2台额定制冷量为100kW机组构成的200kW模块式冷水机组而言，采用不同的控制策略进行测试时，水冷式冷水机组的最小IPLV值为5.32、最大IPLV值为6.73；风冷式冷水机组的最小IPLV值为3.39、最大IPLV值为3.83，蒸发冷却式冷水机组的最小IPLV值为4.49、最大IPLV值为5.39。上述测试数据为产品控制策略的研发提出了有益的参考。

模块式冷水机组；综合部分负荷性能系数；控制逻辑；性能系数

1 前言

模块式冷水机组是由几个标准模块单元并联组合而成的，各个模块单元可以各自独立运行并互为备用，当空调负荷发生变化时，模块式冷水机组通过开启或关闭运行模块单元的数量使整机输出冷量与所需冷负荷匹配，在低空调负荷下能有效避免大型冷水机组“大马拉小车”的使用状态，能使制冷系统高效节能的运行；且具有安装运输方便，某一单元停机维护不影响其它单元正常运行，可靠性高等优势，因此模块式冷水机组被广泛应用［1］。

综合部分负荷性能系数（IPLV）是用一个单一数值表示的空气调节用冷水机组的部分负荷效率指标，基于规定的IPLV工况下机组部分负荷的性能系数值，按机组在特定负荷下运行时间的加权因素，通过下式计算获得［2］：

IPLV=2.3%×A+41.5%×B+46.1%×C+10.1%×D（1）

式中A——100%负荷时的性能系数COP

B——75%负荷时的性能系数COP

C——50%负荷时的性能系数COP

D——25%负荷时的性能系数COP

在GB19577-2015《冷水机组能效限定值及能效等级》中规定，冷水机组能效限定值和节能评价值要使冷水机组COP和IPLV均达到相应的标准值［3］。对于模块式冷水机组来讲，COP是指机组在名义工况下满负荷运行时制冷量与制冷消耗功率的比值，每台机组有其确定的COP值。但IPLV值会随着主机的不同控制逻辑，模块单元不同运行状态的组合有所差异。什么样的控制逻辑运行的模块单元组合的IPLV值较高，本文通过举例测试不同控制逻辑的模块式水冷冷水机组、模块式风冷冷水机组、模块式蒸发冷却式冷水机组的IPLV值进行比较。

2 冷水机组IPLV的测试方法

冷水机组按其冷却方式不同，可以分为水冷式冷水机组、风冷式冷水机组、蒸发冷却式冷水机组。冷水机组IPLV值是通过测试式（1）中不同部分负荷的性能系数计算得来的。而制冷量的测试均按照GB/T10870的规定［4］，蒸发器侧采用液体载冷剂法进行试验测定和计算。不同的是水冷式冷水机组冷凝器侧需采用机组热平衡法对制冷量进行校核试验，风冷式和蒸发冷却式冷水机组的冷凝器侧采用GB/T17758中空气焓差法中的室内空调装置使其达到放热侧环境温度条件。

机组的制冷量Qc的计算式：

式中Qc——机组的制冷量，W

C——平均温度下水的比热容，J/（kg·℃）

qm——蒸发器侧水流量，kg/s

t1，t2——蒸发器进水、出水温度，℃

机组的性能系数COP计算式：

式中N0——机组制冷消耗总电功率

从GB/T18430.1-2007《蒸气压缩循环冷水（热泵）机组第1部分：工业或商业用及类似用途的冷水（热泵）机组》和JB/T12323-2015《蒸气压缩循环蒸发冷却式冷水（热泵）机组》可以看出，综合部分负荷性能系数是在表1规定的工况下，测试机组部分负荷性能系数计算得到［5，6］。

表1 冷水机组部分负荷工况

在IPLV测试部分负荷工况时，还需对表1的规定工况按GB/T18430.1-2007附录C进行模拟水侧污垢系数进行修正。对于蒸发器侧，3种冷却形式的冷水机组均需按计算出模拟水侧污垢系数的修正温差从蒸发器冷水出水温度中减去，冷凝器侧只有水冷式冷水机组须加到冷凝器冷却水进水温度，以此来模拟增加水侧污垢后对机组运行工况的影响来测试机组的性能，对于风冷式和蒸发冷却式冷水机组的冷凝器侧无需修正。

3 冷水机组IPLV的试验

本文分别对选定的3台模块式冷水机组IPLV进行单模块独立测试，水冷式、风冷式和蒸发冷却式冷水机组均选用相同容量，单台额定制冷量为100kW的2台样机组合成相应的模块式冷水机组，整机的额定制冷量为200kW。各样机测试均在测试范围为10～240kW的综合焓差实验室进行试验，试验测试结果如表2所示。

表2 3种冷却方式单模块冷水机组部分负荷测试结果

4 不同控制逻辑的模块式冷水机组的IPLV值

对于模块式冷水机组的IPLV值来讲，测试IPLV各部分负荷工况根据主控单元机组的不同控制逻辑有多种组合。模块式冷水机组整机C的100%负荷由2台单元的100%负荷组成；整机C的75%负荷可以由主控单元A的100%和模块单元B的50%组成，也可以由主控单元A的75%和模块单元的75%组成；整机C的50%负荷可以由主控单元A的100%和模块单元B的0%负荷组成，也可以由主控单元A的50%和模块单元的50%组成；整机C的25%负荷可以由主控单元A的50%和模块单元B的0%负荷组成，也可以由主控单元A的25%和模块单元的25%组成。由两单元组成的模块机组根据主机的不同控制逻辑，会有8种IPLV的测试结果，以前边所选机型测试结果为例，整机不同IPLV值计算结果见表3。

表3 3种冷却方式不同部分负荷组合下模块冷水机组IPLV值

从表3可以看出，对于2台相同型号冷水机组组成的模块式冷水机组，因其运行时的控制逻辑不同得到的IPLV测试部分负荷组合不同。对于模块冷水式冷水机组最小IPLV值为5.32，最大IPLV值为6.73；模块风冷式冷水机组最小IPLV值为3.39，最大IPLV值为3.83；模块蒸发冷却式冷水机组最小IPLV值为4.49，最大IPLV值为5.39。相同的设备配置，因运行控制逻辑不同，导致IPLV值存在较大差别。也间接反映出模块式冷水机组在产生相同制冷量的情况下，所消耗的电功率存在较大差别。

5 结语

模块式冷水机组在较多项目中因其自身优点被广泛使用，其IPLV值的大小体现了机组运行能效的高低。模块式冷水机组的IPLV值一般认为因其模块单元确定后而是一固定参数，其实不然。经过测试2台相同容量单元组成的模块式冷水机组整机的IPLV值，可以发现其不仅取决各模块单元的性能，而整机的控制逻辑也在很大程度上影响机组的IPLV值。因此，优化控制逻辑，根据各模块单元自身的性能特性，使模块式冷水机组整机高效运行，是提高模块式机组IPLV的一个重要方向。

［1］史敏，何亚峰，钟瑜.中美两国冷水机组标准的IPLV评价体系差异性分析［J］.制冷学报，2015，36（6）：111-118.

［2］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.

［3］楼诤，郁文红，杨昭.模块式冷水机组的选型分析.制冷与空调［J］.2004，4（1）：80-82

［4］《冷水机组能效限定值及能效等级》：GB19577-2015［S］.

［5］李小燕，程斌，钟志锋，等.小型HFC-32冷水（热泵）机组的性能试验研究［J］.2016，44（6）：81-84.

［6］蒸气压缩循环冷水（热泵）机组性能试验方法：GB/T10870—2014［S］.

Comparison of IPLV in Different Control Logic of Modular Chillers

XIE Hong-xi1，XIE Tian-xi2，XIE Bao-gang1，BAO Ji-hu1，ZHAO Zong-bin1，ZHU Feng-lei1
（1.Hefei General Machinery Research Institute，Hefei 230031，China；2.Tianjin University，Tianjin 300072，China）

The IPLV of the chiller is calculated by testing the partial load performance factor based on the specified operating conditions.With the progress of technology，the current multi-unit composed of large-capacity modular chillers more and more，The IPLV value of the whole machine is closely related to the capacity of each module unit and the operation control logic of each module.This paper compares the IPLV values of two large capacity modules by two identical capacity units at different control strategies，It was found that the control strategy had a significant effect on the IPLV value.For the 200 kW modular chillers consisting of two rated cooling capacities of 100 kW units，the minimum IPLV value of the water-cooled chiller is 5.32 and the maximum IPLV is 6.73 when using different control strategies.Air-cooled cold water The minimum IPLV of the unit is 3.39，the maximum IPLV is 3.83，the minimum IPLV of the evaporative chiller is 4.49，and the maximum IPLV is 5.39.The above test data for the product control strategy for the development of a useful reference.

modular chillers；IPLV；control logic；COP

TH12；TH137

A

10.3969/j.issn.1005-0329.2017.11.016

1005-0329（2017）11-0084-03

2017-03-13

2017-06-12

合肥通用机械研究院青年科技基金资助项目（2013010644）

谢鸿玺（1985-），男，硕士研究生，工程师，从事制冷设备性能的研究与检测工作，通讯地址：230031安徽合肥市长江西路888号合肥通用机械研究院，E-m ail：xiehongxi008@163.com。