1、宾馆空调冷源的年部分负荷能耗计算分析摘要通过对宾馆中央空调用直燃型溴化锂吸收式冷热水机组夏季供冷运行资料的研究分析，推导出该设备的年平均部分负荷气耗系数计算公式，以求得其年供冷的气耗量。可供同类冷源设备的选型比较及能耗指标预测时借鉴和参考。 关键词：部分负荷能耗，空调，冷源，计算 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 A、B、C、D-冷源设备分别在100%、75%、
2、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
3、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某宾馆夏季负荷分区段的
4、供冷进数 表 1全年负荷(制冷量)分段供冷(运行)时数(h)分段供冷时数占全年供冷时数的百分比 (%)100%75%242.58.175%50%176859.250%25%818.527.425%0%1605.3全年总供冷(运行)时数2989100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(
5、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 1、2、3、4-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)；A、B、C、D-分别为 100%、75%、50%、25%负荷点时的气耗系数，即，类推。 将表 1 中 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 g
6、 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(IPLV)与额定负荷(100%)下额定气耗系数(Ag)之比值 g，由上式(3)可得 式中 A、B、C、D-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 A、B、C、D 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
7、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 A、B、C、D，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 g。 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； g-直燃机年(夏季)平
8、均部分负荷气耗系数百分数，见式(4)、(9) 已知 Vg=112Nm3/h，Tg=2989h/a，g=0.9006 则 Mg=VgTgg=301492Nm3/a=34.15104Nm3/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 (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
9、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，19983. 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
10、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 3.4 结果分析与比较经过去上述计算，我们得到了各地区逐日冷凝热与日热水供应耗热量的分布值，从而可以得到各地区应用免费热水供应系统（HRWH）的节能效果分析。首先定义一个参数 C，逐日冷凝热能力系数，定义为：C=QC/QH逐日冷凝热能力系数 C 是中高档旅馆日总冷凝热量与所需热水供应耗热量的比值，它代表各地区宾馆空调系统逐日冷凝热供热能力，同时也控制着 HRWH 系统在空调期内的运行模式。当 C1 时，热水供应负荷完全由空调冷凝热承担，还要启动冷却塔，排出多余的冷凝热量；辅助热源停机；当 C=1 时，热水供应负荷完全由
11、空调冷凝热承担，冷却塔与辅助热源均处于停机状态；当 C1 时，热水供应耗热量由空调冷凝热和辅助热水供应系统共同承担，冷却塔停止运行。由此可见，各地区空调期内 C1 的天数越多，于 HRWH 系统越有利。以下是计算结果及分析。（1）各城市 HRWH 系统 C 值分布图 3-2、表 3-4 对各地区 HRWH 系统 C 值分布进行了统计，从中可以看出我国大部分典型城市均具有较长的空调期，南方沿海城市如香港地区全年有 60%的空调天数，并且其中 C1 的天数占 64%，上海、西安两地的空调期天数也达到全年的 30%以上，值得一提的是北京、乌鲁木齐两地，虽然其空调期并不象前几个地区那样漫长，然而空调期
12、内 C1 的天数分别达到 84%和 92%，可以说在空调期内几乎不用辅助加热措施，因此这两地应用 HRWH 系统也是十分有利的。相比之下，哈尔滨地区不但没有较为充分的空调期天数，而且 C 值的分布也不是很理想的，不适宜采暖用 HRWH 系统。图 3-2 各地区值分布天数 HRWH 系统在我国应用的节能效果初步分析 表 3-4项目地点香港上海西安北京乌鲁木齐哈尔滨1空调期天数（天）22512713410887672C1 天数（占空调期总天数比例%）103(46)7257)50(37)76(70)69(79)24(36)3C=1 天数（%）41(18)14(11)19(14)15(14)11(13)8(12)41C0.8 天数（%）52(23)28(22)43(32)14(13)7(8)21(31)50.8C0.6 天数（%）23(10)11(9)15(11)3(3)-14(21)6C0.6 天数（%）6(3)2(1)7(6)
