中央空调制冷系统能耗效率综合分析

ηf ×ηw ×ηy
5 不同类型中央空调制冷系统能耗效率的计算与比较
为了使不同型号制冷机组能耗效率的比较更加
科学合理 ,本文选取使用广泛制冷量大小适中 (制冷 量 :1163kW 左右) 的制冷机组为研究对象 ;计算取 值为额定工况 ;能耗效率计算公式如上所示 ;计算数 据来源于企业资料/ 产品说明书及以上各注释中假 定取值 ;计算过程忽略 ;计算结果如表 2 所示 。
W rb
×ηw ×ηy
式中 Q0 —直燃式溴化锂吸收式制冷机的制冷 量 ,kW;
Gr —燃料的耗量 , kg 或 m3 ;
qrz —使用燃料的热值 , kJ / kg 或 kJ / m3 ;
W rb —直燃式溴化锂吸收式制冷机的溶液
泵 、冷剂泵 、真空泵等的耗电 , kW 。
3 水冷却系统的耗能
(2) 蒸汽热源驱动溴化锂吸收式制冷机的 PER 计算公式
PER
=
ηg
Qg
×ηsg
Q0
×ηgd + ηf
W rb
×ηw ×ηy
式中 Q0 —溴化锂吸收式制冷机的制冷量 , kW ;
Q g —溴化锂吸收式制冷机所消耗的热量 ,
kW; ηg —锅炉效率 ,一般取 016 ～ 0175 ,本文计
算取值 0175 ; ηsg —室内外输送管道的热效率 ,一般取 019
式空调制冷机组能效比最高 ,离心式空调制冷机组 冷机组比风冷机组能效效率高 。
稍差 ,这与行业内的普遍认识基本一致 。表 2 中还
(3) 表 2 结果是在额定工况下取得的 ,与实际工
反映出蒸汽双效溴化锂吸收式机组 PER 值最低 ,其 况相比 ,其 PER 值还要发生变化 ;不同型式的制冷
原因为蒸汽锅炉热效率低 ,加之管路损耗较大所致 。 机 都 有 一 个 高 效 率 工 作 区 间 , 比 如 大 制 冷 量
气) 所提供的热量等 。因此 ,在比较不同的制冷机耗 能效率时 ,一定不能忽略为制冷机所提供的能源状 况 ,尤其指所消耗的能源品质 ,即究竟是一次能源还 是二次能源 ,同时还要考虑能源在转化与传输过程中 的损耗等 。本文采取把各空调制冷系统的耗能都转
化统一为标准煤 。能耗效率定义为空调制冷系统的
制冷量与所消耗的能量之比 ,用 PER ( Primary Energy Ratio ,即一次能源利用率) 表示 ,单位为 kW/ kW。 2 不同类型的制冷机 PER 计算公式
(2) 冷却塔风机耗电 W lf 计算 冷却塔风机是根据中央空调系统的制冷量 、耗
电量 、冷却水的进出水温度等因素确定的 。通常的做
法是在系统耗电增量的基础上乘以系数作为冷却风
塔风机耗电 。所乘的系数如表 1 所示 。
表 1 冷却风塔风机耗电选取系数
项 目
压缩式制冷系统 溴化锂吸收式制冷系统
冷却风塔风机耗电 010047～01008
6
单风冷冷水机组
1290
425
01880 01673
5
蒸汽双效溴化锂吸收式机组
1163
413
1349kg/ h
352
01724 01554
7
直燃型溴化锂吸收式机组 (天然气) 直燃型溴化锂吸收式机组 (轻油)
1163 1120
01977 01748
3
613
83kg/ h
PER
=
Q0 W + W lf
×ηf ×ηw ×ηy
(3) 直燃型溴化锂吸收式冷水机组 PER 公式 :
PER
=
Gr ×qrz +
Q0
W rb + W lb + W lf
ηf ×ηw ×ηy
(4) 蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组 PER 公式 :
PER
=
ηg
Qg
×ηsg ×ηgd
Q0
+
W rb + Wlb + Wlf
01007～01012
注 :本文压缩式制冷系统计算取值为 01006 ;溴化锂吸收式制冷 系统计算取值为 01010 。
4 中央空调制冷系统能耗效率综合 PER 计算公式
(1) 水冷电动压缩式冷水机组 PER 公式 :
PER
=
W
Q0 + W lb + Wlf
×ηf ×ηw ×ηy
(2) 风冷电动压缩式冷水机组 PER 公式 :
表 2 不同类型中央空调制冷系统的一次能耗效率比较
机组型式
制冷量/ kW 机组耗电/ kW
燃料
冷却水/ m3·h - 1 PER PER 比较 名次
螺杆式冷水机组 离心式冷水机组
风冷热泵
1234
225
1231
242
1255
423
14814 255
11307
1
1
11226 01938
2
01895 01657
293
01916 01701
4
注 :以上参数均为额定工况下的参数 。冷却水的进水温度为 32 ℃,出水温度为 37 ℃;冷冻水的供水温度为 7 ℃,回水温度为 12 ℃;取天然 气的热值为 46000kJ / Nm3 ,轻油的热值为 43490kJ / kg ,蒸汽压力为 016MPa ,凝结水回水温度为 90 ℃。
本文认为 ,在热电厂 、钢铁企业等废热比较丰富的地 (1758kW 以上) 时离心机组的 CO P 值较大 ,中制冷
方 ,采用蒸汽双效溴化锂吸收式机组将会是效率最 量(1163kW 左右) 时螺杆机组的 CO P 值较高 , 等
高 、最为经济的选择 。
等 。因此 ,在选配压缩机时 ,还应考虑某一制冷压缩
中央空调制冷系统能耗效率综合分析
李增足1 ,刘存芳2 (11 济南铁道职业技术学院 ,山东 济南 250000 ;21 山东大学 ,山东 济南 250000)
摘要 :分析了目前中央空调制冷系统能耗效率分析中存在的问题 ,提出并举例论证了中央空调制冷系统 能耗效率的综合分析方法 。 关键词 :空调系统 ;能效分析 ; PER 计算 中图分类号 : TB65712 文献标识码 :A 文章编号 :1004 - 7948 (2006) 02 - 0022 - 02
(2) 两款直燃型溴化锂吸收式机组的 PER 值都 比蒸汽双效溴化锂吸收式机组高 ,主要原因是直燃 型溴化锂吸收式机组的燃气温度高 ,导致 PER 值
机的最优工作负荷区间等 。
作者简介 :李增足 (1962 - ) ,男 ,山东诸城人 ,本科 ,副教授 , 从事空调与制冷方面的教学与研究工作 。 (收稿日期 :2005 - 12 - 05)
1 引言 通常人 们 认 为 , 电 动 制 冷 压 缩 机 的 制 冷 系 数
(COP) 比各种型式的溴化锂吸收式制冷机热力系数 高得多 。殊不知 ,以上结论是建立在不同比较标准的 前提下获得的 。电动制冷压缩机的制冷系数是指制
冷机的制冷量与输入电功率之比 ,显然它没有考虑发 电厂发电机组在发电过程中的损失及电力输配过程
中的损失等 ;溴化锂吸收式制冷机的热力系数定义为 溴化锂吸收式制冷机的制冷量与所消耗的热量之比 , 但它又没有考虑这些热量是怎样来的 。例如 ,蒸汽型 双效溴化锂吸收式制冷机 ,其所耗主要热量为蒸汽热 量 ,对于产生这些蒸汽的蒸汽锅炉的热效率与传输管 道引起的热量损失则没有考虑在内 ;而直燃型溴化锂 吸收式制冷机其所需热量多为消耗的燃料 (燃油 、燃
6 结论
高 ;同时还注意到直燃型溴化锂吸收式机组比风冷
(1) 对制冷系统进行能效分析要用统一标准 ,只 热泵和单风冷冷水机组 PER 值高 ,其原因是由于风
有这样 ,才能使比较结果的可信度更高 、更科学 。计 冷冷凝温度较水冷机组高所致 。由此可见 ,在只考
算结果显示 ,制冷量在 1163kW 左右的机组中 ,螺杆 虑夏季供冷不考虑冬季供热的情况下 ,夏季采用水
(1) 电动制冷压缩机 PER 的计算公式
PER
=
Q0 W
×ηf
×ηw
×ηy
式中 Q0 —制冷机的制冷量 , kW ; W —输入制冷机的电功率 , kW ;
ηf —电厂的发电效率 ,本文计算取值 35 % ;
ηW —电网的输送效率 ,本文计算取值 0192 ;
ηy —压缩机的电机效率 ,本文计算取值 019 。
空气源 (风冷) 热泵机组的室外侧换热器用风机
来强制通风 ,而溴化锂吸收式制冷机组和电动压缩
式冷水机组则需要冷却水系统 。冷却水系统包括水
泵 、输送管道和冷却塔等 。冷却水泵及冷却塔风机
均要消耗一定的电能 。
(1) 冷却水泵耗能计算公式
W lb
=
1105 L H ηp ×ηm
式中 W lb —冷却水泵的耗电 , kW ;1105 —富裕系 数 ; L —水泵的流量 , m3/ s; H —水泵的扬程 , m ;ηp ×ηm —水泵与电机效率的乘积 , 一般取值 016 ～ 017 ,本文取 017 。
～ 0194 ,本文计算取值 0193 ; ηgd —锅炉房内管道热效率 , 一般取 019 ～
0195 ,本文计算取值 0194 ; W rb —蒸汽热源驱动溴化锂吸收式制冷机的
溶液泵、冷剂泵、真空泵等的耗电 ,kW。 (3) 直燃式溴化锂吸收式制冷机的 PER 计算公式
PER
=
Q0
Gr
×qrz
+ ηf