区域供冷系统能耗分析
VRV集中空调与区域供冷单位冷量能耗的比较研究
VRV集中空调与区域供冷单位冷量能耗的比较研究第8卷第2期2008年4月制冷与空调REFRIGERAT10NANDAIR—C0NDIT10NINGVRV集中空调与区域供冷单位冷量能耗,的比较研究黎洪"蒋小强张思柱(深圳职业技术学院)(同济大学)摘要针对VRV技术和区域供冷技术进行单位冷量能耗的比较研究.结果表明:1)区域供冷的单位冷量能耗近似正比于管道当量长度;而VRV空调单位冷量能耗可近似认为在某管道长度区间内变化不大,并可主要分为3个范围,不同范围内单位冷量能耗值不同.2)一个系统采用VRV技术节能还是采用区域供冷技术节能,取决于区域制冷站与用户的距离以及VRV系统供冷的管道当量长度.关键词VRV区域供冷单位冷量能耗ComparisonresearchofunitcoolingenergyconsumptionofVRVair-conditioninganddistrictcoolingLiHongJiangXiaoqiangZhangSizhu(ShenzhenPolytechnic)(TongjiUniversity) ABSTRACTMakescomparisonresearchoftheunitcoolingenergyconsumptionbetween thevariablerefrigerationvolume(VRV)anddistrictcooling.Asaresult,theunitcool—ingenergyconsumptionofdistrictcoolingisincreasedwiththeequivalentlengthofpipelines,whiletheunitcoolingofenergyconsumptionisconstantinacertainlength fromthemainmachinetouserofVRVsystem.Thecomparisonoftheunitcoolingen—ergyconsumptionshowsthatitshouldhavedifferentchoiceunderdifferentconditions. KEYWORDSVRV:districtcooling;energyconsumptionofunitcooling目前,我国的中央空调系统多数采用冷水机组供冷.然而,随着全球对能源紧张形势的深入认识和制冷空调技术的飞速发展,VRV集中式空调和区域供冷技术正凭借其高效,节能,环保等优势向传统冷水机组系统发出挑战,所占市场份额逐年增大j.VRV集中式空调系统相对传统的定容量制冷机组具有较好的节能效果,同时还具有节省建筑空间,布置灵活等优点,目前在市场上得到广泛应用.区域供冷是指对一定区域内的建筑群,由一个或多个功能站制得冷水等冷媒,通过区域管网到达最终用户,实现用户制冷要求的系统.由于冷量规模生产,因此冷量生产成本得以降低,实现收稿日期:2007—12-20通讯作者:黎洪,Emaii:jxqiang2002@tom.conA节能l_3].最早将区域供冷技术商业化的是美国的hartford工程,6年后欧洲国家如法国,瑞典也开始建立一些大型区域供冷工程.法国LaDefense的区域供冷能力达到220Mw.我国在2000年开始引入区域供冷概念及技术,并先后建成北京中关村,广州大学城等一批区域供冷工程.区域供冷技术与VRV空调技术一样,具有非常明显的节能优势,那么在工程上应该选用哪种技术呢?笔者首先对这2种技术的单位冷量能耗进行计算,然后通过比较分析,考察不同情况下采用哪种系统更为节能,旨在为工程设计人员提供参考.1变频集中空调的单位冷量能耗计算目前VRV技术可分变频集中式空调系统和数码涡旋集中式空调系统,这里只选取变频集中制冷与空调第8卷式空调进行分析.变频集中空调的单位冷量能耗由制冷机的能耗及能效比决定.衡量变频空调的能效比,需要考察其季节能效比(sEER).季节能效比不仅考虑了稳态效率,同时还考虑了变化的环境和开关损失因素,是一个较为合理的评价指标[4].其计算公式为:∑Q(￡)SEER=一(1)∑E(t,)i=1式中:i为温度区编号,自低温到高温编号,i=1,2, 3…;为计算地区的制冷季节温度区个数;t为计算地区第i个温度区的代表温度(℃);Q(t)为在第i个温度区空调器所提供的冷量(W);E(t) 为在第i个温度区空调器所消耗的能量(W).由季节能效比的计算公式可知,不同的气候区和空调运行模式,计算出的空调器季节能效比会有所不同.为了便于分析,这里选取上海气候条件进行分析.考虑到不同季节负荷率不同,将负荷率用公式来表示,假设室内设计温度为26 ℃,当室外温度为35℃时,空调的负荷率为1;当室外温度为16℃时,空调负荷率为0.空调负荷率计算公式:一1'x(￡)=X(35)(2)式中:X(t)对应于t温度下空调器的负荷率,由此可见X(35)=1.因此,根据对应于负荷率X(t)的q(t)和e(t),季节能效比的计算公式可转化为下面的形式:n∑Q(t)SEER=一∑E(t,)i=1∑EEER∑q(t)×h(t)一i=1∑e(t)×h(￡)i=1(3)式中:q(t)为在第i个温度区空调器每小时所提供的冷量(W);e(t)为在第i个温度区空调器每小时所消耗的能量(W);h(t)为第i个温度区所持续的小时数(h);EER(t)为对应的负荷率X(t).根据上海的气候参数(见表1),可得到上海地区变频集中式中央空调器的季节能效比.变频集中式空调器的能耗率不仅随着机组的负荷率变化,而且当室外温度变化时,同一负荷率下机组的能耗率也有所不同,其能效比EER(￡)也会受到机组容量大小的影响.这里选取1台16hp的变频空调器室外机进行研究,查样本可知其额定工况下的制冷量为45.0kW,耗电量为14.2kW.本文中空调系统能耗采用温频法(BIN)进行计算.表1上海地区全年一班制(8:OO～18:00)BIN参数(2℃)根据表1和表2由季节能效比的公式计算得:SEER=4.38.选取1台某厂家生产的变频集中空调器进行研究.该机为冷暖两用型,制冷量为135kW,制热量为150kW.则该空调器的单位冷量能耗为:P额定出力/SEER一135P额定出力135×4.38=0.228kW/kW(4)考虑到变频集中空调受管长限制,并且随着管长的增加会产生衰减,因此对于上述分析得出的单位冷量能耗还需进行修正.为便于分析,这里不考虑落差问题,按连接室内外机的管子的长度进行计算.第2期黎洪等:VRV集中空调与区域供冷单位冷量能耗的比较研究图1区域供冷系统示意图当量长度=丛塑需盟按当量长度确定室外机制冷量的修正系数,可得到不同管道当量长度下变频集中空调系统的单位冷量能耗.表3不同管道当量长度下变频集中式空调系统的单位冷量能耗2区域供冷系统的单位冷量能耗区域供冷的能耗主要来自制冷机及水系统].供冷示意见图1.冷冻水的二级泵系统中采用变频技术控制水泵运转以实现空调二次水系统的节能.它由一次水系统及二次水系统组成:一次水系统主要包括制冷机冷却水,一级冷冻水泵及分集水器;二次水系统主要包括二级冷冻水泵,末端设备及分集水器.二次水系统一般由2个以上环路组成,每个环路由一组二级泵供水.下面针对区域制冷系统在整个供冷季节内,制冷机组运行能耗,冷却水系统,一次泵的运行能耗,二次水系统能耗及管道冷量损失一一进行计算].2.1区域供冷系统的制冷机组运行能耗制冷机组的运行能耗主要由所需的冷负荷和机组的综合部分负荷效率决定.根据表4中上海的气候参数,以某台大型离心机组为例,通过计算机组的综合部分负荷性能参数(PL)以及能耗计算BIN参数法,可得出制冷机组的运行能耗. 由表4可知整个制冷机的总制冷量为:W总制冷量5050208.4kW?h根据文献[10]得到的上海地区综合部分负荷效率(PL为6.514,可以得出制冷机组在供冷季节期间的运行能耗为:W1=IPI=.?(5).V7752853kWh2.2冷却水系统的能耗通过冷却塔的冷却水流量L(m./s)为:L4.1868×994×(37—32)0.33(6)式中:Q为冷却塔排走的热量(kw),取制冷机负荷的1.3倍;C为水的比热容(kJ/(kg?℃)),常温时取4.1868kJ/(kg?℃);P为冷却水的密度(kg/ m.),取水温为冷却水进出口的平均温度34.5℃时的密度;￡和￡分别冷却水进,出口温度(℃),分别取32℃和37℃.选择开放式冷却塔2台,型号为SKB-IOOOR,单台冷却塔性能参数如下:极限循环水量651m3/h,压力损失35.6kPa,配置轴流送风机4台,单台功率为7.5kW.表4区域供冷系统在供冷季节提供的制冷量BIN参数/℃16小时数/h开启台数/台系统理论负荷率/当量满负荷小时数/h总当量小时数/h制冷量/(kW?h) 1722202352822452312722711697014OO1122233330.010.521.131.642.152.663.273.784.294.71O0 0049.689.1103.2121.5171.9199.7142.366;314957.575050208.4制冷与空调第8卷冷却水循环管路,由于管径没有沿程变化,可认为是一个计算管段,按水流速推荐值选用DNSO0 的管道,开式系统.管道内水流速(m/s)为:V=4Q一4×1186.23600rrD.3600×3.14×0.502=1.67(7)查水管路计算图可知,单位比摩阻为75Pa/In,取冷却水管长为60In,局部阻力与沿程阻力损失之比为1.5,则:沿程阻力损失(kPa):hf=75×60=4.5局部阻力损失(kPa):h=1.5×4.5=6.8查样本可知:冷凝器阻力为114.1kPa,水处理设备阻力为15kPa.冷却水泵所需扬程:H=4.5kPa+6.8kPa+114.1kPa+15kPa+35.6kPa=176kPa=17.9InH2O.选用水泵,流量和扬程皆考虑10的余量,流量(m/h)为1.1×593.1=652.4,扬程(m)为1.1×17.9=19.7,则D一』DgQH一994×9.807×652.4×19.7一1000叩一1000×3600×0.85=40.9kW选择型号为TP250—27o/4的冷却水泵3台,2 用1备,单台扬程为27In,电机功率为45.0kw.则冷却水系统的能耗(kW)为:t2=P冷却塔+P冷却水泵=4×7.5+2×45=120由此可知冷却水系统在供冷季期间的运行能耗(kW?h)为:W2=叫2×h=120×957.57=114908.0(8)2.3一次泵冷冻水系统能耗一次泵按照定流量计算,查冷机样本可知冷冻水流量为252L/s(907.2In/h),按水流速推荐值选择公称直径为DN350的冷冻水管管径.其冷冻水流速(m/s)为:,一4Q一4×907.2'3600rrD3600×3.14×0.3570=2.52查水管路计算图可得比摩阻为152Pa/m,取一次环路冷冻水管长为80In,则管路的沿程阻力12.16kPa;取局部阻力与沿程阻力的比值为1.5, 则整个管路的阻力损失为0.4kPa;分集水器的阻力损失取40kPa,蒸发器侧压力降为121.5kPa.则冷冻水泵的扬程为19.6mH.O.选用水泵,流量和扬程皆考虑10%的余量,则选用水泵的参数:流量(In/h):1.1×907.2=997.9扬程(InH2o):1.1×19.6=21.6则冷冻水泵的功率(kW)可表示为:D一gQH一994×9.087×997.9×21.6r一次泵一一———丁叉石石石_百—一=69.1选择型号为TP250—37o/4的冷却水泵2台,1用1备,单台扬程为27In,电机功率为75kw,则一次泵冷冻水系统的能耗叫=75kW.在一次泵定流量的区域供冷系统中,一次泵流量保持不变,能耗亦不变.通过计算可知机组总运行小时数为1789h,所以一次泵在供冷季期间的运行能耗(kW?h)为:W3=叫3×h=120×1789=134175.0(9)2.4二次泵冷冻水系统能耗任取支路冷冻水流量为302.4In/h,按水流速推荐值选择公称直径为DN200的冷冻水管管径.其冷冻水流速(m/s)为:T,一4Q一4×302.43600rrD3600×3.14×0.207=2.5查水管路计算图可得比摩阻为300Pa/m,记二次环路中供水管长为L,不再考虑随沿程管径变化比摩阻的变化,统一按此定值计算,则管路的沿程阻力(kPa)为:HF=0.3×2L=0.6L取局部阻力与沿程阻力的比值为0.4,则整个管路的阻力损失(kPa)为:H=Hf+Hd=(1+0.4)×0.6L=0.84L分集水器阻力损失取40kPa.水系统为枝状环路,为解决系统平衡,在各回水支干管或支管上安装动态流量平衡阀(压降取40kPa),二通阀压降取30kPa,末端装置压差控制在20kPa以内,末端阻力在45～50kPa之间.则冷冻水泵的扬程(InH2o)为:H.=Hf+Hd+H=0.84L+40+40+30+18=128+0.84L(kPa)=13.05+0.0856L选用水泵,流量和扬程皆考虑10的余量,则选用水泵的参数为:流量(In/h):1.1×302.4=332.6扬程(mH2o):1.1×(13.05+0.0856L)=14.36+0.09422r第2期黎洪等:VRV集中空调与区域供冷单位冷量能耗的比较研究则该冷冻水泵的额定功率(kW)可表示为:P:.pgQH.1O00rl一999.8×9.807×332.6×(14.36+0.09422L)一—————T———一=15.304+0.1004L假设房间冷负荷与室外空气温度成线性关系以及二次变频泵输送的冷冻水流量随冷负荷的增减作一致变化.根据前面计算变频集中式空调系统季节能效比的方法,计算供冷季节二次变频泵的能耗.同样,假设末端用户室内温度保持26℃不变,不过与计算变频集中式空调系统季节能效比不同的是,变频泵的最低频率一般不低于30Hz.通常情况下,只有当室外干球温度高于20℃时,制冷机组才开始供冷,二次变频泵才开始运转;当室外温度高于35℃时,空调器处于满负荷状态,二次变频泵处于额定工况运行(见表5).根据这2点数据,可以进行线性插值,确定不同温区的负荷率及二次变频泵耗功率.二次变频泵的调节范围为单台的最低频率到3台泵的额定频率之间.空调冷冻水泵变频运行的能耗既不与流量的三次方成正比,也不与流量的一次方成正比,而是处于二者之间的依赖于管路阻力分布特性(与空调负荷及空调用户的位置有关)的一个量值.根据王寒栋[9的相关研究,在这里取修正系数为1.15,则在整个供冷季二次变频泵所消耗的能量(kw?h)为: Wp=1.15×(3O025.423+196.998L)=34529.236+226.548L(10)结合式(5),(8)～(10),当1台制冷机运行时,区域供冷系统在整个供冷季节的能耗(kw?h)为:W总=W1+V2+V3+Vp=1058897.536+226.548L(11)2.5冷冻水管管道输送冷量损失损失计算方法,管道温升因子:△=(e一1)△i=忌(ti一t.)(12)z=瓦鲁(13)其中,d,d:和d,分别为管道内径,外径及保温层外表面直径(m);t.为管道保温层外表面温度(周围土壤)CC);ti为流体进入管道温度(℃);t.为流体流出管道温度(℃);』D为管道内流体的平均密度(kg/m3);C为水的比热容(kJ/(kg?℃));和:分别为保温材料和管道材料的导热系数(W/ (m?℃)).输送冷冻水至末端泵中流体的管道能量损失的计算.冷冻水供水温度取7℃,引起的误差已很小,其余各参数取值分别为:d=0.207rrl,d2=0.219rrl,取保温材料的厚度为45mm,测d3=0.309rrl,A=7c/4=0.0036m,取1=0.05w/(rrl?℃);2=45w/(rrl?℃);ti=7℃,t.=20.6℃,C=4.1868kJ/(kg?℃),』D=1000kg/m3,=2.5m/s,代入(12)和(13)式,可得:△=(一1)△=13.6×(e2?一一1)当单台变频泵在额定转速下运行时,此沿程能量损失为:△W.QAt::Q:璺垒璺:鱼:竺::::=3600=4783.000×(e2?590L一1)由末端泵输送机组时产生的管道能量损失,冷冻水回水温度取12℃.可类似得,△W=3023.335×(e?一1)将这2部分能耗损失加起来,则单台变频泵额定工况下运行时,流体输送引起的能量损失为:△W单=△W.+△W=7806.335×(e2?5910L一1)利用张思柱伽提出的区域供冷输送管道能量Aw=21725030.31×(e:?一1)(14)表5二次变频泵变频能耗分析表?84?制冷与空调第8卷小时数/h1722202352822452312722711697014开息台数台00112223333实际系统负荷率/0.00.063.394.863.278.994.873.784.294.71O0.0当量满负荷小时数/h14926731036551659942719942总当量小时数/h2873变频总能耗/kW21725030.31X(e"IO"L一1)故该区域供冷系统提供的单位冷量能耗:负荷侧单位冷量能耗=供冷季节区域供冷系统的总能耗量/(供冷季节区域供冷系统所提供的总冷量一通过冷冻水管道损失的总冷量)wDls—I!:Q曼璺璺Z:曼鱼±鱼曼:曼鱼Z生P额定功率h一△W26775238.71—21725030.31X(e2.59x0一1) 3变频集中空调与区域供冷系统单位冷量能耗的比较分析根据式(4)和(15),可以对这2种制冷技术的单位冷量能耗进行比较.在某条件下,如果区域供冷比变频集中供冷更为节能,那么下式成立:wDls≤wvRv对上式进行求解,对于区域供冷系统,当其供水管道长度分别达到382m,657m和962m时,单位冷量能耗分别为0.228,0.240和0.253.因此可以认为,当变频集中空调系统的管道当量长度小于8m时(此种建筑物常见于小别墅,居民楼等较小的场合),若采用区域供冷系统进行供冷,建议用户与制冷站的距离不超过382m.否则,则采用变频集中空调系统.当变频集中式空调系统室内外机连接管道的当量长度小于50m时,在设计区域供冷系统时,推荐冷站到该用户的供冷距离不超过657m,此类建筑比较常见,在一些中型建筑中均适用.对于当量长度在100m以内的变频集中空调系统,在一些大型建筑包括写字楼,医院,会所,大型公共建筑中应用较多,其实这已达到变频集中空调系统的供冷极限,超过此当量长度,变频集中空调系统与分体空调相比在能耗方面不存在优势;而采用变频集中空调方案的初投资则远远高于分体式空调.综合考虑,用户会优先选用分体式空调,此时区域供冷系统的供冷半径需严格控制在962m以内.4结论1)变频集中空调的管道当量长度不超过8m,50m和100m时,单位冷量能耗分别约为0.228,0.240和0.253;2)得到区域供冷系统单位冷量能耗随管道长度变化的表达式,可近似认为单位冷量能耗与管(15)道长度成正比;3)当变频集中空调系统的管道当量长度小于8m时,如果该用户距离制冷站小于382m,那么采用区域供冷技术更节能;当管道的当量长度小于50m(大于8m)时,制冷站与该用户的供冷距离超过657m,则采用变频机组更节能;对于当量长度在100m以内(大于50m)时,采用区域供冷系统时应将供冷半径控制在962m以内.参考文献[1]龙惟定.建筑节能与建筑能效管理.北京:中国建筑工业出版社,2002.[2]YCPark,YCKim,MMin.Performanceanalysisona multi—typeinveteraircondiitoner.EnergyConver—sionandManagement,2001,42(10):1607～1621.[33杜敬三,付林,江亿.区域供冷最佳面积探讨.暖通空调,2003,(6):112-113.[43刘圣春,马一太.变频型房间空调器区域性季节能效比的研究.制冷,2005,(2):47—50.[53薛卫华,陈沛霖,刘传聚,变频控制热泵式VRV空调机组运行特性与节能性能实验研究.节能技术,2003, (3):3—5.1-63刘金平,杜艳国,陈志勤.区域供冷系统中冷冻水输送管线的优化设计.华南理工大学,2004,(10):32—35.[7]陈晓,张国强,文进希.区域供冷系统中制冷机系统的优化配置探讨.流体机械,2003,(6):55—61.[83董宝春,刘传聚,刘东.一次和二次泵变流量系统能耗分析.暖通空调,2005,(5):82—85.[9]李苏沈.冷水机组综合部分负荷性能指标与能耗计算.暖通空调,2005,(11):80—8.[1O]王寒栋.空调冷冻水泵变频能耗特性的研究.节能, 2003,(12):10—12.[11]张思柱.上海某区域供冷系统运行方案研究.上海:同济大学,2000.。
区域供热供冷系统的能耗分析及建设运营模式的研究
目录目录北京建筑大学硕士学位论文原创性声明北京建筑大学硕士学位论文使用授权书摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2区域供热供冷国内外发展状况及BOT模式简述 (3)1.3本文的研究内容与方法 (6)第2章北京市供热供冷市场发展及典型项目探讨 (8)2.1北京市供热供冷市场发展简述 (8)2.2北京市供热供冷市场份额解析 (8)2.3现阶段BOT模式在区域供热供冷市场的应用 (9)2.4研究项目的基本情况 (9)2.5常见区域供冷类型简述 (10)第3章区域供热供冷系统在实际项目中的应用与研究 (12)3.1项目用热用冷需求及相关概况 (12)3.2项目初步方案拟定与设计计算分析 (12)3.3设计计算 (13)3.4项目建设运营模式分析 (24)第4章区域供热供冷系统在研究项目达产后的能耗与运营分析研究 (32)4.1运行数据采集与分析 (32)4.2由成本核算分析得到的经验启示 (37)4.3完善数据采集及此后研究的设想 (38)第5章项目应用与区域推广 (40)5.1同类化项目的应用 (40)5.2区域供热供冷模式在广泛区域的推广 (40)结论与展望 (42)结论 (42)展望 (42)参考文献 (44)致谢 (47)III第1章绪论1.1 课题背景1.1.1 行业政策背景近些年来，以区域供热供冷为突出代表的采暖用冷市场逐步发展，取得了较为可观的商业规模与社会效益。
特别是政府相关部门加大推进城市清洁能源改造，完善能源合理利用，改善大气环境的力度进一步增强，我们更加清晰地看到了以清洁能源利用为主的区域供热供冷市场的广阔前景。
结合近年来我国环境保护问题进一步突出，能源合理利用，特别是清洁能源的合理利用问题，越来越受到政府部门与社会各界广泛的关注，同时也推动着同行业从业者的研究与发展。
以北京市为例，2013年7月，市政府出台《引进社会资本推动市政基础设施领域建设试点项目实施方案》[1] ，对供热供冷设施的投资予以鼓励，采取社会企业投资热冷源，政府投资配套管网等举措，推动区域集中供热供冷工作的科学开展。
深圳地区办公建筑供冷季空调系统综合能耗分析
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｏｆ Ａｉｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｏｆｆｉｃｅ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｏｆ Ｓｈｅｎｚｈｅｎ ｉｎ Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｓｅａｓｏｎ
２０１８ 年第 ８ 期( 总第 ４６ 卷 第 ３３０ 期) 建 筑 节 能 ■ 暖 通 空 调
ｄｏｉ:１０.３９６９ ∕ｊ.ｉｓｓｎ.１６７３￣７２３７.２０１８.０８.０１９
深圳地区办公建筑供冷季空调系统综合能耗分深圳市建筑设计研究总院有限公司ꎬ广东 深圳 ５１８０００)
摘要: 采用鸿业全年负荷计算及能耗分析软件 ＨＹ － ＥＰ ５. ０ꎬ选用中国标准年( ＣＳＷＤ) 气象数据ꎬ对 深圳某办公建筑进行了动态负荷计算ꎬ以« 非供暖季不同末端空调系统综合能耗的计算分析 方法浅析» 一文中的计算分析方法对风机盘管、多联机、定风量空气处理机组和变风量空气处 理机组 ４ 种不同的空调末端形式的供冷季空调系统综合能耗进行了计算分析ꎬ并将计算结果 与办公楼的实际能耗进行了对比ꎮ 结果表明ꎬ办公建筑多联机空调系统的空调综合能耗最 低ꎬ变风量空气处理机组系统次之ꎬ其次是风机盘管系统ꎬ定风量空气处理机组系统最高ꎻ风 机盘管系统计算值与实际值各月变化规律基本相同ꎬ计算值各月均比实际值略大ꎬ偏差在 ２０ ％ 左右ꎬ说明此模拟计算方法是可靠的ꎬ模拟计算的结果是可信的ꎮ
ＷＵ Ｙａｎ － ｋｕｉꎬ ＺＨＵ Ｓｈｕｙｕａｎꎬ ＬＩＮ Ｘｉｕ － ｊｕｎꎬ ＬＩＵ Ｈｅ － ｂｉｎｇ ( Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ＣＯ. ꎬ ＬＴＤꎬ
制冷空调系统的能耗分析与降低策略研究
制冷空调系统的能耗分析与降低策略研究随着全球气温的升高和人们对舒适生活的追求，制冷空调系统的需求不断增加。
然而，制冷空调系统的能耗问题日益凸显，不仅给环境带来不可忽视的负担，也增加了用户的能源开支。
因此，进行制冷空调系统的能耗分析和寻求降低策略显得尤为重要。
制冷空调系统的能耗分析是评估系统能源使用效率和能源消耗水平的关键过程。
首先，我们需要了解制冷空调系统的能耗结构。
制冷空调系统的能耗主要包括制冷剂压缩机、冷却水泵、风机和控制系统等各个部件的能耗。
通过对每个部件的能耗进行监测和分析，可以确定能耗的主要消耗点，并为后续的降低策略提供依据。
其次，我们需要了解制冷空调系统的能耗特征。
在制冷空调系统的使用过程中，能耗的变化呈现出明显的周期性和规律性。
根据不同的使用场景和季节性需求，制冷空调系统的能耗表现也会有所不同。
通过对能耗特征的分析，可以判断系统在不同时段的能耗高峰和低谷，从而制定合理的降低策略。
一种常见的降低制冷空调系统能耗的策略是提高系统能源使用效率。
首先，可以通过改进制冷剂压缩机的设计和优化制冷剂的循环过程来减少能耗。
采用高效制冷剂和优化的循环系统可以显著降低系统的能耗。
其次，可以优化冷却水泵和风机的运行方式，减少其能量损耗。
合理调节风机的转速和冷却水泵的流量，可以提高系统的效能。
此外，还可以整合智能控制系统，通过温度和湿度的自动调节，减少能耗浪费。
另一种降低制冷空调系统能耗的策略是控制用能行为。
用户在日常使用中的行为习惯和操作方式对系统能耗有直接影响。
因此，通过改变用户的用能习惯和提高用能意识，可以有效降低系统的能耗。
例如，合理设定室内温度和湿度范围，避免过低的温度和过高的湿度对系统的过度负荷。
此外，合理开启和关闭空调系统，避免长时间不使用却持续运行的情况，也可以降低系统的能耗。
此外，还可以采用新一代的能源技术来降低制冷空调系统的能耗。
例如，太阳能制冷技术可以利用太阳能来供给制冷系统的能源，减少对传统能源的依赖，从而实现能耗的降低。
区域供冷能效
区域供冷能效
区域供冷能效是指在一个特定的区域范围内提供冷却服务时所消耗的能源与所提供的制冷能力之间的比例关系。
区域供冷能效可以通过多种指标来评估，其中最常用的指标是能源效率比（Energy Efficiency Ratio，EER）和季节能效比（Seasonal Energy Efficiency Ratio，SEER）。
EER是指在一个固定的运行条件下，冷却系统所提供的制冷能力与所消耗的电能之间的比例关系。
EER数值越高，说明冷却系统的能效越好。
SEER是指在一个一整个制冷季节范围内，冷却系统所提供的制冷能力与所消耗的电能之间的比例关系。
SEER数值越高，说明冷却系统在不同的负荷条件下能够保持较高的能效。
除了EER和SEER之外，还有一些其他的能效评估指标，例如日平均部分负荷系数（Daily Part Load Fraction，DPLF）、区域供冷系统能源消耗比（Area Cooling System Energy Consumption Ratio，ACS-ECR）等。
为了提高区域供冷能效，可以采取一些措施，例如优化制冷系统设计，提高冷却设备的运行效率，使用节能型的冷却设备，改善冷却系统的控制和管理等。
此外，还可以采用一些辅助措施，例如热回收利用、风能利用等，以降低区域供冷所需的能源消耗。
青岛某区域海水热泵供热供冷节能分析
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124 基于负荷特性的指标评价区域供冷系统节能性探讨
基于负荷特性的区域供冷系统节能性探讨上海交通大学彭友辉连之伟摘要区域供冷技术在国内多个重大项目中得以应用，但是从实际运行效果来看节能性并不理想，造成这种结果的原因可以很大程度上归结于忽视了区域供冷技术的应用必须建立在良好的区域负荷特性基础上。
因此，本文通过理论分析区域负荷特性对区域供冷系统能耗的影响，探讨在已有的“供冷半径”概念上提出了区域负荷特性指标这个综合概念，用于评价区域供冷能效以及实现节能性所需具备的负荷特性条件。
关键词区域供冷区域负荷特性 EER 供冷半径区域供冷DCS（District Cooling System）是指对一定区域内的建筑群,由一个或几个制冷站集中制取冷水通过区域管网输配到各单体建筑用户内,为用户提供冷量服务的空调冷热源系统。
国内在建和已建成的大型项目包括中关村、广州大学城两个单供冷项目,以及上海世博园、大连小平岛和星海湾、南京鼓楼软件园等区域供冷供热项目[1-5]。
但是文献[6]指出目前已建成投入运行的DCS运行情况并不理想,多数项目存在售冷价过高的问题,大部分区域供冷系统销售冷价为0.6～1.0元/(kW·h),绝大部分超过0.7元/(kW·h),按当地参考电价与冷价之比得出参考制冷系数COP（Coefficient of Performance）值在1.0左右,低于家用空调器2.5左右的COP值。
面对这样的实际应用效果,不免让人质疑区域供冷的节能价值和应用前景。
在不考虑区域供冷对优化城市能源结构和环保等方面的作用,只分析其能效情况可以发现能效高低主要取决于集中冷源可带来的冷源效率提升,同区域输配系统所带来的循环水泵功耗和冷量损失的增加之间的抵消结果。
对此,文献[7-8]分别阐述了各自的观点,认为其不节能的理由主要在于受冷负荷特征和供冷技术的限制,系统输配能耗和冷量损失变得很显著,而认为其节能的理由主要在于冷源集中带来的大型化、规模化,以及废热、未利用低品位能源可以集中利用带来的冷源效率提高。
区域供冷和分散供冷的经济比较
区域供冷与分散供冷的经济比较区域供冷的概念区域供冷系统 ( District cooling system, DCS)是指为满足某一特定区域内多个建筑物的集中空调冷热源需求, 由专门的大型冷冻站集中制造冷水 (冷却水或冷冻水 ), 通过区域管道供给的 1个或多个需冷单位的中央空调冷热源系统。
区域供冷系统由冷源、制冷站、输配管网和末端用户4部分组成(见图1)。
区域供冷的优点（1）节能：区域供冷以大型制冷机组代替家庭安装的分散式空调, 提高了制冷效率、能耗比。
（大型制冷机组的能效比高达4.0 , 甚至可达5.0以上。
现有的分散式空调平均能效比还达不到2.2。
）同时, 同一区域供冷系统给不同功能的建筑供冷,减小了各用冷单位的同时使用系数, 制冷机组的装机容量比传统制冷系统低20%左右。
通过对不同功能建筑的组合, 使系统负荷保持在相对稳定的水平。
（2）缓解电网压力：区域供冷技术与蓄冷技术相结合, 减少制冷机主机容量, 降低制冷设备初投资。
制冷装置,利用夜间用电低谷时段制冰,白天用冷高峰时段融冰供冷,从而极大地降低高峰用电量,有效地调整用电结构,减少电网负荷,用户还利用峰谷电价差节约运行费用。
（3）保护环境：区域供冷系统的使用可有效地降低氟利昂和温室气体排放，减少分散式空调系统造成的城市热岛效应。
（4）改善建筑物外观、降噪实例分析：以某个小区为模型, 对分散式空调系统和区域供冷系统进行综合比较。
该小区内的建筑类型包括办公楼、酒店及住宅, 总建筑面积约为4m ,分布较为集中且满足区域供冷的条件。
该地区冬暖夏热供10 210冷时间为5个月。
按现行《采暖通风空气调节设计规范》的规定, 夏季空调室外设计干球温度采用历年平均不保证 50 h的干球温度, 结合该地气象参数进行逐时冷负荷计算,计算得出夏季空调冷负荷指标为36W /2m。
从两者初投资、运行费用、使用年限整体综合比较，预期如下：此表不含空调系统在使用年限内产生的其他空调费用。