李增足1，刘存芳2
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红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：TB657.2文献标识码：A
1引言
通常人们认为，电动制冷压缩机的制冷系数(COP)比各种型式的澳化锉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(PrimaryEnergyRatio，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
(1)电动制冷压缩机PFR的计算公式
式中Q0一制冷机的制冷量，kW；
W一输入制冷机的电功率，kW；
ηf一电厂的发电效率，本文计算取值35％;
ηw一电网的输送效率，本文计算取值0.92；
ηy一压缩机的电机效率，本文计算取值0.9。
(2)蒸汽热源驱动溴化锂吸收式制冷机的PER的计算公式
式中Q0一溴化锂吸收式制冷机的制冷量，kW；
Qg一溴化锂吸收式制冷机所消耗的热量，kW；
ηg一锅炉效率，一般取0.6～0.75，本文计算取值0.75;
ηsg一室内外输送管道的热效率，一般取0.9～0.94，本文计算取值0.93；
ηgd一锅炉房内管道热效率，一般取0.9～0.95，本文计算取值0.94；
Wrb一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
式中Q0一直燃式嗅化铿吸收式制冷机的制冷量，kW；
Gr一燃料的耗量，kg或m3；
Qrz一使用燃料的热值，kJ/kg或kJ/m3；
Wrb一直燃式澳化铿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
空气源（风冷）热泵机组的室外侧换热器用风机来强制通风，而澳化铿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
式中W1b一冷却水泵的耗电，kW；1.05一富裕系数；L一水泵的流量，M3/S；H一水泵的扬程，m；ηp×ηm一水泵与电机效率的乘积，一般取值0.6～0.7，本文取0.7。
(2)冷却塔风机耗电W1f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。
注：本文压缩式制冷系统计算取值为0.006；溴化锂吸收式制冷系统计算取值为0.010。
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：
(2)风冷电动压缩式冷水机组PER公式：
(3)直燃型溴化锂吸收式冷水机组PER公式：
(4)蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组PER公式：
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。
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0.6Mpa，凝结水毁水温度为90℃。
6结论
(1)对制冷系统进行能效分析要用统一标准，只有这样，才能使比较结果的可信度更高、更科学。计算结果显示，制冷量在1163kW左右的机组中，螺杆式空调制冷机组能效比最高，离心式空调制冷机组稍差，这与行业内的普遍认识基本一致。表2中还反映出蒸汽双效溴化锂吸收式机组PER值最低，其原因为蒸汽锅炉热效率低，加之管路损耗较大所致。本文认为，在热电厂、钢铁企业等废热比较丰富的地方，采用蒸汽双效漠化铿吸收式机组将会是效率最高、最为经济的选择。
(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值高；同时还注意到直燃型溴化锂吸收式机组比风冷热泵和单风冷冷水机组PER值高，其原因是由于风冷冷凝温度较水冷机组高所致。由此可见，在只考虑夏季供冷不考虑冬季供热的情况下，夏季采用水冷机组比风冷机组能效效率高。
(3)表2结果是在额定工况下取得的，与实际工况相比，其PER值还要发生变化；不同型式的制冷机都有一个高效率工作区间，比如大制冷量(1758kW以上)时离心机组的COP值较大，中制冷量（1163kW左右）时螺杆机组的COP值较高，等等。因此，在选配压缩机时，还应考虑某一制冷压缩机的最优工作负荷区间等。