中央空调用电力驱动冷水机组年耗电量分析计算
第10卷 第3期2010年6月
制冷与空调
REFRIGERATIONANDAIR-CONDITIONING
11213
中央空调用电力驱动冷水机组
3
年耗电量分析计算
张明圣1) 彭飞2) 石竹青2)
1)
2)
(合肥通用机械研究院) (合肥通用机电产品检测院)
摘 要 通过对现有的各种统计数据进行分析计算,做出必要的边界条件假设,找出一条最接近“真实”的路径,定量计算出目前(1994—2008年)我国在用的中央空调用电力驱动的冷水机组的2009年度的总耗电量。
关键词 中央空调;冷水机组;总装机冷量;年耗电量
Analysisandcalculationofannualelectricityconsumptionwithelectricchillersforcentralair2conditioning
ZhangMingsheng1 PengFei2 ShiZhuqing21)
(HefeiGeneralMachineryResearchInstitute)
2)
)))
(HefeiGeneralElectricalProductsInspectionInstitute)
ABSTRACT Throughavarietyofexistingstatisticaldataanalysisandcalculation,makesnecessaryassumptionsandfindsaclosesttothetruewayandcalculatesquantitativelyan2nualelectricityconsumptionwithelectricchillersforcentralair2conditioningin2009.KEYWORDS centralair2conditioning;chiller;totalinstalledcoolingcapacity;annualelec2tricityconsumption
1 基本思路和假设
中国作为一个快速发展的大国,统计基础较
为薄弱,因此我国制冷空调设备年耗电量分析是个世纪难题。精确分析计算做不到,较精确分析也难。困难在于在用设备的总量(台数和总装机容量)统计、设备能效水平确定和运行时数的估计等。
但是,也不是完全没有路径可循,仍然可以利用现有的各种统计数据,以一定的假设作为边界条件,找出一条在现有数据的基础上最接近“真实”的路径,来估算我国中央空调设备的主机———冷水机组的年耗电量。
在用冷水机组的年耗电量,取决于3个参数:①在用设备的总容量或总制冷量(Q);②在用设备的能效水平值(E);
3国家科技支撑计划资助(2006BAK04A22).收稿日期:2010204214
通信作者:张明圣,Email:[email protected]
③在用设备的运行时数(H)。
如果通过技术手段得到以上3个参数,可以计算出年耗电量为
M=
×HE
(1)
因此,通过对现有公布数据的统计分析,找出Q,E和H的值,从而计算出电力驱动的中央空调用冷水机组的年耗电量M。2 在用总装机定量的分析计算
统计数据一直以来是我国各行业的短板。制冷空调行业是其中做得较好的。中国制冷空调工业协会(CRAA,ChinaRefrigerationandAir2con2ditioningIndustryAssociation)从2000年开始进行行业数据统计分析,并出版《中国制冷空调行业年度报告》,该年度报告中的各项数据(包括分类)
・12 ・
制 冷 与 空 调第10卷
逐渐得到完善。
2003年,中国制冷空调工业协会开始对生产机组年总冷量进行统计,之前只有产销量的(台/套)统计数据。自2005年开始有较完善的按产品类别的年总冷量的统计,虽然还有待完善,但这仍然是目前我国制冷空调行业最权威、最真实的行业统计数据。因此,笔者以该系列统计数据作为在用冷水机组总装机容量分析计算的最主要数据来源。
在分析计算之前,先做一些假设:①设备的使用寿命为15年,1994—2008年内的总产量即为在用总量;
②15年的增长率是线性的;③以2004—2008年的分类单台平均冷量值计算2000—2002年的总冷量值;
④以2003—2008年均增长率,反推出1994—1999年的总冷量值。
表1是根据中国制冷空调工业协会的年度统计数据经分析计算得到的按类、按型统计的单台冷水机组平均名义制冷量。
表1 按类型统计的单台冷量均值
冷水机种类2004—2008年
分类单台冷量均值/kW
年总产量/套
年总冷量/kW按型平均按类平均
水冷活塞
[1**********]239.53177.43
风冷活塞[1**********]143.86水冷螺杆[**************]7.70478.66风冷螺杆[**************].82水冷涡旋[1**********]552.2145.65
风冷涡旋[**************].80
离心式
14371
33301502
2317.27 (离心类)
3 数据分析
根据中国制冷空调工业协会发布的2000—2002年的统计数据,结合表1中分类单台冷量均值,计算2000—2002年间各类冷水机组的年度总冷量和3年总冷量,见表2。
表2 2000—2002年度总冷量
kW年度
活塞
螺杆
离心
合计
[***********][***********][***********][1**********]
[***********]555347416总计
1341371
5629471
4363419
11334261
据此,笔者得到2000—2008年间的各年度冷
水机组总冷量和年增长率(见表3)。这9年间冷水机组的冷量累计达到122260119kW,年平均
增长幅度为41.70%。
表3 2000—2008年度总制冷量
年度
冷量/kW
较上年度增长率/%
[1**********]—
[1**********]91.[**************].[**************].[**************]1.[**************]7.[**************].[**************]6.092008
28586000
15.84算术平均增长率
41.7
基于以上数据,按照年平均增长率41.7%,笔
者以2000年度数据为基准,向前推算出1994—1999年这6个年度的冷水机组产量(总制冷量kW),见表4。
表4 1994—1999年度冷水机组总制冷量
kW
年度
[1**********]7总制冷量3
[***********]59年度[1**********]4合计
总制冷量3
508792
359063
253397
4311413
注:3以2000年度的总制冷量为基准。
综合以上统计数据以及估算结果,得到我国1994—2008年这15年间冷水机组的总产量(以冷量kW计),即目前在用冷水机组的总制冷量为126571532kW(见表5)。
表5 1994—2008年度总制冷量
kW
年度
1994—1999合计2000—2008合计
15年总计冷量
4311413
122260119
126571532
4 总装机容量修正系数及实际开机容量
前面计算得出1994—2008年这15年总计生产的冷水机组的制冷量为126571532kW,这个数据可以认为是目前在用冷水机组的总装机容量。但要计算全年用电量,还必须对其进行必要的修正。
冷水机组并不是一直以满负荷运行的,根据已有的研究成果[1]和国家标准GB/T18430.1—
2007[2]
,因环境温度的变化等原因冷水机组只有2.3%的时间以100%负荷运行,41.5%的时间以75%(85%～60%)的负荷运行,46.1%的时间以50%(60%～35%)的负荷运行,10.1%的时间以25%(35%以下)的负荷运行。据此,冷水机组的实际开机容量的修正系数为
ξ=0.023×1+0.415×0.75+0.461×0.5+0.101×0.25
=0.59
第3期张明圣等:中央空调用电力驱动冷水机组年耗电量分析计算・13 ・
因此,我国在用冷水机组实际运行的开机容量(kW)为
Q=126571532×0.59
=74677204
5 冷水机组运行时数的分析与评估
冷水机组的运行时数,只能从统计的角度入手,在设定的边界条件下进行评估计算。
表6 冷水机组在我国4个主要气候区域的运行小时数[1]
地区类别严寒
寒冷
夏热冬冷
夏热冬暖
制冷运行时数/h
1273
1337
1366
2174
根据我国多数国家标准选取夏热冬冷地区作为标准运行地区,笔者选择夏热冬冷地区作为时间计算值,该地区制冷、制热时间相当[3],即冷水机组的运行时间为2×1366=2732h。6 冷水机组能效水平计算与评估
在得到我国电力驱动冷水机组的实际开机运行容量、全年运行时数后,要计算全年能耗,还必须得到另一个主要参数———冷水机组的能效值。
影响冷水机组能效值的因素很多,如压缩机型式、换热器性能、运行控制水平、节流元件、冷却方式、环境温度条件等,其中影响最为显著的应该是压缩机的型式,行业上一般也以采用压缩机的型式来对冷水机组的能效进行分类评估。
表7给出了2006—2009年度冷水机组按压缩机分类的能效水平实测平均值。
表7 2006—2009年度各类冷水机组实测能效值
冷水机EER
组类型年度
最小
最大
年平均值平均值
20062.623.072.9涡旋式
20072.353.522.7520082.473.12.832.8625
20092.413.412.9720063.856.014.97螺杆式
20073.146.494.7520083.616.374.944.91520093.846.17520065.836.156.01离心式
20075.076.415.7420084.736.375.865.892009
5.7
6.15
5.95
表8给出了统计得到的2004—2008年度各主
要类型冷水机组总冷量的比例。
表8 2004—2008年度各主要类型冷水机组总冷量的比例
冷水机组类型
总冷量/kW
占总冷量的比/%
涡旋式[1**********].37螺杆式5485586555.15离心式
33301502
33.48
3注:从2005年起,国家压缩机制冷设备检测中心已经没有检测
到往复活塞式冷水机组,这类机组在总冷量中的比例已经很小,故没有计算其能效修正的影响值。
根据表7和表8的统计数据加权后得到的用于
计算冷水机组年度总耗电量的冷水机组能效水平值 E=(0.1137×2.8625)+(0.5515×4.915)+
(0.3348×5.89)
=5.008
7 冷水机组年耗电量计算
2009年,冷水机组的实际运行的开机总容量
为74677204kW,全年制冷制热运行小时数为
2732h,冷水机组的加权平均能效为5.008,根据式(1),2009年度冷水机组的全年耗电量(kW・h)为
M=
E
×H=5.008
=4.07384428×10
10
8 结束语
计算结果仅仅是冷水机组制取冷(热)水运行
阶段的耗电量,不包括冷却水处理系统(如冷却水泵、冷却塔风机等)、冷冻水输送系统(如冷冻水泵等)以及末端装置(组合式空气处理机组、风机盘管机组等)的耗电量。
虽然计算结果粗糙,有待完善。但在没有空调设备年度耗电量的统计数据的情况下,该结果可以为建筑节能潜力评价提供量化参考。
参考文献
[1] 公共建筑节能设计标准宣贯辅导材料.北京:中国建
筑工业出版社,2005:510.
[2] GB/T18430.1—2007蒸汽循环冷水(热泵)机组第一
部分:工业或商业用及类似用途的冷水(热泵)机组.
[3] 石文星,颜承初,赵伟.单元式空气调节机APF性能
评价相关性研究.冷冻空调标准检测,2006(6):
4233.