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了解冷水机效率

了解制冷机的效率:

冷却器是通过蒸气压缩或吸收式制冷循环从液体中除去热量的机器。然后,该液体可根据需要循环通过热交换器以冷却空气或设备。作为必不可少的副产品,该制冷循环会产生废热,这些废热必须排到环境中,或者为了提高效率而被回收以用于加热目的

冷水机的效率取决于所消耗的能量和所提供的冷却。吸收式制冷机的额定冷却量为每吨制冷量。电动机驱动的冷却器的额定功率为每吨冷却的千瓦电量。

以下是一些简单的公式,用于在电动冷水机组的各种能源效率单位之间进行转换

  • KW /吨= 12 / EER
  • KW /吨= 12 /(COP x 3.412)
  • COP = EER / 3.412
  • COP = 12 /(KW /吨)/ 3.412
  • EER = 12 / KW /吨
  • EER = COP x 3,412

如果将冷水机的效率定为 1 KW /吨,

  • COP = 3.5
  • EER = 12

冷却负荷 -kW / ton

术语 kW / ton 通常用于较大的商业和工业空调,热泵和制冷系统。

该术语定义为 在额定条件下以千瓦 为单位的能量消耗与 以为单位的除热率之比 。千瓦/吨 越低 ,系统效率越高。

KW/ton = Pc / Er        

在哪里

Pc =能耗(kW);Er =散热量(吨)

绩效系数 -COP

性能系数 COP 是用于报告基于制冷剂的系统效率的基本参数。

性能系数 -CO P-是所获得的有用能量与所施加能量之间的比率,可以表示为

COP =我/她        

在哪里

COP =性能系数

Eu =获得的有用能量(英制单位的英热单位或英制单位的瓦特)

Ea =施加的能量(英制单位的btu或国际单位制的瓦数)

COP可用于定义冷却效率和加热效率(对于热泵)

  • 冷却–   COP 被定义为除热的能量输入到设备的比率
  • 加热–  COP 被定义为热传递到能量输入到设备中的比

COP 可用于定义单一标准或非标准额定条件下的效率,或作为季节性条件的加权平均值。该术语可能包括也可能不包括辅助系统(例如室内或室外风扇,冷冻水泵或冷却塔系统)的能耗。

  • 更高的COP- 更高效的系统

COP是无量纲的,因为输入功率和输出功率是以相同单位测量的。COP是一种瞬时测量,即必须在任何特定的给定时间点(无论是满负荷条件还是任何局部负荷条件)都测量获取的能量和施加的能量。大多数空调设备制造商都提供满负荷条件下的COP值,但不能反映设备在部分负荷条件下的性能。

能源效率比 -EER

能源效率比(  EER  )是一个术语,通常用于定义整体式空调和热泵系统的冷却效率。

效率是由适当的设备标准指定的单个额定条件下确定的,定义为净制冷量(或以Btu / h 为单位的热量)与瓦特为 单位的总输入 功率之比EER的单位  是 Btu / Wh

EER = Ec / Pa     

在哪里

EER =能源效率比(Btu / Wh)

Ec =净制冷量(Btu / h)

Pa =施加的功率(瓦​​)

该效率术语通常包括辅助系统(例如室内和室外风扇)的能量需求。

  • 更高的EER-  更高效的系统

与COP类似,EER是在特定时间点进行的瞬时测量,不能反映设备在其容量调制的整个范围内的性能。

影响冷水机组效率的因素:

为了了解冷水机的效率,我们必须了解冷水机的目的是通过使用空气冷却冷凝器(用于风冷冷水机)或将以下各项结合使用来消除建筑物冷水循环中的热量并将其散发到周围环境中水冷冷凝器/冷却塔(用于水冷冷却器)。在这两种情况下,提供给冷却器的大部分功率用于压缩机,该压缩机将在蒸发器和冷凝器之间泵送制冷剂。压缩机在将制冷剂从蒸发器中的低温/低压状态提升到冷凝器中的高温/高压状态时,占用了冷却器的大部分功率。

为了使冷却器有效运行,必须使蒸发器和冷凝器中制冷剂温度之间的升程最小。这可以通过选择在相对较高的温度下放置冷冻水来完成(即使用7°C而不是5°C离开冷冻水温度将减少压缩机所需的提升量,并有助于提高冷却器的效率)。蒸发器和冷凝器的设计也会对冷却器的整体效率产生重大影响。例如,与传统的圆管板翅式盘管相比,对于相同尺寸的冷却器,将微通道冷凝器盘管用于风冷式冷却器可将效率提高约4%。使用3通道蒸发器代替2通道蒸发器也可以提高冷却器的效率。较大的热交换器产生较高的满负荷效率。

冷凝制冷剂温度取决于环境条件,无法控制。但是,在非设计条件下(当环境温度低于设计条件时),冷凝温度会降低。AHRI进行的研究表明,冷水机组在99%的时间内遇到的环境条件低于设计条件。在这种情况下,使用具有变速驱动器的压缩机可以帮助实现更高的部分负荷效率。使用变速冷凝器风扇还可以帮助实现更好的部分负载效率。其他可能影响效率的操作因素包括冷凝器和蒸发器结垢。

了解满负荷和部分负荷(IPLV / NPLV)效率

给制冷机的两个最常见的能效等级是满负荷和部分负荷(综合部分负荷值-IPLV或非标准部分负荷值-NPLV)。满负荷和部分负荷效率都可以用kW / ton,EER(Btu / Wh)或COP来衡量。

满载效率

表示制冷机在峰值负荷条件下的效率,满负荷效率是制冷量与峰值负荷下输入的总功率的比值(当制冷机运行以满足建筑物的最大制冷需求时)

满载效率

  • 预测单个操作点的性能
  • 无法预期设备在非设计条件下的响应方式
  • 具有出色的满负荷特性的设备可能具有不令人满意的部分负荷特性
  • AHRI进行的研究表明,冷水机仅在1%的时间内满负荷运行。

部分负载效率(IPLV / NPLV)

设计任何冷水机组时,必须考虑部分负荷效率,因为任何冷水机组的99%的工作时间都是在部分负荷条件下进行的。“部分负荷”不仅意味着所需的冷却吨数减少,而且还意味着提升量减少(压缩机必须克服的蒸发器温度与冷凝器温度之间的差异)

集成零件负荷值(IPLV)是由空调,暖气和制冷研究所(AHRI)开发的性能特征。它最常用于描述能够进行容量调节的冷却器的性能。与仅描述满负荷条件下的效率的满负荷效率不同,IPLV源自在各种容量下工作时的设备效率。由于冷水机并非始终以100%的容量运行,因此满负荷EER,COP或kW / TR并不是典型设备性能的理想代表。IPLV / NPLV是一个非常重要的考虑因素,因为它会在设备的整个寿命周期内影响能源使用和运营成本。能源法规(例如ASHRAE标准90.1)指定了冷水机组满负荷和部分负荷效率的最小值

集成零件负荷值(IPLV)额定值针对特定情况:当项目的设计条件等于ARI标准条件时。对于偏离标准AHRI条件的情况,效率数字称为非标准部分负载值(NPLV)。IPLV是NPLV的专门子集。AHRI意识到,NPLV额定值无法准确预测实际安装中的绝对冷却器效率。但是,NPLV确实提供了一种有意义的方式来比较不同冷却器模型的相对效率。实际效率与NPLV可能相差几个百分点,但每个冷水机型号的相差幅度都差不多

IPLV / NPLV用于水冷式冷水机组:

如果冷却器设计为在不同条件下运行,包括较低/较高的蒸发器离开水温或不同的蒸发器流速;不同的冷凝器EWT或冷凝器流速;效率称为NPLV(非标准部分负荷值)。对于NPLV,进入冷凝器水温的部分负载应从所选的100%负载的冷凝器EWT线性变化到50%负载的65°F,并在50%到0%的负载下固定在65°F。

IPLV / NPLV风冷式冷水机组:

在许多情况下,设备的额定环境温度更高(设计为115、118或122°F),或者蒸发器的出水温度不同于44ºF,或者蒸发器的流量不同于2.4 gpm / ton。对于NPLV计算,将在额定环境条件下选择EER1。

年度能源成本分析(对于单冷水机)

暖通空调系统是商业建筑中最大的用电量。能源效率一直在项目要求中始终名列前茅,因为从长远来看,它直接影响着利润。无论机构或企业类型如何,都必须降低运营成本。节省的运营成本可以用于更多的生产用途。

可以使用以下公式估算运行冷水机的年度能源成本:

年度能源成本=实际效率NPLV x能源效率(SR / kWHr)x平均制冷机负荷x工作时间

计算依据:

营业时间:8760小时(每年)

冷水机净容量:324.8吨

能量费率:0.32 SR / kWHr(0.08 USD / kWHr)注:1 USD = 3.76 SAR

环境温度:115°F

冷冻水温度:54/44°F

AHRI定义的平均建筑荷载曲线如下

= 0.01(100%负载)+0.42(75%负载)+0.45(50%负载)+0.12(25%负载)

= 0.01(1) + 0.42(0.75) + 0.45(0.5) + 0.12(0.25)

= 0.58

冷水机平均负载= 0.58(324.8 TR)= 188.4 TR

年度能源成本:

冷水机组1:NPLV = 14.6 EER(kW / TR = 0.822),每年能源成本SR 434,117

冷水机组2:NPLV = 17.8 EER(kW / TR = 0.674),每年能源成本SR 355,955

每年运行效率更高的冷水机可以节省SR 78,162 !!!

冷水机组件选择对效率的影响

如前所述,冷水机中使用的组件会极大地影响其效率。选择冷凝器,蒸发器,压缩机类型和冷凝器风扇类型会大大改变冷却器的IPLV / NPLV,并影响每年的能耗和成本。为了理解这种影响效率的程度,我们将以350吨标称风冷螺杆冷却器为例,并通过使用以下列出的不同组件来了解其效率如何变化。

在设计和执行项目时,选择正确的组件和最高的NPLV以实现最高的年度能源节省非常重要

年度能源成本分析(用于多冷水机组)

在单台冷水机组中,冷水机组会看到各种建筑物的冷负荷:从100%的设计负荷到10%的冷水机组关闭。另一方面,在多冷水机系统中,随着建筑物制冷负荷变低,冷水机停止运转,而其余冷水机的负荷增加。结果是单个冷水机组平均承受更高的负荷。

计算多台冷水机组的年度能源成本需要更复杂的计算和模拟。佩诗制冷提供了其佩诗冷水机组能耗估算软件,该软件可以根据实际操作条件进行冷水机组分析。包括全球约300个城市的天气数据,对于确定年度运营成本和/或比较不同的冷水机组而言,这可能是非常有用的工具。佩诗还在能源成本分析中考虑了所有泵/塔,并具有生成多个分析报告的能力。