冷源与热源冷水机组能效限定值及能源效率等级.pdf
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1、冷源与热源冷源与热源冷水机组能效限定值及能源效率等级冷水机组能效限定值及能源效率等级4 42 2冷源与热源冷源与热源421建筑能耗占我国能源总消费的比例已达 276,在建筑能耗中,暖通空调系统和生活热水系统耗能比例接近60。公共建筑中,冷热源的能耗占空调系统能耗40以上。当前各种机组、设备类型繁多,电制冷机组、溴化锂吸收式机组及蓄冷蓄热设备等各具特色,地源热泵、蒸发冷却等利用可再生能源或天然冷源的技术应用广泛。由于使用这些机组和设备时会受到能源、环境、工程状况、使用时间及要求等多种因素的影响和制约,因此应客观全面地对冷热源方案进行技术经济比较分析,以可持续发展的思路确定合理的冷热源方案。1热源
2、应优先采用废热或工业余热,可变废为宝,节约资源和能耗。当废热或工业余热的温度较高、经技术经济论证合理时,冷源宜采用吸收式冷水机组,可以利用热源制冷。2由于可再生能源的利用与室外环境密切相关,从全年使用角度考虑,并不是任何时候都可以满足应用需求的,因此当不能保证时,应设置辅助冷、热源来满足建筑的需求。3北方地区,发展城镇集中热源是我国北方供暖的基本政策,发展较快,较为普遍。具有城镇或区域集中热源时,集中式空调系统应优先采用。4电动压缩式机组具有能效高、技术成熟、系统简单灵活、占地面积小等特点,因此在城市电网夏季供电充足的区域,冷源宜采用电动压缩式机组。5对于既无城市热网,也没有较充足供电的地区,
3、采用电能制冷会受到较大的限制,如果其地区燃气供应充足的话,采用燃气锅炉、燃气热水机作为空调供热的热源和燃气吸收式冷(温)水机组作为空调冷热源是比较合适的。6从节能角度来说,应充分考虑能源梯级利用,例如采用热、电、冷联产的方式。大型热电冷联产是利用热电系统发展供热、供电和供冷为一体的能源综合利用系统。冬季用热电厂的热源供热,夏季采用溴化锂吸收式制冷机供冷,使热电厂冬夏负荷平衡,高效经济运行。422强制性条文。合理利用能源提高能源的利用率、节约能源是我国的基本国策。将高品位的电能直接转换为低品位的热能进行供热,一次能源利用率极低。国家有关强制性标准中早有“不得采用直接电加热的空调设备或系统”的规定
4、。因此本条规定应理解为除本条第一至第四款所规定的情况外,不得采用直接电供热。423强制性条文。在冬季无加湿用蒸汽源、但冬季室内相对湿度的要求较高且对加湿器的热惰性有工艺要求(例如有较高恒温恒湿要求的工艺性房间),或对空调加湿有一定的卫生要求(例如无菌病房等),不采用蒸汽无法实现湿度的精度要求或卫生要求时,才允许采用电极(或电热)式蒸汽加湿器。424在电力供应紧张时,电网昼夜负荷差距很大,供电部门采用峰谷电价的方式来平衡电网,在空调系统中采用蓄冷装置可使用户得到很大的经济效益,同时减少夜间电网的损耗,虽然在用户端没有节能,但是在发电及输电环节却节省了大量的能源。利用建筑物已有消防水池作为蓄冷装置
5、可以减少冷水机组的装机容量,同时减少所对应的电气部分的投资,有很高的经济效益,采用水蓄冷系统时要充分考虑冷却塔夜间噪声问题。蓄冷放冷过程应采用闭式系统,通过换热器进行热交换,蓄冷装置内水温宜为512。对系统放冷水温为 914。蓄冷装置内应设布水器,控制和保持水平层流。425本条中各款提出的是选择锅炉时应注意的问题,以便能在满足全年变化的热负荷前提下,达到高效节能运行的要求。1实际运行负荷率不宜低于 50,即指锅炉单台容量不低于设计负荷的50。2锅炉低负荷运行时,热效率会有所下降,如果能使锅炉的额定容量与长期运行的实际负荷输出接近,会得到较高的季节热效率。作为综合建筑的热源往往会长时间在很低的负
6、荷率下运行,由此基于长期热效率原则确定单台锅炉容量很重要,不能简单的等容量选型。但在保证长期热效率的前提下,又以等容量选型最佳,因为这样投资节约、系统简洁、互备性好。426强制性条文。中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局颁布的特种设备安全技术规范 锅炉节能技术监督管理规程(TSG G0002-2010)中,工业锅炉热效率指标分为目标值和限定值,达到目标值可以作为评价工业锅炉节能产品的条件之一。427与蒸汽相比热水作为供热介质的优点早已被实践证明,所以强调尽量以水为锅炉供热介质的理念。但当蒸汽热负荷比例大,而总热负荷又不很大时,分设蒸汽供热与热水供热系统,往往系统复杂,投资偏高,锅炉选型困难,
7、而且节能效果有限,所以此时统一供热介质,技术经济上往往更合理。超高层建筑采用蒸汽供暖弊大于利,其优点在于比水供暖所需的管道尺寸小些,换热器经济些,但由于介质温度高,竖向距离长,汽水管道易腐蚀等因素,将带来安全、管理的诸多困难。428对于大中型公共建筑,或者全年供冷负荷需求变化幅度较大的建筑,冷水(热泵)机组的台数和容量的选择,应根据冷(热)负荷大小及变化规律而定,单台机组制冷量的大小应合理搭配,当单机容量调节下限的制冷量大于建筑物的最小负荷时,可选1 台适合最小负荷的冷水机组,在最小负荷时开启小型制冷系统满足使用要求,这已在许多工程中取得很好的节能效果。如果每台机组的装机容量相同,此时也可以采
8、用一台变频调速机组的方式。对于设计冷负荷大于 528kW 的公共建筑,机组设置不宜少于两台,除可提高安全可靠性外,也可达到经济运行的目的。因特殊原因仅能设置一台时,应采用可靠性高,部分负荷能效高的机组。429强制性条文。从实际情况来看,在目前几乎所有的舒适性集中空调建筑中,几乎都不存在冷源的总供冷量不够的问题,大部分情况下,所有安装的冷水机组一年中同时满负荷运行的时间从未出现过,甚至一些工程所有机组同时运行的时间也很短或者从未出现过。这说明相当多的制冷站房的冷水机组总装机容量过大,实际上造成了投资浪费。同时,由于单台机组装机容量也同时增加,还导致了其在低负荷工况下运行,使能效降低。因此,对设计
9、的装机容量做出了本条规定。目前大部分主流厂家的产品,都可以按照设计冷量的需求来提供冷水机组,但也有一些产品采用的是“系列化或规格化”生产。为了防止冷水机组的装机容量选择过大,本条对总容量进行了限制。对于一般的舒适性建筑而言,本条规定能够满足使用要求。对于某些特定的建筑必须设置备用冷水机组时(例如某些工艺要求必须 24 小时保证供冷的建筑等),其备用冷水机组的容量不统计在本条规定的装机容量之中。应注意:本条提到的比值不超过 11,是一个限制值。设计人员不应理解为选择设备时的“安全系数”。4210分布式能源站作为冷热源是应优先考虑使用热电联产产生的废热、工业余热以及其它低品位的热源,综合利用能源,
10、提高能源效率。尤其是热电联产如果仅仅考虑如何用热,电力只是并网上网,就失去了分布式能源就地发电(Site generation)的意义,其综合能效还不及燃气锅炉,在现行上网电价条件下经济效益也很差。必须充分发挥电力高品位能源的价值。采用热泵后综合一次能效理论上可以达到20 以上,经济效益也可以提高一倍。4211强制性条文。4212冷水机组是公共建筑集中空调系统的主要耗能设备,其能效很大程度上决定了空调系统的节能性。本次标准修订过程中,通过对国内主要冷水机组生产厂家,不同类型、不同冷量和性能水平的冷水机组在不同城市的销售数据的收集,对冷水机组性能和价格进行分析,确定我国冷水机组的性能模型和价格模
11、型,以此作为分析的基准。以最优节能方案中冷水机组的节能目标与年收益投资比(SIR)值作为目标,确定冷水机组的性能系数(COP)限值和综合部分负荷性能系数(IPLV)限值。实际运行中,冷水机组绝大部分时间处于部分负荷工况下运行,只选用单一的满负荷性能指标来评价冷水机组的性能不能全面地体现出冷水机组的真实能效,必须考虑冷水机组在部分负荷运行时的能效。因此,本次标准修订对冷水机组的满负荷性能系数(COP)以及水冷冷水机组的综合部分负荷性能系数(IPLV)均做出了要求。本标准增加了对风冷机组和活塞或涡旋式机组的综合部分负荷性能系数(IPLV)的要求。对于水冷电制冷冷水机组性能的要求和评价指标,美国供暖
12、、制冷与空调工程师学会(ASHRAE)标准 ASHARE90 1-2010 以 COP 和 IPLV 作为评价指标,提供了 Path A 和 PathB 两种等效的办法,并给出了相应的限值。该限值的确定,是美国空调、供热及制冷工业协会(AHRI)根据冷机厂商提供的大量的机组数据,邀请第三方采用Energy Plus 或DOE21e 模拟机组分析能耗性能的等效性。其中Path A 以不带变频器的机组作为计算依据,Path B 以变频机组作为计算依据,PathB 以 PathA 作为基准进行比较。通过改变建筑物类型及负荷、地区气候条件、机组台数、冷却塔控制条件和措施,进行了128 次模拟计算,根据
13、模拟结果比较分析,最终得出Path A 和 Path B 两种不同限值方法中能够满足要求的 COP 和 IPLV 限值。由于压缩机特点及卸载方式的不同,各厂家生产的不同类型冷水机组的主要容量范围也各不相同,例如离心机以大冷量为主而螺杆机以中小冷量为主。本次标准修订根据不同制冷量冷水机组的销售数据及性能特点对冷水机组的冷量分级进行了调整。20062011 年的销售数据显示,目前市场上的离心式冷水机组主要集中于大冷量,冷量小于 528kW 的离心式冷水机组的生产和销售已基本停止,而冷量528kW1163kW 的冷水机组也只占到了离心式冷水机组总销售量的01,因此在本次标准修订过程中,对于小冷量的离
14、心式冷水机组只按照小于1163kW 冷量范围作统一要求;而对大冷量的离心式冷水机组进行了进一步的细分,分别对制冷量在1163kW2110kW,2110kW5280kW,以及大于 5280kW 的离心机的销售数据和性能进行了分析,同时参考国内冷水机组的生产情况,冷量大于 1163kW 的离心机按照冷量范围在 1163kW2110kW,和大于等于 2110kW的机组分别作出要求。水冷活塞涡旋式冷水机组,冷量主要分布在小于528kW 区间,等于 528kW1163kW 区间的机组只占到了该类型总销售量的2左右,大于 1163kW 的机组已基本停止生产,并且根据该类型机组的性能特点,大容量的水冷活塞涡
15、旋式冷水机组与相同的螺杆式或离心式相比能效相差较大,当所需容量大于528kW 时,不建议选用该类型机组,因此本标准对容量小于 528kW 的水冷活塞涡旋式冷水机组作出统一要求。水冷螺杆式和风冷机组冷量分级不变。表表 1 1冷水机组能效限定值及能源效率等级冷水机组能效限定值及能源效率等级冷水机组变频后,可有效地提升机组部分负荷的性能,尤其是变频离心式冷水机组,变频后其综合部分负荷性能系数 IPLV 通常可提升 30左右;相应地,由于变频器功率损耗及配用的电抗器、滤波器损耗,变频后机组的满负荷性能会有一定程度的降低,通常在4左右。因此,对于变频机组,本标准主要基于定频机组的研究成果,根据机组加频后
16、其满负荷和部分负荷性能的变化特征,对变频机组的 COP 和 IPLV 限值要求在定频机组的基础上分别作出调整。目前我国的变频冷水机组主要集中于大冷量的水冷式离心机组和螺杆机组,机组变频后,部分负荷性能的变化差别较大。因此对变频离心和螺杆式冷水机组分别提出不同的调整量要求,并根据现有的少数变频冷水机组性能数据进行校核确定。风冷空调(热泵)热水机组标准中计算机组性能系数时,采用的是名义空调制冷工况和规定条件下进行制冷模式运行时所消耗的总电功与运行时间之比,所以应包括风机耗电功率在内。双工况制冷机组制造时需照顾到两个工况工作状况下的效率,会比单工况机组低,所以不按此表执行。名义工况应符合蒸气压缩循环
17、冷水(热泵)机组工商业用和类似用途的冷水(热泵)机组GBT 184301-2007 的规定,即:1使用侧:冷水出口水温 7,水流量为 0172m3(hkW);2热源侧(或放热侧):水冷式冷却水进口水温 30,水流量为 0215m3(hkW);3蒸发器水侧污垢系数为 0018m2kW,冷凝器水侧污垢系数 0044m2kW。目前我国的冷机设计工况大多为冷凝侧温度为3237,而国标中的名义工况为 3035。很多时候冷水机组样本上只给出了相应的设计工况(非名义况)下的 COP 和 NPLV值,没有统一的评判标准,用户和设计人员很难判断机组性能是否达到相关标准的要求。因此,为给用户和设计人员提供一个可供
18、参考方法,编制组基于我国冷水机组名义工况下满负荷性能参数及非名义工况下机组满负荷性能参数,拟合出适用于我国离心式冷水机组的设计工况(非名义工况)下的 COPn和 NPLV 限值修正公式供设计人员参考。水冷离心式冷水机组非名义工况修正可参考以下公式:式中:COP名义工况下离心式冷水(热泵)机组的性能系数;COPn设计工况(非名义工况下)离心式冷水(热泵)机组的综合部分负荷性能系数;IPLV名义工况下离心式冷水(热泵)机组的综合部分负荷性能系数;NPIN设计工况(非名义工况)下离心式冷水(热泵)机组的综合部分负荷性能系数;LC冷水(热泵)机组满负荷时冷凝器出口温度()LE冷水(热泵)机组满负荷时蒸
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