采用有效溫度計(jì)時(shí)法進(jìn)行冷量計(jì)量的實(shí)驗(yàn)研究   

楊東、陳傳偉
（鄭州春泉暖通節(jié)能設(shè)備有限公司）

摘  要：進(jìn)行風(fēng)機(jī)盤管冷量計(jì)量時(shí)，供水溫度和環(huán)境溫度對(duì)風(fēng)機(jī)盤管的耗冷量都有影響，本文驗(yàn)證了對(duì)風(fēng)機(jī)盤管采用有效溫度計(jì)時(shí)法進(jìn)行冷量計(jì)量的可行性。
關(guān)鍵詞：風(fēng)機(jī)盤管、有效溫度、實(shí)驗(yàn)研究

experimental study on effective temperature-based chronometry employed for cooling metering

Yang dong, Chen chuanwei
Zhengzhou Chunquan HVAC Equipment Co., Ltd.

Abstrac: The water suply temperature and ambient temperature have affect on the cooling consumption of fan-coil units. This paper validates the feasibility of the effective temperature-based chronometry employed for cooling metering of fan-coil units
Keywords: fan-coil unit；effective temperature； experimental study

引  言：
    對(duì)于民用建筑中的大型中央空調(diào)系統(tǒng)，特別是住宅樓、產(chǎn)權(quán)式公寓、商務(wù)辦公樓等存在多個(gè)獨(dú)立用戶的建筑中的中央空調(diào)系統(tǒng)而言，基于中央空調(diào)集中供應(yīng)與分戶使用的基本模式，對(duì)其進(jìn)行分室或分戶計(jì)量收費(fèi)是一個(gè)必須解決的問題，甚至是中央空調(diào)管理行業(yè)發(fā)展的瓶頸問題。
    中央空調(diào)冷量計(jì)量收費(fèi)問題涉及兩個(gè)方面的內(nèi)容：一是計(jì)量方法，二是總費(fèi)用的分?jǐn)偡椒āＶ醒肟照{(diào)冷量計(jì)量方法的合理性、公平性和經(jīng)濟(jì)性是計(jì)量收費(fèi)的核心問題。傳統(tǒng)的按面積收費(fèi)的方式產(chǎn)生的結(jié)果是：用與不用一個(gè)樣，用多用少一個(gè)樣，不但導(dǎo)致了“不用白不用”的浪費(fèi)思想、與全社會(huì)的節(jié)能共識(shí)背道而馳，最終浪費(fèi)的代價(jià)還得由用戶買單！因此，如何建立一個(gè)經(jīng)濟(jì)、合理、公平的中央空調(diào)計(jì)量收費(fèi)體系，真正將中央空調(diào)冷量商品化，用經(jīng)濟(jì)的杠桿作用培養(yǎng)用戶的主動(dòng)節(jié)能習(xí)慣，是建筑耗能主體——中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能工作所面臨的緊迫問題。
    目前，國內(nèi)對(duì)中央空調(diào)進(jìn)行計(jì)量的主要方法分為直接能量計(jì)量和當(dāng)量能量計(jì)量?jī)煞N。集中供暖業(yè)內(nèi)對(duì)熱計(jì)量的共識(shí)是“樓棟計(jì)量、樓內(nèi)分配”；考慮中央空調(diào)與集中采暖的相似之處，以及直接能量計(jì)量法在技術(shù)、成本、適應(yīng)性方面的特點(diǎn)，主要將其用于樓棟、功能分區(qū)、區(qū)域空間的計(jì)量。對(duì)樓內(nèi)用戶進(jìn)行分戶、分室計(jì)量，主要是對(duì)特定的風(fēng)機(jī)盤管進(jìn)行冷量計(jì)量。以風(fēng)機(jī)盤管為對(duì)象的冷量計(jì)量方法主要有以下幾種：1、電量型；2、流量型；3、時(shí)間型；4、有效溫度計(jì)時(shí)型；5、定流量溫差型；6、定風(fēng)量溫差型以上幾種類型的冷量計(jì)量方法在實(shí)際的應(yīng)用中都存在誤差。本文中所論述的對(duì)風(fēng)機(jī)盤管采用有效溫度計(jì)時(shí)法進(jìn)行冷量計(jì)量的思路，是通過對(duì)中央空調(diào)風(fēng)機(jī)盤管冷凍水進(jìn)回水溫度、冷凍水流量、環(huán)境溫度、標(biāo)稱表冷量與實(shí)際耗冷量進(jìn)行測(cè)定與計(jì)算，研究風(fēng)機(jī)盤管的進(jìn)水溫度與耗冷量之間的特性關(guān)系，以此驗(yàn)證基于“有效溫度”計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)法的風(fēng)機(jī)盤管冷量計(jì)量收費(fèi)裝置的可行性。

一、實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)方法

1.1、實(shí)驗(yàn)裝置
在本實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)裝置如圖1：

    恒溫水槽提供低溫冷凍水，冷凍水在潛水泵的作用下往復(fù)循環(huán)；恒溫室為實(shí)驗(yàn)提供恒溫空氣環(huán)境；進(jìn)水溫度傳感器、回水溫度傳感器、流量計(jì)和能量積算器共同組成直接能量計(jì)量表。風(fēng)機(jī)盤管型號(hào)為FP6.3，其標(biāo)稱風(fēng)量：高630 /中410/低320（m³/h），標(biāo)稱供冷量高3730 /中2420/低2200（W）。

1.2、實(shí)驗(yàn)原理
    調(diào)節(jié)閥的作用是將冷凍水流量調(diào)整到風(fēng)機(jī)盤管的額定流量，通過調(diào)節(jié)恒溫水槽的冷凍水溫度或空氣恒溫室的溫度，由直接能量計(jì)量表測(cè)定風(fēng)機(jī)盤管在不同溫度下的實(shí)際耗冷量，從而確定風(fēng)機(jī)盤管在不同的供水溫度或環(huán)境溫度下各檔位的耗冷量變化特性。

1.3、實(shí)驗(yàn)方案
   考慮到實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)方案的技術(shù)內(nèi)容，我們提出以下三種方案：
A、將空氣恒溫室干球溫度保持在27℃，調(diào)節(jié)閥門使系統(tǒng)額定流量為680kg/h，將冷凍水溫度由5℃逐步變化到16℃，由直接能量表測(cè)量風(fēng)機(jī)盤管的實(shí)際耗冷量。
B、將恒溫水槽冷凍水溫度保持在7℃，調(diào)節(jié)閥門使系統(tǒng)額定流量為680kg/h，將空氣恒溫室的干球溫度由20℃逐步變化到35℃，由直接能量表測(cè)量風(fēng)機(jī)盤管的實(shí)際耗冷量。
C、將恒溫水槽冷凍水溫度保持在7℃，空氣恒溫室保持在干球溫度27℃。調(diào)整調(diào)節(jié)閥門使冷凍水流量從750 kg/h逐步變化到68kg/h，由直接能量表測(cè)量風(fēng)機(jī)盤管的實(shí)際耗冷量。

二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及趨勢(shì)曲線

A方案實(shí)驗(yàn)測(cè)試得到的數(shù)據(jù)如下表1

B方案實(shí)驗(yàn)測(cè)試得到的數(shù)據(jù)如下表2，

 C方案實(shí)驗(yàn)測(cè)試到的數(shù)據(jù)如下表3，

2.2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

    本次實(shí)驗(yàn)的每種方案，都分別測(cè)試風(fēng)機(jī)盤管高檔、中檔、低檔風(fēng)量時(shí)的耗冷量，不同之處在于：A方案是恒定環(huán)境溫度和冷凍水流量、變冷凍水溫度；B方案是恒定冷凍水溫度和冷凍水流量，變環(huán)境干球溫度；從表1、表2和曲線圖2、曲線圖3可以看出：在某一恒定風(fēng)量（檔位）的情況下，風(fēng)機(jī)盤管的耗冷量與供水溫度、環(huán)境干球溫度的變化曲線大致呈現(xiàn)線性關(guān)系，且相當(dāng)平滑，考慮到裝置誤差和實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)該說符合直線比例關(guān)系；當(dāng)風(fēng)機(jī)盤管檔位改變時(shí)，其耗冷量變化仍呈線性關(guān)系。實(shí)測(cè)結(jié)果：冷凍水溫度每上升1℃，風(fēng)機(jī)盤管的耗冷量減少180w～240w；環(huán)境干球溫度每上升1℃，風(fēng)機(jī)盤管的耗冷量增加180w～240w； C方案是恒定冷凍水溫度和環(huán)境干球溫度，變冷凍水流量。從表3和曲線圖4可以看出：冷凍水流量在額定流量的80%以上，特別是超過額定流量時(shí)，風(fēng)機(jī)盤管的耗冷量基本上沒有變化；冷凍水流量在額定流量的50%～60%時(shí)，風(fēng)機(jī)盤管的耗冷量呈現(xiàn)拐點(diǎn)，但還能達(dá)到額定供冷量的80%；當(dāng)冷凍水流量在額定流量的50%以下時(shí)，風(fēng)機(jī)盤管的耗冷量呈現(xiàn)急劇下降。

三、結(jié)論

1、供水溫度和環(huán)境干球溫度對(duì)風(fēng)機(jī)盤管的耗冷量的影響均為近似直線關(guān)系，當(dāng)供水溫度提高與環(huán)境溫度升高兩個(gè)因素同時(shí)存在時(shí)，風(fēng)機(jī)盤管的耗冷量仍是一個(gè)線性關(guān)系。
2、冷凍水流量對(duì)風(fēng)機(jī)盤管的耗冷量影響呈現(xiàn)曲線關(guān)系，其拐點(diǎn)出現(xiàn)在50～60%附近，當(dāng)冷凍水流量為額定流量50%以上時(shí)，風(fēng)機(jī)盤管仍能保證80%的額定供冷量。這說明只要對(duì)冷凍水流量進(jìn)行平衡調(diào)試，保證風(fēng)機(jī)盤管冷凍水流量控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，對(duì)風(fēng)機(jī)盤管的供冷量影響基本可以忽略。
3、對(duì)各檔位運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行計(jì)量的風(fēng)機(jī)盤管冷量計(jì)量法數(shù)學(xué)模型為：

    在中央空調(diào)商品化的情況下，對(duì)冷量計(jì)量時(shí)還應(yīng)考慮質(zhì)的要求，可以風(fēng)機(jī)盤管的冷凍水供水溫度作為是否有效的取舍依據(jù)。對(duì)于通用的三檔速風(fēng)機(jī)盤管而言，在不要求溫度細(xì)分的情況下，確定一個(gè)恰當(dāng)?shù)墓┧疁囟赛c(diǎn)作為是否收費(fèi)的界限，并按符合條件的計(jì)量值分?jǐn)偪照{(diào)總費(fèi)用，開發(fā)出基于進(jìn)水溫度與供冷量關(guān)系的分戶計(jì)量裝置在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上是可行的。

注：本文為《地源熱泵》雜志專稿內(nèi)容，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明“中國地源熱泵網(wǎng)”。