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基于运行数据的冷水机组模型与应用 湖南大学 赵云峰 陈友明☆ 段小容 摘 要 COP很直观地反映了冷水机组的整体运行性能，其值越高说明冷水机组的运行性能越好，传统的方法是将冷水机组的COP拟合成负荷率的函数，忽视了影响冷水机组运行性能的其它因素。在传统方法的基础上，提出应将多方面的因素综合起来评价冷水机组的运行性能，并分析了冷水机组制冷效率的各个影响因素。在实际的建筑空调系统下，运用多元非线性回归的方法建立了模型，并进行了验证，用该模型预测了冷水机组的制冷系数，对冷水机组的运行性能进行评价。 关键词 冷水机组 COP 多元回归 非线性 预测模型 1 引言 随着科学技术的不断发展和工业自动化水平的快速提高，制冷空调设备在国民经济各部门和人民生活中应用日益广泛。在所有能耗中，建筑能耗占有很大的比例，而在建筑能耗中，空调制冷用电的上升势头尤为迅猛，有资料表明，我国现阶段住宅每平米的能耗是相同气候条件下发达国家的3倍左右，因此建筑节能也就成为了节能工作中最有潜力的领域之一。大型公共建筑节能的最主要任务是空调系统节能,冷水机组是空调系统的最主要用能部分，冷水机组的性能的好坏直接影响冷水机组的能耗，有必要对冷水机组的运行性能进行科学的评价，使冷水机组处于高效的运行，降低能耗。 冷水机组的运行性能通常用COP作为评价指标,COP是指单位耗电量能提供的制冷量，其值越高,机组的效率越高，因此，COP很直观地反映了冷水机组的整体运行性能。在实际运行中,中央空调冷水机组大部分时间都处于部分负荷运行状态，传统的用COP描述冷水机组性能常采用的方法是将COP拟合成负荷率的函数。这种方法有其不足，它认为冷水机组的COP只与负荷率有关，而与机组的实际运行工况无关，比如冷却水温度、冷冻水温度等。实际上，冷水机组的性能不仅与所处的环境有关，还与它的实际运行工况有关。因此，有必要考虑其他因素的影响，更科学的研究冷水机组的运行性能。 2 冷水机组运行性能影响因素 冷水机组的运行性能不但受自身因素的影响,还受其所处的运行条件的影响。压缩机的制冷量在很大程度上影响机组的性能，离心式制冷压缩机的影响因素主要有： 蒸发温度的影响。当制冷压缩机的转数和冷凝温度一定时，压缩机制冷量随蒸发温度的降低而下降，蒸发温度越低，制冷量下降得越剧烈。 2）冷凝温度的影响。当制冷压缩机的转数和蒸发温度一定时，冷凝温度低于设计值时，冷凝温度对离心式制冷压缩机制冷量的影响不大；但是，当冷凝温度高于设计值时，随冷凝温度升高，离心式制冷压缩机制冷量将急剧下降。 转数的影响。当蒸发温度和冷凝温度一定时，离心式制冷压缩机产生的能量头与压缩机转数的平方 成正比，所以，随着转数的降低，离心式制冷压缩机产生的能量头急剧下降，故制冷量也必将急剧降低。 离心式制冷压缩机在工作范围运行时，排气量越小，有效能量头越高。由于冷凝压力与蒸发压力之差越大，气态制冷剂被压缩时所需要的能量头也越大，因此，压缩机实际排气量都是随着冷凝温度的升高和蒸发温度的降低而减少，从而减少压缩机的制冷量，同时也会降低机组的性能。冷水机组水侧的温度及环境条件会影响蒸发温度和冷凝温度，从而影响冷水机组的制冷效率。 3 冷水机组性能预测模型 3.1 概况 为了进行节能分析计算，需要对冷水机组的性能进行数学描述，目前普遍采用的方法是将COP拟合成负荷率的函数。但冷水机组的性能不仅与负荷率有关，还与冷水机组所处的运行条件有关，考虑到冷水机组运行工况的影响，本文用多元回归的方法将冷水机组的COP拟合成负荷率及其他影响因素的函数，预测冷水机组的运行性能。 本文以香港某建筑的冷水机组实际运行情况为例，建立预测冷水机组性能预测模型。该建筑冷水机组的装机情况如表1所示，下面对冷水机组的实际运行情况进行分析。 表1 建筑的冷水机组装机情况 编号 型号 额定冷量/RT 额定功率/KW 制冷剂 CH-1 YT-L6-M6-F2-5CXFS 850 706 R123 CH-2 YT-L6-M6-F2-5CXFS 850 706 R123 CH-3 YT-L6-M6-F2-5CXFS 850 706 R123 CH-4 YT-L6-M6-F2-5CXFS 850 706 R123 CH-5 YT-K4-K6-F1-5CSFS 600 516 R123 3.2 数据预处理 本研究采用的是离线检测与诊断，因为所采用的是冷水机组实际的运行数据，而实际的运行数据与实验条件下的数据不同，它受外界条件及机组的运行条件的影响较大，并且采集的实际运行数据中也有可能包含了有故障时的数据。因此，为了使采集的数据具有稳定性和有效性，对采集的数据进行预处理。本文采集了该建筑冷水机组2008年全年的运行数据，将数据分为2组，一组作为建立模型数据，另一组作为验证模型数据。预