適用性質疑管理論文

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摘要：本文對目前通常采用的對冷水機組的效率標準，ARI550/590-1998在實際使用中存在概念混淆進行了質疑進和分析。并對如何正確評判冷水機組的效率提出了自己的看法。

關鍵詞：冷水機組ARI標準IPLV/NPLV

1．前言

ARI550/590-1998標準的推出無疑為各冷水制造廠家提供了一個檢驗產品性能的尺碼，同時也為用戶選購機組、評價機組的能力提供了有力的參考。該標準不僅包括了機組滿負荷的性能參數，而且還創建性的提出了對機組部分負荷性能參數IPLV/NPLV。

然而這一參數自其提出起便引起了各制造廠家以及用戶的廣泛關注，NPLV/IPLV能否用來評估機組部分負荷的耗電已經引起了業界的普遍關注與質疑。本文將對此NPLV/IPLV的適用性進行分析與探討。

2．ARI標準中關于IPLV/NPLV定義

從ARI550/590-1998標準附件D中，我們可以發現標準對NPLV/IPLV的概念闡述IPLV/NPLV的公式如下：

IPLV=0.01×A+0.42×B+0.45×C+0.12×D

其中：

A=機組100%負荷時的效率(COP,kW/kW，下同)

B=機組75%負荷時的效率

C=機組50%負荷時的效率

D=機組25%負荷時的效率

公式中的常數0.01，0.42，0.45，0.12則是根據美國的一些建筑在不同的部分負荷時的運行時間制定出來的，用來評估100%，75%，50%與25%負荷的效率在IPLV值中所占的比重。

3.ARI標準的適用性質疑

NPLV/IPLV可以用來計算機組在部分負荷運行時的運行費用嗎？業界人士對此提出了以下幾點質疑。

質疑一：NPLV值低的機組不一定省電，運行費用不一定會節省。

下面給出一個實例，表1為兩臺冷量為1758kW（500冷噸）的冷水機組來比較。

表1兩臺冷水機組部分負荷效率及IPLV值的比較機組效率（kW/kW）

負荷

冷水機A

冷水機B

100%

5.16

6.84

75%

6.76

7.85

50%

9.25

8.21

25%

8.45

6.56

IPLV

8.06

7.85

有兩臺機組如上表，A機組的滿負荷效率很差，但是50%與25%的效率很好，因此根據公式計算出IPLV很低；B機組滿負荷效率很高，但是50%與25%的效率低一些，因此對比與機組A它的IPLV要高。如果使用IPLV/NPLV來評估機組在部分負荷的性能時，我們會很容易下結論：機組A的部分負荷效率高，在部分負荷運行時會省電。那么這兩臺機組的運行費用會是什么樣呢？我們進行了如下對比：

假設這兩臺冷水機都運行3000小時，如果依據ARI550/590-98標準中給出的機組在不同負荷運行時所占的比重，我們可以計算出冷水機組在100%負荷下運轉30小時，在75%負荷下運轉1260小時，在50%負荷下運轉1350小時，在25%下運轉360小時。以此計算出在整個供冷季節兩臺機組各自總的電耗。

表2一個供冷季節內兩臺冷水機組電耗比較運行數據

冷水機A

冷水機B

冷量

IPLV系數

小時數

總需冷量

COP

電耗

COP

電耗

Hour

KW.h

KW/kW

KW.h

KW/kW

KW.h

100％

0.01

30

52740

5.16

10230

6.84

7710

75％

0.42

1260

1661310

6.76

245700

7.85

211680

50％

0.45

1350

1186650

9.25

128250

8.21

144450

25％

0.12

360

158220

8.45

18720

6.56

24120

總小時數

3000

總kW.h

402900

總kW.h

387960

當計算出冷水機組的耗電量時，我們發現IPLV值高的冷水機組在運行時間3000小時內B反而會省電14,940kwh。

由此可以看出NPLV/IPLV值低的機組運行費用并不低。它不能夠反應出機組在實際建筑物中的耗電情況。

質疑二：IPLV/NPLV指標是否適用于多臺機組使用的場合

IPLV/NPLV值只適用于一個建筑物只運行一臺機組的使用場合，當一個建筑物使用兩臺以上的機組供冷時，IPLV/NPLV并沒有實際意義。

在ARI550/590-1998標準附錄D中我們可以發現：“theIPLV/NPLVequationwasderivedtoprovidearepresentationoftheaveragepartloadefficiencyforasinglechilleronly”。即：IPLV/NPLV的公式僅僅代表一個建筑物中只有單臺機組提供冷量情況下，機組的部分負荷的平均效率。然而在事實上，只有15%的建筑物使用單臺冷水機組供冷，而85%的建筑物都是使用兩臺（或以上）的冷水機組供冷。

事實上在兩臺（含兩臺）以上的冷水機組中,每臺冷水機組的負荷變化與建筑物的負荷變化有很大的不同。當建筑物中運行的冷水機組的數量越多時，單臺機組的運行負荷就會越接近滿負荷。

下面有個例子,在一個建筑物中有三臺機組同時運行。建筑物的負荷與三臺機組的負荷變化曲線見圖1。當系統負荷在52%時，并不是所有的機組都在52%運行，相反我們可以看到此時兩臺機組的運行負荷是在78%。因此簡單的將ARI標準中規定的建筑物在50%的運行時間比重0.45套用到每臺機組上是極不合理的。同時從上面的例子我們也可以看到，一臺機組在50%負荷以下的效率高可以使得機組IPLV/NPLV值很低，但是對于本例我們可以看出機組運行的大部分時間是在50%以上，因此IPLV/NPLV值低并不意味著機組就一定會在部分負荷節電。

圖1系統負荷變化時單臺冷水機組的負荷率變化示意圖

質疑三，IPLV/NPLV指標是否適用于中國的氣象條件

ARI550/590標準在計算IPLV/NPLV值中使用的冷卻水的溫度并不適合中國很多地區。

當計算機組在100%，50%，75%，25%負荷時機組的效率時，ARI規定了冷卻水的進水溫度，如果機組運行的工況復核ARI550/590標準中的冷卻水的規定值則可以計算出IPLV值。當機組運行的工況偏離上述工況時，可采用NPLV值來描述。NPLV值的計算方法見下表。我們發現NPLV值沒有規定機組在100%的冷卻水的進水溫度（根據用戶使用工況而定），卻規定了機組在50%與25%運行時的冷卻水進水溫度為18.3℃，很顯然這么低的冷卻水進水溫度在我國很多地區的大部分季節是跟本做不到的（有些地區冬季能做到，但這時大部分冷水機組都在停機狀態）。所以按照這樣的冷卻水進水溫度測定的NPLV值在進行機組運行費用的是一點意義都沒有的。表3為IPLV/NPLV的計算/測定工況：

表3NPLV/IPLV計算/測定工況參數冷水機負荷

IPLV冷卻水進水溫度

NPLV冷卻水進水溫度

100%

29.4℃

用戶指定的溫度

75%

23.8℃

100%~50%線性插值

50%

18.3℃

18.3℃

25%

18.3℃

18.3℃

4．結論

綜上所述，我們可以發現IPLV/NPLV值用來計算機組在部分負荷的運行費用是無效的。使用IPLV/NPLV值來評估機組在部分負荷的耗電意義并不是很大。

參考文獻：

1．ARIStandard550/590-1998,StandardforWaterChillingPackagesUsingtheVaporCompressionCycle,1998,Air-ConditioningandRefrigerationInstitute,4031NorthFairfaxDrive,Suite425,Arlington,VA.22203,U.S.A

2．ARIWhitePaper,ARIStandard550/590-98StandardforWaterChillingPackagesUsingtheVaporCompressionCycle,1998,Air-ConditioningandRefrigerationInstitute,4031NorthFairfaxDrive,Suite425,Arlington,Va.22203,U.S.A

3．TraneEngineerNewsletter,ARIStandard550/590-1998Implicationforchilled-waterPlantDesign,Vol.28,No.1,1999

4．TraneEngineerNewsletter,Off-designChillerPerformance,,Vol.25,No.5,1996

5．CarrierSynopsis,SystemPartLoadValue:ACaseforChillerSystemOptimization,Vol.3,No.3,

6．YorkHVAC&REngineeringUpdate,NewARIRatingAllowsmoreAccurateChillerEnergySpecification,1998