气候区(中国不同气候区综合部分负荷性能IPLV系数的计算方法)

Posted 2023-05-30

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气候区(中国不同气候区综合部分负荷性能IPLV系数的计算方法)

IPLV=A×a+B×b+C×c+D×d

式中：A=100%负荷能效比（W/W）,冷却水进水温度30℃

B=75%负荷能效比（W/W）,冷却水进水温度26℃

C=50%负荷能效比（W/W）,冷却水进水温度23℃

D=25%负荷能效比（W/W）,冷却水进水温度19℃

	a	b	c	d
严寒地区	1.0%	32.7%	51.2%	15.1%
寒冷地区	0.7%	36.2%	53.4%	9.8%
夏热冬冷地区	2.3%	38.6%	47.2%	11.9%
夏热冬暖地区	0.7%	46.3%	41.7%	11.3%
全国加权平均	1.3%	40.1%	47.3%	11.3%

中国主要城市气候分区

气候分区	代表性城市
严寒地区	哈尔滨、齐齐哈尔、牡丹江、佳木斯、克拉玛依、乌鲁木齐、延吉、通辽、通化、四平、呼和浩特、抚顺、沈阳、本溪、大同、哈密、张家口、鞍山、酒泉、伊宁、吐鲁番、西宁、银川、丹东
寒冷地区	兰州、太原、唐山、阿坝、喀什、北京、天津、大连、平凉、石家庄、德州、晋城、天水、西安、拉萨、康定、济南、青岛、安阳、郑州、洛阳、宝鸡、徐州
夏热冬冷地区	南京、蚌埠、盐城、南通、合肥、安庆、九江、武汉、黄石、岳阳、汉中、安康、上海、无锡、苏州、杭州、宁波、宜昌、株洲、赣州、韶关、桂林、重庆、万州、涪陵、南充、宜宾、成都、贵阳、遵义、绵阳
夏热冬暖地区	福州、厦门、泉州、柳州、广州、深圳、湛江、汕头、海口、南宁、北海、梅州、龙岩

以上资料来源：《公共建设节能设计标准（公共建筑部分）》

制冷空调产品标准中的综合部分负荷性能系数

IPLV和NPLV

2007年国家冷标委完成了对GB/T18430.1-2001、GB/T18430.2-2001的修订。形成了新的GB/T18430.1-2007、GB/T18430.2-2008标准，其中主要变化对产品的能效评价指标均采用季节性能效评价指标，用综合部分负荷性能系数来评价机组的能效水平。

其计算公式为 IPLV=2.3%A+41.5%B+46.1%C+10.1%D

1、定义

1.1综合部分负荷性能系数

用一个单一数值表示的空气调节用冷水机组的部分负荷效率指标，基于表(1)规定的IPLV工况下机组部分负荷性能系数值，按照机组在特定负荷下运行时间的加权因素，通过下式获得：

IPLV(或NPLV)=2.3%A+41.5%B+46.1%C+10.1%D (1)

1.2非标准部分负荷性能系数

用一个单一数值表示的空气调节用冷水机组的部分负荷效率指标，基于表（1）规定的NPLV工况下机组部分负荷性能系数，按机组在特定负荷下运行时间加权因素，通过式（1）获得。

注：部分负荷性能系数IPLV代表了平均的单台机组的运行工况，可能不代表一个特有的工程安装实例。

A=100%负荷性能系数（KW/KW）

B=75%负荷性能系数（KW/KW）

C=50%负荷性能系数（KW/KW）

D=25%负荷性能系数（KW/KW）

表（1）

部分负荷工况

名称	部分负荷规定工况
IPLV	NPLV
蒸发器	100%负荷出水温度	7	选定的出水温度
0%负荷出水温度	同100%负荷的出水温度
流量/【m3/(h·kw)】	0.172	选定的流量
污垢系数/（m2·℃/kw）	0.018	制定的污垢系数
水冷式冷凝器	100%负荷进水温度/℃	30	选定的进水温度
75%负荷进水温度/℃	26	a
50%负荷进水温度/℃	23
25%负荷进水温度/℃	19	19
流量/【m3/(h·kw)】	0.215	选定的流量
污垢系数/（m2·℃/kw）	0.044	制定的污垢系数
风冷式冷凝器	100%负荷干球温度/℃	35	—
75%负荷干球温度/℃	31.5
50%负荷干球温度/℃	28
25%负荷干球温度/℃	24.5
污垢系数/（m2·℃/kw）	0
75%和50%负荷的进水温度必须在15.5℃至选定的100%负荷进水温度之间按负荷百分比线形变化，保留一位小数。

制冷性能

机组名义工况时的制冷性能系数和综合部分负荷性能系数不应低于表2的数值。

表（2）制冷性能系数

机组类型	机组制冷量/KW	性能系数COP	综合部分负荷性能系数IPLV
KW/KW
风冷式	＞50	不低于GB19577的限定值	2.8
水冷式	≦528	4.5
＞528~1163	4.8
＞1163	5.1
蒸发冷却式	＞50	—

注：蒸发器和冷凝器水侧的污垢系数按附录C进行修正。

不能卸载的机组不适用IPLV数据，但必须明示。

2、背景技术

影响机组能效，离不开三个技术要素及边界条件，即使用场合气象参数（热源侧环境温度），使用场合建筑物负荷特性（包括开机小时数和温度分布）以及产品本身运行特性。

机组制冷工况在绝大部分时间内都处在非设计负荷，通常情况下，设计负荷不到总运行时间的2%，这使得设计状态下的性能系数无法对机组进行有效评价。

而GB/T18430-2001标准只对标准工况下性能系数做了规定，它只能反映机组的运行特性，不能反映机组在不同区域使用时间的实际能效比，因此，分别对各个区域能效进行测量，包括测定各负荷下对应能效比，然后再结合各个时间段对应的运行时间频数，就可以得各个区域相对应的IPLV的表达式，此时，IPLV就可以成为衡量单台机组实际部分负荷运行时综合性能数值，结合单一状态（一般是满负荷下的性能系数），那么就能更全面表征机组的性能。

美国首先建立IPLV标准评价体系，在全球率先制订了季节性能效的行业标准，如ARI210/240和ARI340/360（单元式空气调节机）ARI550/590（冷水机组），但由于IPLV评价体系的建立涉及到建筑负荷特性和使用地的气象参数，而美国的气象条件和气候分区与我国实际情况相差很大，因此，中美标准中季节性能能效评价体系的建立原理虽相同，但各体系建立的数据基础是不同的。

美国在不同的历史时期ARI标准中冷水机组IPLV是不同的，ARI最早在1992年推出冷水机组IPLV计算ARI标准550，IPLV=0.17A+0.39B+0.33C+0.11D, IPLV是根据美国亚特兰大市办公大楼确定的100%、75%、50%、25%负荷时对应的权重系数，也就是说，该版IPLV值计算标准并没有反映全美的气候条件，鉴于此，1998年ARI又推出了新版ARI550/590,该标准使用假定边界条件：

气象数据是作为特定目标的横跨美国29个城市的加权平均值，这些地区在1967～1992年25年间所有机组占总销量的80%。

建筑物类型是根据1992年美国能源部（DOE）研究的所有类型（只针对使用冷水机组）的加权平均值.

运行时间是从1992年DOE(能源部)研究和1995年BOMA（美国建筑业主和经理协会）研究中得到的各种不同类型的运行时间的加权平均值

在上述假定边界条件的基础上，新的IPLV计算公式修改为：

IPLV=0.01A+0.42B+0.45C+0.12D

3、我国标准中的IPLV

我国标准体系中，较早采用IPLV值评价冷水机组能源效率水平的是2005年发布的强制性的国家标准GB50189-2005《公共建筑节能设计标准》，该标准5.4.7规定，水冷式电动机驱动蒸气压缩循环冷水（热泵）机组综合部分负荷性能系数IPLV值计算公式：

IPLV=0.023A+0.415B+0.461C+0.101D

常数0.023、0.415、0.461和0.101是在下述假定边界条件下得的，符合我国气候条件和使用场合建筑物特性的100%、75%、50%和25%负荷时对应的权重系数GB50189-2005标准编制工作组在确定这些权重系数时制定的边界条件是：

3.1以标准政府建筑作为标准建筑，该办公建筑为板式建筑，面积7000m2,窗墙比取30%，围护结构符合GB50189-2005第四章强制性指标规定。

3.2分析了七种可能影响因素，地点，负荷特性，装机容量，设计冷却水温，机组台数，辅机（冷却塔、水泵等），冷水机组的COP，通过大量计算分析，分别得到我国4个主要气候区（温和地区除外）的标准办公建筑的冷水机组部分负荷运行时间分布和4个气候区的IPLV系数值。

我国4个主要气候区冷水机组的部分负荷时间分布表（3）

地区类别	部分负荷时间分布	运行时间合计
10%	20%	30%	40%	50%	60%	70%	80%	90%	100%
严寒	192	129	163	182	178	171	119	87	39	13	1273
寒冷	131	109	163	210	232	211	156	87	29	9	1337
夏热冬冷	163	124	167	181	173	162	157	126	83	31	1366
夏热冬暖	245	187	217	233	270	292	317	284	115	16	2174

3.3根据2003年中国统计年鉴和中国制冷空调行业年度报告统计分析结果，我国4个气候区域（严寒、寒冷、夏热冬冷、夏热冬暖）的当年建成总面积为权重数，通过对4个气候区进行加权平均得到上式4个负荷系数。

我国4个主要气候区办公建筑IPLV的系数分布表（4）

地区类别	A	B	C	D
严寒	1.04	32.68	51.22	15.06
寒冷	0.68	36.17	53.36	9.79
夏热冬冷	2.28	38.61	47.19	11.92
夏热冬暖	2.21	46.31	41.21	10.27

全国冷冻空调设备标准化技术委员会在2007年修订冷水机组产品标准GB/T18430时，认为应该采用国内相关标准机构已取得的成果，尽量避免在国家标准体系中出现2套不同的IPLV计算公式，因此，直接采用了GB50189-2005的IPLV值的计算公式。

4、综合部分负荷性能系数的计算

4.1机组应按表1规定的IPLV部分负荷工况测定100%、75%、50%、25%负荷点的性能系数，并按式1计算其IPLV

4.2机组若不能按4.1或表1规定的IPLV工况正常运行，则按以下规定进行：

4.2.1若机组不能在75%、50%或25%名义制冷量运行时，可以使机组在按表1规定的IPLV工况条件下的其它负荷点运行，测出各个负荷点的性能系数，并在点与点之间用直线连接，给出部分负荷曲线图，此时，可以从曲线图通过内插法来计算机组的75%、50%或25%负荷效率。

举例：IPLV计算：1台机组满负荷名义制冷量为400KW，其测试数据如下表：（5）

负荷系数	负前	制冷量/KW	输入功/KW	COP
3（满载）	100	398	83.8	4.75
2a	72.3	289	57.6	5.02
1b	39	156	30.4	5.13
1c	40.5	162	32.0	5.06
a测试条件为按表1和公式（2）计算出的75%负荷工况条件。b最小负荷，测试条件为按表1和公式（2）计算出的50%负荷的工况条件。c最小负荷，测试条件为表1中25%负载工况条件。

根据5.5.1.1，按照表中的数据绘制曲线如下图，按内插法计算B和C点的性能系数见表2

部分负荷性能计算值表（6）

部分负荷点	负荷/%	制冷量/KW	COP
A	100	400	4.75
B	75	300	4.99
C	50	200	5.09

因为机组无法卸载到25%，按5.5.1.2计算D点的性能系数：

LF=CD=（0.13*0.62）+1.13=1.05

GB/T18430.1-2007

其A、B、C、D点的性能系数计算部分性能系数

IPLV/NPLV=2.3%*4.75+41.5%*4.99+46.1%*5.09+10.%*4.82=5.01

4.3非标准部分负荷性能：

4.3.1按表1规定的NPLV部分负荷工况测定100%、75%、50%和25%负荷点的性能系数，并按式（1）计算其非标准负荷性能系数NPLV

4.3.2若机组不能按4.3.1或表1规定的NPLV工况正常进行，则可按以下规定进行。

a.若机组不能在75%、50%或25%名义制冷量运行，可以使机组在按表1规定的NPLV工况条件的其它部分负荷点运行，测量各部分负荷点性能系数，在点与点之间用直线连接，给出部分负荷曲线，此时可以用从曲线内插法计算机组75%、50%或25%的负荷效率。

b.若机组无法卸载到50%但低于75%负载，则其75%的COP按4.2.1a机组在最小负荷下运行，分别按表1规定的50%、25%的NPLV工况条件，测其制冷系数，按式（2）计算50%和25%的COP。

4.3.3非标准部分负荷性能系数应不低于机组明示值的92%。

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