流体机械风冷热泵机组的能耗分析|西安交通大学周晋西安建筑科技大学李树林泵机组在能源消耗上的一些特点。后将风冷热泵机组与其它两种较常用的冷热源形式机组（直燃机组和冷水机组+燃气锅炉）进行了全年能耗比较。
风冷热泵机组作为一种节能设备，具有夏季供冷水和冬季供热水的双重功能。本文利用负荷频率法对风冷热泵机组的应用进行能耗分析，讨负荷频率表法简称为BIN方法，这种方法是建立在空调负荷与室内外温差大致成比例这一假设基础上的。该方法根据室外空气干球温度出现的年频率数（用于全年运行的空调系统）或季节频率数（用于季节性空调系统）和空调系统的全年或季节运行工况计算出不同室外空气状态下的加热量和冷却量。在计算出冷（热）负荷后，再根据冷（热）源机组的变工况性能表出相应工况下的机组耗能，并与这一工况下的供冷（热）季节小时频率值相乘，然后累加，计算出冷（热）源设备的耗能量。
本文在搜集整理了西安、兰州、济南和北京几个城市的一班制和三班制BIN气象参数的基础上，应用负荷频率表法对风冷热泵在这几个城市运行的全年能耗情况进行了分析。而负荷频率表法则是建立在上述假设基础上的。因此在综合考虑了建筑物维护结构传热和人员、设备等散热这些因素后，假定当环境温度低于15（冬季室内温度设定为20T）时开始供热，当环境温度篼于22：（夏季室内温度设定为27）时开始供冷，并且冷负荷和热负荷与环境温度的变化呈线性关系。建筑物负荷变化如所示。
建筑物负荷变化示意当C<时，建筑物需要供暖。本文以某种风冷热泵机组作为分析对象，其标准工况制冷量为620kW（室外空气温度35T，冷水出水温度7X），机组输人功率207kW，其标准工况制热量为680kW，机组输人功率200kW（室外空气温度7：，热水出水温度45）。
供暖季节能耗计算程序，并进行讨论。在能耗分析计算中假定：（1）所选的风冷热泵机组可以无级调节，即当部分负荷率在0.9以上时，机组按满负荷输出；当部分负荷率在0.2以下时，均按0.2输出量下的COP值计算机组耗电量；当部分负荷率在0.2 ~0.9之间时，按该部分输出量下相应的C0/3值计算机组耗电量。
（制热时），冷水出水温度为7t：（制冷时）。
2.1平衡温度点对风冷热泵机组的制热季节性能系数的影响对于选定的风冷热泵机组，当建筑物的热负荷较大时，平衡温度点将增高，使整个供暖季的辅助加热量的增加，从而导致制热季节性能系数7/SPF降低；当建筑物的热负荷较小时，平衡温度点将降低，导致整个供暖季的辅助加热量的减小。同时，由于负荷的减小，机组有更多的时间处于部分负荷下运行。因此，//SPF先是增大，然后会有所降低。以三班制计算结果给出了这种变化趋势。
各地区平衡点温度对//SPF的影响由还可看出，在相同平衡点温度下，各地区使用热泵机组具有不同的WSPF值。根据计算结果，西安地区在大部分情况下具有较篼的WSPF，然后依次为济南、北京和兰州，这与四个地区的气候状况也是相一致的。
2.2运行方式对风冷热泵机组制热季节性能系数的影响一班制时，热泵机组都在白天运行，而白天时的室外气温要篼于夜间，这使得在整个供暖季，一班制运行热泵机组的tfSPF要篼于三班制运行热栗机组。是以西安为例表明运行方式对的影响。中，当平衡点温度小于-5时，一班制运行i/SPF反而低于三班制，这和此时一班制运行风冷热泵机组比三班制有过多的时间处于部分负荷运行有关。
运行方式对的影响2.3风冷热泵机组制热一次能源利用率作为一种节能技术，要评价风冷热泵的节能效应，就必须用到一次能利用率￡的概念，一次能利用率在这里指的是热栗机组的制热量与一次能耗的比值。风冷热泵机组的一次能利用率的提篼，一方面有待于进一步改进技术，提高风冷热泵的制热季节性能系数//SPF；另一方面则取决于我国平均发配电效率/3的提篼。给出了不同发配电效率下的风冷热泵机组的一次能利用效率。
发配电效率对一次能利用率的影响目前国内小型锅炉房供热系统的五值为0.5左右，中型锅炉房的￡值为0.650.7.而有的锅炉房供热的能源利用系数更低。显然，从能源利用观点看，风冷热泵作为空调的热源优于传统的热源方式。从可以看出，发配电效率对风冷热泵机组的一次能利用效率有很大的影响。目前我国的平均发配电效率与发达国家的差距还很大，如果国内的发配电效率有较大提篼的话，就风冷热泵机组的应用来说，节能效益也将会有很大的提高。
风冷热泵的供冷季节能耗分析仍然采用在供暖季节能耗分析中所用的负荷频率表法。计算中仍参照供热分析中的同一风冷热泵机组。
各地区供冷季性能系数（三班制）经过计算，西安、济南、北京和兰州四个地区应用风冷热泵的值在313.4之间。对于三班制和一班制将S设：i按地区从小到大排列的顺序依次为西安、济南、北京和兰州，这和四个流体机械地区的气候条件是相一致的，因为供冷季节的气候越炎热，室外空气温度越高，风冷热泵的供冷季性能系数将越低。结果可见。
4风冷热泵机组与其它冷热源形式的全年能耗比较作为空调冷热源形式的一种，要对风冷热泵机组进行能耗分析，还有必要对全年能耗进行综合考虑，且和目前常用的空调冷热源形式加以比较。目前常用的空调冷热源形式有：风冷热泵机组、直燃机组、冷水机组+锅炉等。以下以西安为例，对假定建筑物中进行这几种冷热源形式的全年能耗情况计算分析。
假定各种形式的空气处理系统是相同的，均不考虑冷水泵和末端装置的电耗，在设备选择中也不考虑冷水泵和末端装置。
工程简介建筑面积5000m2左右，建筑物冷热负荷计算采用面积指标法，冬季面积热负荷指标为100W/m2，夏季冷负荷指标为120W/m2.因此夏季冷负荷为600kW，冬季热负荷为500kW.西安市夏季室外空调计算温度为35.2T，冬季为-8.在计算中，对冷水机组+燃气锅炉的供冷季能耗计算应用了当量满负荷运行时间法，而其它则采用了负荷频率表法。在计算中假定风冷热泵机组、直燃机组和中央热水机组可以无级调节，即当部分负荷率在0.9以上时，机组按满负荷输出；当部分负荷率在0.2以下时，均按0.2输出量下的值计算机组耗能量；当部分负荷率在0.20.9之间时，按该部分输出量下相应的值计算机组耗能量。假定中央热水机组和直燃机组在标准工况下的制热效率为0.8，直燃机组在标准工况下的制冷效率为1.1.假定在部分负荷时，冷却塔和冷却水泵的电机以及机组辅助电设备仍以满负荷输出。计算中的发配电效率取0.284，天然气热三班制为例计算，其结果如表1、2所示。
从表1可以看出，风冷热泵机组在供暖季运行时与其它机组相比具有较篼的一次能利用效率。风冷热栗机组的一个优点是安装使用方便，省去了一套复杂的冷却水系统和锅炉加热系统，同时也省去了专用的机房和锅炉房。从能耗角度讲，这一优点也弥补了风冷热泵机组在夏季制冷时效率较低的不足。从表2可以看出，虽然直燃机组和冷水机组在标准工况下制冷的COP值较篼，但加上冷却水系统和辅助设备的能耗以后，在整个供冷季的一次能利用效率将和风冷热泵机组持平，甚至还有可能低于风冷热泵机组。
表1三班f J运行供暖季能耗id（算风冷热泵机组直燃机组冷水机组+燃气锅炉供暖季总热负荷（kWh）主机耗电量（kWih）耗气童（NmM供暖季￡表2三班J隹J运行供冷5芦能耗i1 -算风冷热泵机组直燃机组冷水机组+燃气锅炉供冷季总热负荷（kWh）主机耗电童（kW*h）主机耗气量（NW）冷却塔耗电童（kW*h）冷却水泵耗电量（kW*h）冷却水系统补水量（W）供冷季E 5结论（1）风冷热泵机组的使用在能源消耗上具有其特殊之处，如使用地的气候状况、运行方式等都对风机组的能源消耗有影响。
（2）从全年运行来看，风冷热泵机组与其它两种常用的冷热源形式一-直燃机组和冷水机组+锅炉相比，在一定的气候条件下是节能的。
（3）随着国内发配电效率的提篼，风冷热泵机组的节能效益将更加明显。
