基于冷水机热力学模型的多台冷水机组节能空间评估方法技术

本发明专利技术公开了一种基于冷水机热力学模型的多台冷水机组节能空间评估方法，包括步骤1：计算每台支路冷水机的支路流量；步骤2：测量每台冷水机组中冷冻水出水温度、冷冻水温差、冷却水进水温度；步骤3：建冷水机组的热力学模型；步骤4：以冷水机组可能的启动方式对多台冷水机组进行并联分组；步骤5：将测量数据和支路流量输入所述热力学模型计算得出以分组为基础的每组冷水机组的基准EER与负荷率的关联数据；步骤6：将多台冷水机组实际运行中的实际数据与基准数据对比分析，生成分析数据，评估多台冷水机组的节能空间。根据上述方法寻找多台冷水机组的节能空间，评估限行的冷水机组并联方案存在多大的改进空间。

【技术实现步骤摘要】
基于冷水机热力学模型的多台冷水机组节能空间评估方法
本专利技术涉及暖通工程领域，具体为一种基于冷水机热力学模型的多台冷水机组节能空间评估方法。
技术介绍
随着当前社会的快速发展，人对其所处环境的舒适性的要求在不断地提升，使得空调系统成为日常生活和工业生产过程中不可缺少的部分，据资料统计，进入21世纪后，大型公共建筑内部能耗在全国总能耗中所占比例越来越高，其中，冷水机组的能耗在大型公共建筑内部能耗也占了很大比例。因此，对冷水机组的优化节能，是为响应国家节能减排号召，实现现代化可持续发展所亟待解决的问题。冷水机运行状况可用能效比EER来作为一个判断标准，现行的中央空调机组是以满足使用场所的最大冷热量来进行设计的，冷水机组亦是如此，而在实际应用中，消耗的冷热负荷是变化的，一般与最大设计供冷热量存在着很大的差异，系统设备运行约90％以上时间运行在非满载额定状态。现有大厦中的中央空调一般会具有多台冷水机组，多台不同的冷水机组组合形成了多种不同的并联运行方式，所以对单一冷水机组的评价方法并不适用于多台冷水机组，所以亟需一种能够评价多台冷水机组的多种不同并联方案之间的是否节能的方法，寻找多台冷水机组节能空间。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种基于冷水机热力学模型的多台冷水机组节能空间评估方法，根据上述方法寻找多台冷水机组的节能空间，评估限行的冷水机组并联方案存在多大的改进空间。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案有：一种基于冷水机热力学模型的多台冷水机组节能空间评估方法，包括以下步骤：支路流量计算步骤：计算每台支路冷水机的支路流量；数据测量步骤：测量每台冷水机组中冷冻水出水温度、冷冻水温差、冷却水进水温度；构建冷水机组热力学模型步骤：通过冷水机组的蒸发器、冷凝器及压缩机的热力学性能构建冷水机组的热力学模型；多台冷水机组分组步骤：以冷水机组可能的启动方式对多台冷水机组进行并联分组；模型计算步骤：将冷冻水出水温度、冷冻水温差、冷却水进水温度以及支路流量输入所述热力学模型计算得出以分组为基础的每组冷水机组的基准EER与负荷率的关联数据；对比评估步骤：将多台冷水机组实际运行中的实际EER与负荷率关联数据与基准EER与负荷率的关联数据对比分析，生成分析数据，评估多台冷水机组的节能空间。进一步的，所述步骤还包括：绘制曲线图步骤：绘制每组冷水机的基准EER与负荷率的关联数据曲线图。再进一步的，所述对比评估步骤替换为：将实际EER与负荷率关联数据代入所述基准EER与负荷率的关联数据曲线图对比分析，生成分析数据，评估多台冷水机组的节能空间。再进一步的，所述对比评估步骤还包括：截取基准EER与负荷率的关联数据中相同负荷率下最优和最次EER绘制形成最优基准数据曲线和最次基准数据曲线，再与实际EER与负荷率关联数据对比分析。再进一步的，所述对比评估步骤还包括：截取基准EER与负荷率的关联数据中相同负荷率下最优和最次EER形成最优基准数据和最次基准数据，再与实际EER与负荷率关联数据对比分析。再进一步的，所述冷水机组热力学模型计算流程如下：流程1：获取冷冻水出水温度、冷冻水温差、冷却水进水温度以及支路冷水机的支路流量；流程2：假设压缩机进行等熵压缩时的出口温度；流程3：计算冷凝器进口参数、冷凝器出口参数及蒸发器参数；流程4：假设冷却水出水温度；流程5：假设蒸发器的换热量；流程6：计算蒸发器制冷剂侧换热量；流程7：判断蒸发器制冷剂侧换热量与蒸发器的换热量是否相等；是，则执行流程8；否，则执行流程5；流程8：计算冷却水侧换热量；流程9：判断冷却水侧换热量与制冷剂侧换热量是否相等；是，则执行流程10，否，则执行流程4；流程10：计算冷凝器内的制冷剂流量和蒸发器内制冷剂流量；流程11：判断冷凝器内的制冷剂流量和蒸发器内制冷剂流量是否相等；是，则执行流程12；否，则执行流程2；流程12：计算压缩机功耗。再进一步的，所述冷水机组热力学模型计算公式如下：蒸发器内各参数有以下关系：制冷剂侧换热系数：冷冻水侧换热系数：蒸发器总换热过程：冷凝器内各参数有以下关系：制冷剂侧换热系数：冷却水侧换热系数：冷凝器内总换热过程；再进一步的，所述冷水机支路满足以下关系：Δp＝Δp1+Δp2根据本专利技术的一种基于冷水机热力学模型的多台冷水机组节能空间评估方法，通过建立冷水机组的热力学模型，得出冷水机组EER基准用于评估多台冷水机组的节能空间，包括对多台冷水机组的并联运行方式进行分组，得出不同分组下的基准EER和负荷率的关联数据，当然每组中包含一台、多台或全部的冷水机组，并形成了负荷率由最低至满负荷的一组数据，用于与实现相同负荷率下冷水机组的EER数据进行对比，分析当前负荷率下冷水机组的节能空间；优选的，将这组数据绘制成曲线图，再将实际数据也绘制进曲线图中通过计算曲线在相同负荷率下曲线之间的距离，即EER之间的差距，来进一步评价该冷水机组的运行，为其冷水机组的运行基础提供理论支撑。附图说明图1为最优基准数据和最次基准数据与实际运行数据的对比曲线图；图2为多台冷水机组的之路流量计算流程图；图3为压缩机功耗计算流程图；图4为基准EER和负荷率关联数据曲线图。具体实施方式结合附图说明本专利技术的一种基于冷水机热力学模型的多台冷水机组节能空间评估方法。对于本专利技术而言，第一步是建立冷水机组的热力学模型，根据热力学第一定律，能量在转换过程中，其总值保持不变。对于一台冷水机组，则在构成冷水水机组的三大部件蒸发器、冷凝器及压缩机之间，能量传递的总值是守恒的；而且对于冷水机组的制冷剂循环，冷水机组的在运行过程中整体系统是封闭的，封闭系统的物料也是守恒，即制冷剂的量是守恒的。以市面上常见的冷水机组作为研究对象，很容易获知其自身的额定参数及其使用的制冷剂型号，通过查询也能轻易获知制冷剂的热力学参数。首先对冷水机组的各个支路流量进行计算，所述冷水机支路满足以下关系：Δp＝Δp1+Δp2式中，Lo、Di、Z、no为蒸发器有效换热管长、管内径、冷冻水流程，vo为冷冻水流速；△P1、△P1、△P为冷冻水通过蒸发器时摩擦阻力、局部阻力与总阻力；Go为流过蒸发器流量。还需要通过传感器等常用测量工具测量冷水机组中冷冻水出水温度、冷冻水温差、冷却水进水温度以作为已知的量。构建冷水机组热力学模型，需要对冷水机组的蒸发器、冷凝器及压缩机进行热力学分析。对于蒸发器：蒸发器内的传热过程包括：制冷剂侧的沸腾传热、冷冻水侧对流换热以及通过换热管壁与污垢层的导热。通过制冷剂侧的对流换热系数、制冷量、冷冻水的定性流速、冷冻水侧的对流化热系数等9个控制变量耦合方程，可以得到蒸发温度与制冷量、冷冻水流量、冷冻水出水温度、冷冻水进水温度的函数关系。蒸发器内各参数有以下关系：制冷剂侧换热系数：冷冻水侧换热系数：蒸发器总换热过程：对于冷凝器：冷凝器的传热过程包括：制冷剂的冷凝换热，金属壁、垢层的导热以及冷却水的吸热过程。一般的壳管式冷凝器管内侧为制冷剂，管外侧为冷冻水。通过传热过程的总热阻、制冷机的物性参数等11个控制变量耦合方程，可以得到蒸发温度与制冷量、支路流量、冷却水进水温度的函数关系。冷凝器内各参数有以下关系：制冷剂侧换热系数：冷却水侧换热系数：冷凝器内总换热过程；对于压缩机：通过压缩机的总功耗、压缩机的轴功率、压缩机的理论功耗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于冷水机热力学模型的多台冷水机组节能空间评估方法，其特征在于，包括以下步骤：支路流量计算步骤：计算每台支路冷水机的支路流量；数据测量步骤：测量每台冷水机组中冷冻水出水温度、冷冻水温差、冷却水进水温度；构建冷水机组热力学模型步骤：通过冷水机组的蒸发器、冷凝器及压缩机的热力学性能构建冷水机组的热力学模型；多台冷水机组分组步骤：以冷水机组可能的启动方式对多台冷水机组进行并联分组；模型计算步骤：将冷冻水出水温度、冷冻水温差、冷却水进水温度以及支路流量输入所述热力学模型计算得出以分组为基础的每组冷水机组的基准EER与负荷率的关联数据；对比评估步骤：将多台冷水机组实际运行中的实际EER与负荷率关联数据与基准EER与负荷率的关联数据对比分析，生成分析数据，评估多台冷水机组的节能空间。

【技术特征摘要】
1.一种基于冷水机热力学模型的多台冷水机组节能空间评估方法，其特征在于，包括以下步骤：支路流量计算步骤：计算每台支路冷水机的支路流量；数据测量步骤：测量每台冷水机组中冷冻水出水温度、冷冻水温差、冷却水进水温度；构建冷水机组热力学模型步骤：通过冷水机组的蒸发器、冷凝器及压缩机的热力学性能构建冷水机组的热力学模型；多台冷水机组分组步骤：以冷水机组可能的启动方式对多台冷水机组进行并联分组；模型计算步骤：将冷冻水出水温度、冷冻水温差、冷却水进水温度以及支路流量输入所述热力学模型计算得出以分组为基础的每组冷水机组的基准EER与负荷率的关联数据；对比评估步骤：将多台冷水机组实际运行中的实际EER与负荷率关联数据与基准EER与负荷率的关联数据对比分析，生成分析数据，评估多台冷水机组的节能空间。2.根据权利要求1所述的冷水机组评估方法，其特征在于，所述步骤还包括：绘制曲线图步骤：绘制每组冷水机的基准EER与负荷率的关联数据曲线图。3.根据权利要求2所述的冷水机组评估方法，其特征在于，所述对比评估步骤替换为：将实际EER与负荷率关联数据代入所述基准EER与负荷率的关联数据曲线图对比分析，生成分析数据，评估多台冷水机组的节能空间。4.根据权利要求3所述的冷水机组评估方法，其特征在于，所述对比评估步骤还包括：截取基准EER与负荷率的关联数据中相同负荷率下最优和最次EER绘制形成最优基准数据曲线和最次基准数据曲线，再与实际EER与负荷率关联数据对比分析。5.根据权利要求1所述的冷水机组评估...

【专利技术属性】
技术研发人员：张隆希，刘雪峰，卢智涛，郑宇蓝，梁伟明，彭志波，王钧，
申请(专利权)人：广州能迪能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44