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1多联机空调系统年运行性能简化评估方法的研究摘要：在本文中，对多联机空调系统的性能标准进行了分析，对其年度能源消耗和能源利用效率的评价方法进行了简化。本文中对计算结果进行了精确的验证，这种8个区域平均划分的评价方法不仅方法简单，而且能够保证计算精度。它不仅为多联机空调系统的全年运行性能评价提供了统一的标准，而且还提出了一种简化的计算方法，使其全年运行性能与其他空调系统的比较成为了可能。关键词：多联机空调系统，年运行性能，评价方法1.引言多联机空调系统是一种高效的直接蒸发式制冷系统。通过压缩机和电子膨胀阀调节制冷剂流量从而实现对空间的制冷或制热，使的室内的温度能够通过空气调节达到设定值。多联机空调系统可以实现对多个小空间进行独立的空气调节，因为他是由一个室外机和多个室内机组成的。目前，多联机空调系统已受到越来越多的用户的青睐，成为小型商业建筑和住宅建筑中最常用的中央空调系统之一。因为他具有高效节能、安装方便、控制能力强、易于维护等优点。通过对多篇有关多联机空调系统的论文的研究，张通过比较数码多联机空调系统（DVM）、定风量全空气系统和风机盘管加独立新风系统研究了节能的可能性。Aynur通过模拟比较了变风量空调系统（VAV）和变制冷剂流量多联机空调系统（VRF）目前在制冷季节的能耗方面的不同。Kwon主要研究了变制冷剂流量多联机空调系统（VRF）的过冷器在制冷季节于教育办公室的性能的测量方法。赵和张实验研究了数码多联机空调系统（DVM）在部分负荷率的运行条件下的性能。黄和屠对数字式涡旋式空气压缩机的工作特性进行了实验研究。周在EnergyPlus软件的基础上对变制冷剂流量空调系统（VRV）进行了仿真模拟。VRV空调系统的控制策略是石等人提出的。吴和夏研究了VRV空调系统的控制策略以及对其控制策略的优化。根据多联机空调机组（热泵）自身的运行特点，已经制定出了他们的性能标准。以上的研究主要集中在节能的可能性，操作特性，多联机空调系统的控制策略和多联式空调机组的性能标准方面。到目前为止，科学界对多联机空调系统的年运行效率的研究依然很少。在实际应用中，数码涡旋或变频压缩机的额定能效比（EER）低于大容量冷水机组的压缩机。事实上，由于它的一些优点，如低能量损失，精确的控制能力，和可对单独的室内进行控制等，多联式空调系统的节能是相当可观的。然而，多联式空调机组的节能性目前并不能由确切的数字指标来表示，而他的年能耗和能量效率的确定都必须要经过大量的计算。因此，研究多联机空调系统的年能耗和能量效率的简化评价方法具有重要意义。因为它不仅可为多联机空调系统的年运行性能评价提供统一的标准，而且还可用于简化计算方法，以便于其可以与其他空调系统的全年运行性能进行比较。2.多联机空调系统的年运行性能的评价方法2.1多联机空调系统性能的评价标准目前，三个有关多联机空调（热泵）机组的性能评价标准已经被制定出来，他们是中国标准GB/T18837-2002，日本标准JRA4048、美标ANSI/AHRI1230-2010。2在GB／T18837-2002标准中，制冷或加热一体化的部分负荷率（IPLV（C/H））是用来评估多联式空调机组制冷或加热条件下的性能的。以制冷工况为例，IPLV（C）的计算公式（1）如下：12122323343444()()()/2()()/2()()/2()()IPLVCPLFPLFEEREERPLFPLFEEREERPLFPLFEEREERPLFEER=-++-++-++(1)其中1，2，3，4工况分别是机组在额定工况下部分负荷率为100%、75±10%、50±10%和25±10%的运行工况;PLF是部分负荷率由载荷比（LR）决定。该算法考虑了额定工况下的部分负荷性能和压缩机的启闭能量损失。因此，IPLV（C）反映了名义条件下的平均能效比。在JRA4048标准，季节散热性能因素（CSPF），季节加热性能系数（HSPF）和年度绩效因素（APF）作为评价指标。取冷冻条件为例，CSPF由式（2）计算。CSTLCSPFCSTE=（2）其中，CSTL和CSTE分别是季节制冷总负荷和季节制冷能源总量。在该算法中，CSTL和CSTE分别是冷冻能力模型和能耗计算模型计算而来，由多联空调单元的CSTL和CSTE的额定条件下的测量值算出。因此，CSPF反映多联空调机组的额定条件下，制冷或制热的季节平均能效比。在ANSI/AHRI1230-2010标准，当它的制冷量小于19千瓦时，CSPF或HSPF用于评估冷却或加热多联空调机组的季节性表现；而集成能效比（IEER）作为评价指标时制冷能力大于19千瓦，这由计算公式（3）所得。DdCcBbAaIEER（3）其中，A，B，C，D分别是100％，75％，50％和25％的容量下的EERS值；a，b，c，d是运行时间的加权因子。在这个算法中，IEER反映多联空调机组正常情况下制冷或制热季节时的平均能效比。上述标准为多联空调机组的性能评价提供统一的指标。然而，根据每个指标的算法，这些指标不能代表多联空调系统的季节性能。2.2评价多联式空调系统年运行效率的方法多联空调系统的年能耗和能量效率是由采用该系统建筑物的年空调负荷特性，该系统的部分负荷性能，以及该系统的运行时间来确定的。因此，如果上述三个因素都反映在方程中，那么该指标将代表多联式空调系统的年运行性能。根据IEER算法和方程（3）的结构，如果A，B，C，D代表了EERS在典型的季节性工作条件，加权因素a，b，c，d代表季节性的空调负荷特性和该系统的运行时间，那么评价指数将代表多联空调系统的季节的能效。这种算法在评价指标计算结果和系统的实际季节性能效值误差小于10％时是可利用的。根据以上分析，在本文中多联式空调系统的季节性能效表示为典型的季节性运行条件的加权平均能源效率比。在指标计算方程的结构中，典型的季节性的运行条件，以及加权系数的参数如下所示。（1）评价指标和计算方法在本文中，多联空调系统的季节性能效通过综合部分负荷能效比（IPLEER）或集成部分负载系数（IPLCOP，IPLCOP）表示，它是由公式（4），（5）和（6）计算而来。IVIIIIIIEERdEERcEERbEERaIPLEER（4）3IVIIIIIICOPdCOPcCOPbCOPaIPLCOP（5）DSTEIPLCOPHSTLHSTLHSTEHSTLIPLCOP/*（6）其中，IPLCOP指除霜季节性总能量;EERI，EERII，EERIII，EERIV...在典型的季节性工作条件下的EERS值；COPI，COPII，COPIII，COPIV...正在典型的季节性工作条件下的COPs；A，B，C，D...，分别为是每个工作条件下的加权系数；HSTL和HSTE分别是正在供暖季节总负荷和供暖季节的总能量；DSTE冬天除霜季节总能量。每年的能源消耗和综合性能效受到运行功耗（OPC）和综合性能因子（IPF）影响，根据公式（7）和（8）计算而来。//*OPCCSTLIPLEERHSTLIPLCOP=+（7）OPCHSTLCSTLIPF（8）（2）区域划分的方法季节性空调负荷的运行条件参数都受区域划分方法影响。在本文中，制冷（或供暖）负荷曲线分成四个或六个区域。具体来说，有四种方法来划分季节性空调的负荷曲线：（a）8个区域平均划分法：同样将制冷（或制热）负荷曲线分为4个区域，（b）12个区域平均划分法：同样将冷却（或制热）负荷曲线为6个区域，（c）8个区域是根据部分负荷率（PLR）的方法：将冷却（或制热）负荷曲线成4个区域，用25％，50％，75％和100％的容量作为每个区域的中点;（d）根据PLR方法划分12个区域：将冷却（或制热）负荷曲线划分成6个区域，以16.7％，33.3％，50.0％，66.7％，83.3％和100％的容量作为每个区域的中点。上述四个区域分割方法在下面进行了验证。（3）典型的季节性工作条件参数多联式空调系统的性能受到气象参数和采用该系统的建筑物的空调负荷的影响。因此，室外空气温度（OAT）和PLR被选为测试条件参数。在本文中，每个区域的OAT和PLR通过分析计算系统在运行期间的室外空气温度的加权平均值和空调系统负荷。（4）加权系数加权因子应该不仅反映运行时间特性，而且反映该系统的空调负荷特性。因此，该区域PLR产品的比例和该区域PLR产品运行时间的总和及其相应的运行时间作为本文中每个区域的加权因子。根据上述算法，在本文提出的评价方法的精度将在下面进行验证。3.评价方法验证目前，有4种基本的多联空调室外机种类，分别为8HP，10HP，12HP，and14HP的容量。室外单元的容量超过14HP的是由上述四个基本单元组装而成。因此，在本文中，两个典型的DVM空调系统被用来验证上述评价方法的精度。一个是由一台室外单元（10HP）和4台室内单元组成的，而另一个是由一个室外单元（14HP）和12的室内单元组成的。上述两个多联空调单元的类型和额定容量分别示于表1和表2中。图1为建筑模型。在建筑模型1中，4台室内机分别安装在第二，第三，第四和第五个房间。该模型的物理边界条件是按照公共建筑节能设计标准GB50189-2005所制定。4表1表示一个室外机对应的四个室内机的额定容量/kw以及型号。表2表示一个室外机对应的十二个室内机的额定容量/kw以及型号。图1所示建筑模型：在上海，南京，武汉和重庆的上述两个DVM空调系统的季度和年度能源消耗和能源效率作为评价方法验证的基线。上述四个城市的空调/暖气时期（参考[18]）。该系统的运行时间为每天的8:00至20:00。建筑物的季度和年度空调负荷由Dest2.0软件计算（参考[19]）。该系统的能量消耗是通过多联式空调系统的能量消耗模型来计算（参考[20]）。能耗模型的计算结果和实验数据之间的误差小于10％[20]。基于季度的空调负荷和季度能耗数据，季度和年度能源效率的计算。这些日期作为基准，以验证本文提出的多联机空调系统评价方法的精度。（1）评价方法通过8个区域平均划分验证如图2中所示，8个区域平均划分的评价方法和基准值的计算结果之间的相对误差小于±10％。计算结果显示出良好的精确性。8个区域的平均划分的评价方法可用于评估多联机空调系统的季节性或全年运行性能。图2.8个区域平均划分方法的相对误差（2）评价方法通过12个区域平均划分验证如图3所示，12的区域平均划分的评价方法和基准值的计算结果之间的相对误差小于±10％。计算结果显示出良好的精确性。12个区域平均划分的评价方法可用于评估多联机空调系统的季节性或年度的运行性能。图3.12个区域平均划分方法的相对误差（3）与PLR验证相一致的8区域验证法如图4所示，根据PLR评价方法的8个区域划分的计算结果与基准值之间的相对误差超过±10％。根据PLR的8个区域划分评价方法是不可用于评估多联式空调系统的季度或年度运行性能的。图4.根据PLR8区划分方法的相对误差（4）根据PLR而确定的12区域划分方法的评价方法如图5所示，根据PLR评价方法与12个区域区划的计算结果之间的相对误差和基线值小于±10％计算结果表明精度高。12区域划分根据PLR的评价方法可以评估季度或年度多联空调系统的运作性能。图5.根据PLR12区划分方法的相对误差总之，8区平均分评价法，12个地区的平均分，根据PLR方法12区划分保证计算结果的精度。其中8个区域的平均分割评价方法是最容易的在以上三个的评价方法。它不仅能够保证精度，而且简单的实现。在本文提出的评价方法，提出了新的权重系数计算方法，即对PLR和其相应的运行时间区域在总的每个地区产品中PLR和其相应的运行时间所占的比例由于DVM和变频控制多联空调系统之间的相似的部分负荷性能，8区平均分评价方法也同样可用于控制的变频多联空调系统。8区平均分评价方法，不仅为每年的能源效率评价的系统提供了统一的标准，而且还提出了一个简化的年度能源效率的计算方法，以方便其性能与其他空调系统比较。4.结论本文提出了一种简化的评价方法，用于