風冷冷（熱）水機組節(jié)能型性能試驗室

1 風冷冷(熱)水機組測試系統(tǒng)依據(jù)的相關(guān)標準
風冷冷（熱）水機組測試系統(tǒng)依據(jù)的相關(guān)標準主要有：GB/T10870-2014《蒸氣壓縮循環(huán)冷水（熱泵）機組性能試驗方法》、ARI550/590-2003《蒸汽壓縮循環(huán)冷水（ 熱泵） 機組》、GB/T18430.1-2007《蒸汽壓縮循環(huán)冷水（熱泵）機組/工商業(yè)用及類似用途的汽壓縮循環(huán)冷水（熱泵）機組》、GB/T18430.2-2008《蒸汽壓縮循環(huán)冷水（熱泵）機組/戶用及類似用途的汽壓縮循環(huán)冷水（熱泵）機組》。上述標準中明確了測量風冷冷（熱）水機組的主要性能指標，而測試系統(tǒng)能夠模擬標準中規(guī)定的各種工況，并能測試出風冷冷（熱）水機組的各項性能指標。研究、設(shè)計風冷冷（熱）水機組測試系統(tǒng)也需嚴格遵照上述標準的要求。
 
2 風冷冷(熱)水機組測試系統(tǒng)測試方法及原理
2.1 測試方法
對于冷（熱）水機組，制冷量、制熱量按GB/T10870-2014《蒸氣壓縮循環(huán)冷水（熱泵）機組性能試驗方法》中5.1 載冷劑法進行試驗。在機組蒸發(fā)器（冷凝器）冷（熱）水進（出）口處安裝有水量測量裝置，試驗時，還應有能提供連續(xù)穩(wěn)定的冷水流量、冷卻水流量和符合試驗工況水溫的附加裝置。機組制冷量按式（1）計算：
Qn＝Cqm（t1-t2）+Qc （1）
熱泵制熱量按式（2）計算：
Qh＝Cqm（t2-t1）-Qc （2）
式中：
Qn——機組凈制冷量，W；
C——平均溫度下水的比熱容，J/（kg·℃）；
qm--冷（熱）水質(zhì)量流量，kg/s；
t1——蒸發(fā)器（熱泵制熱時為冷凝器）冷（熱）水進口溫度，℃；
t2——蒸發(fā)器（冷凝器）冷（熱）水出口溫度，℃；
Qh——熱泵制熱量，W；
Qc——環(huán)境空氣傳入干式蒸發(fā)器冷水側(cè)的修正項，W；
 
2.2 系統(tǒng)原理
現(xiàn)以大制冷量為800kW的風冷冷（熱）水機組為例，根據(jù)標準GB/T18430.1-2007《蒸汽壓縮循環(huán)冷水(熱泵)機組/工商業(yè)用及類似用途的汽壓縮循環(huán)冷水(熱泵)機組》要求的測試項目，參考標準GB/T10870-2014《蒸氣壓縮循環(huán)冷水（熱泵）機組性能試驗方法》，我們搭建了測試系統(tǒng)，測試原理如圖1所示。

圖1 測試系統(tǒng)原理圖
 
由圖1 可知主要設(shè)備有：
（1）測試間：采用150mm 厚的聚氨酯發(fā)泡庫板搭建，用于與外界的隔熱保溫。
（2）各類水泵：主要用來提供水流量。
（3）恒溫水箱：主要用來為測試系統(tǒng)提供穩(wěn)定溫度的水源。
（4）冷卻塔：主要用來對水箱進行散熱。
（5）空氣處理機組：包括表冷盤管、蒸發(fā)盤管、加熱段、加濕段、風機。主要是對被試機的排風進行處理，使得測試間內(nèi)的溫濕度滿足國標要求。
（6）溫濕度取樣裝置：主要用來采集被試機周圍的溫濕度情況。
風冷冷(熱)水機組測試時，通過空氣處理機組將風冷冷(熱)水機組風側(cè)產(chǎn)生的冷熱量進行處理，使得測試間內(nèi)的溫濕度達到國標要求的值。而機組產(chǎn)生的冷熱水回到水箱后，通過水箱配置的冷熱源進行平衡，從而達到機組在國標要求的工況下穩(wěn)定運行，采集系統(tǒng)將所有的測點采集，通過電腦內(nèi)專業(yè)計算軟件進行計算輸出實驗報告。

3 測試系統(tǒng)的電氣部分
本測試系統(tǒng)的電氣部分由動力部分、控制調(diào)節(jié)部分、數(shù)據(jù)采集部分組成。
3.1 測試系統(tǒng)的動力部分
動力部分主要完成各設(shè)備的配電、電器的安全保護等。本系統(tǒng)進線為三相五線制，交流380V±5%，50Hz。設(shè)備的動力來源自動力柜，樣機供電由功率測量系統(tǒng)提供。
3.2 測試系統(tǒng)的控制調(diào)節(jié)及數(shù)據(jù)采集部分
設(shè)備控制的核心為PLC及觸摸屏，在觸摸屏上可方便的控制設(shè)備的啟停，并且可以對故障報警進行顯示和記錄。調(diào)節(jié)功能是通過PID數(shù)字調(diào)節(jié)表實現(xiàn)的。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用的是專業(yè)的數(shù)據(jù)采集器，通過RS232或以太網(wǎng)與計算機通訊，共同完成數(shù)據(jù)采集。采集的數(shù)據(jù)再通過相應的計算機軟件進行記錄和處理。軟件系統(tǒng)主要是對采集的數(shù)據(jù)進行記錄、分析和處理。該軟件可對試驗類型、工況、操作級別等進行設(shè)定，軟件可自動采集并記錄數(shù)據(jù)，記錄過程曲線。試驗完成后，還可進行打印和試驗數(shù)據(jù)分析等。
 
4 測試系統(tǒng)的節(jié)能性分析
4.1 表冷器的運用
該測試系統(tǒng)在測試時，運用表冷器能夠使得冷熱量自平衡，大限度地利用風冷冷（熱）水機組使用側(cè)的冷量與熱源側(cè)的熱量交換，熱源側(cè)的熱量被使用側(cè)的冷量平衡后剩余的只有壓縮機的功率這部分熱量需要通過冷卻設(shè)備散去，并不需要消耗大量的能量來單獨平衡使用側(cè)產(chǎn)生的冷量和熱源側(cè)產(chǎn)生的熱量。而且風冷冷（熱）水機組的能效比越高，同等制冷量下，需要測試系統(tǒng)散去的壓縮機功率也就越少，測試系統(tǒng)也越節(jié)能。以800kW風冷冷（熱）水機組制冷為例，表冷器的運用對測試系統(tǒng)的耗能比較見表1。
表1 測試系統(tǒng)主要電能

除去其他正常設(shè)備的耗功，無表冷器的測試系統(tǒng)的電消耗主要在平衡風側(cè)熱量的壓冷機組耗功kW（能效比按3.5 計算）與平衡制冷量的電加熱耗功kW 之和共計1058kW，而有表冷器的測試系統(tǒng)與之對應的只有表冷器水泵22kW 的電消耗，節(jié)省了1038kW 的耗電量，按工業(yè)用電1.0 元計算，每小時可節(jié)省1038 元，大大減少了空調(diào)企業(yè)的測試成本。
4.2 冷凝熱回收裝置的運用
如圖1 風冷冷（熱）水機組（以下簡稱被試機）制冷測試時，水側(cè)的出水溫度是通過調(diào)節(jié)被試機水泵后端的三通調(diào)節(jié)閥的開度來控制，即通過調(diào)節(jié)被試機水泵進口從水箱抽水和被試機回水之間的比例來控制。制冷時，恒溫水箱的溫度按照經(jīng)驗一般控制在15℃左右。所以做一些非標工況，環(huán)境間的溫度與水箱溫度接近的時候，無法用表冷器換熱，比如測試間干球溫度15℃及以下的低溫制冷工況。而壓縮冷凝機組的冷卻水出水溫度一般在30～40℃，供回水溫差在4～7℃左右，此時將被試機組產(chǎn)生的冷水直接與平衡測試間內(nèi)被試機空氣側(cè)產(chǎn)生的熱量的壓縮冷凝機組的冷卻水在板換里進行換熱，通過調(diào)節(jié)熱回收三通閥可調(diào)節(jié)被試機出水進入板換的水量，從而調(diào)節(jié)換熱量來平衡被試機的冷量。冷凝熱回收系統(tǒng)的運用不僅提高了壓縮冷凝機組的效率、降低了壓縮機功率，也減少了機組運行成本。
 
5 結(jié)語
本文所述的風冷冷（熱）水機組測試系統(tǒng)設(shè)計制造均符合國內(nèi)相關(guān)標準的要求，該系統(tǒng)將使用側(cè)和熱源側(cè)進行換熱，使得能源得到的利用，實現(xiàn)節(jié)能的目的；且具有很高的自動化程度，能實現(xiàn)自動控制和調(diào)節(jié)、過程監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集和軟件傳輸；整個測試系統(tǒng)在試驗設(shè)備穩(wěn)定可靠運行的基礎(chǔ)上又保證了測試的精度和準確性。