官玲俊，謝澤淵，江向陽

1 前言

《GB50189－2005公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》［1］中，對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)中制冷系統(tǒng)的空調(diào)機(jī)組COP值、水泵輸送能效比ER，空調(diào)末端空氣處理機(jī)組單位風(fēng)量耗功量Ws均有性能指標(biāo)約束與限制、但對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)末端設(shè)備綜合能效比及冷卻塔風(fēng)機(jī)單位流量耗電比尚無明確的規(guī)定。雖然對(duì)末端設(shè)備有風(fēng)機(jī)功率的約束，但無法準(zhǔn)確判定末端設(shè)備進(jìn)行冷熱交換的高效性與適用性。當(dāng)前評(píng)價(jià)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)均以使用能耗作為評(píng)估依據(jù)，是存在不足與缺陷的，無法判定空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的合理性與高效性，文獻(xiàn)［2］等已對(duì)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能效比已有明顯的約束與限制。因此，研究當(dāng)前現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)的能效比的約束值，對(duì)于指導(dǎo)既有建筑節(jié)能運(yùn)營(yíng)與新建建筑空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有顯著的意義。

2 空調(diào)系統(tǒng)綜合能效比概述

一般來講，空調(diào)系統(tǒng)由五大循環(huán)系統(tǒng)組成，共同構(gòu)成了整套空調(diào)系統(tǒng)，它們分別是制冷站循環(huán)系統(tǒng)P1、冷卻塔循環(huán)系統(tǒng)P2、凍凍水循環(huán)系統(tǒng)P3、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)P4和空調(diào)未端循環(huán)系統(tǒng)P5。

中央空調(diào)系統(tǒng)的能效比EER（Energy Efficiency Ration），表示系統(tǒng)單位制冷量所需的用電功率，其中中央空調(diào)系統(tǒng)的綜合能效比是由五大循環(huán)系統(tǒng)組成，具體如下:

其中:

EER1— 制冷站循環(huán)系統(tǒng)冷水機(jī)組的能效比（W/W）;

EER2—冷卻塔循環(huán)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的能效比 （W/W）;

EER3— 冷凍水循環(huán)系統(tǒng)冷凍水泵的能效比（W/W）;

EER4— 冷卻水循環(huán)系統(tǒng)冷卻水泵的能效比（W/W）;

EER5—空調(diào)未端循環(huán)系統(tǒng)未端風(fēng)機(jī)的能效比（W/W）;

P1—制冷循環(huán)系統(tǒng)冷水機(jī)組的功率比 （W）;

P2—冷卻塔循環(huán)系統(tǒng)風(fēng)的功率 （W）;

P3—冷凍水循環(huán)系統(tǒng)冷凍水泵的功率 （W）;

P4—冷卻水循環(huán)系統(tǒng)冷卻水泵的功率 （W）;

P5— 空調(diào)未端循環(huán)系統(tǒng)未端風(fēng)機(jī)的功率（W）;

Q1—制冷循環(huán)系統(tǒng)冷水機(jī)組的制冷量 （W）;

Q2—冷塔循環(huán)系統(tǒng)冷卻塔容量 （W）;

Q3—冷凍水循環(huán)系統(tǒng)冷凍水泵輸送的冷量（W）;

Q4—冷卻水循環(huán)系統(tǒng)冷卻水泵輸送的冷量（W）;

Q5—空調(diào)未端循環(huán)系統(tǒng)末端風(fēng)機(jī)輸送的冷量（W）

而對(duì)于中央空調(diào)系統(tǒng)，整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的綜合能效比EER可由下式計(jì)算獲得:

其中，Q—代表建筑的空調(diào)冷負(fù)荷 （中央空調(diào)系統(tǒng)的機(jī)組制冷量）。

然而，中央空調(diào)系統(tǒng)的綜合能效比又是由各空調(diào)子系統(tǒng)的能效比構(gòu)成，即;

3 空調(diào)系統(tǒng)綜合能效比分析

空調(diào)系統(tǒng)各子系統(tǒng)能效比對(duì)空調(diào)系統(tǒng)整體節(jié)能運(yùn)行至關(guān)重要，因此，分析各子項(xiàng)系統(tǒng)能效比對(duì)空調(diào)綜合能效比也十分重要。根據(jù)文獻(xiàn) ［1］對(duì)于能效比的要求，其中:

EER1，即是中央空調(diào)系統(tǒng)中機(jī)組的COP值，并對(duì)不同類型的機(jī)組及不同制冷量做出不同程度的限制與約束。

EER2，即是冷卻塔系統(tǒng)的能效比，文獻(xiàn) ［1］對(duì)于冷卻塔的能效比并未做出明確的規(guī)定，主要原因是冷卻塔在整個(gè)中央空調(diào)系統(tǒng)當(dāng)中消耗能源量相對(duì)較小。但依據(jù)文獻(xiàn) ［3］，冷卻塔耗電比不應(yīng)大于0.04kW/m3·h，因此，假定冷卻水循環(huán)供回水溫差為5℃，計(jì)算出冷卻塔風(fēng)機(jī)EER2計(jì)算值約為145（W/W）。

EER3，即冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的水泵能效比，按照文獻(xiàn) ［1］的要求，空調(diào)冷水管道的ER（輸送能效比）值最大不應(yīng)超過0.0241，其中，ER3=1/EER3，即 EER3=41.5（W/W）。

EER4，即冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的水泵能效比，按照文獻(xiàn) ［1］要求，空調(diào)冷水管道的ER（輸送能效比）值最大不應(yīng)超過0.0241，其中，ER4=1/EER4（W/W）。

EER5，即空調(diào)未端系統(tǒng)中風(fēng)機(jī)的能效比，文獻(xiàn)［1］對(duì)空調(diào)末端不同形式對(duì)于單位風(fēng)量的耗功率Ws均有不同的限制與約束，單位風(fēng)量耗功率Ws最低限值為0.42W/m3·h（空調(diào)系統(tǒng)為二管制定風(fēng)量系統(tǒng)），但是由于空調(diào)系統(tǒng)末端的冷量不僅承擔(dān)了室內(nèi)顯熱負(fù)荷，還承擔(dān)了室內(nèi)除濕的負(fù)荷，因此，僅依據(jù)顯熱來計(jì)算空調(diào)末端能效結(jié)果導(dǎo)致末端能效比減小。依據(jù)文獻(xiàn) ［4］，采用不同末端類型對(duì)應(yīng)的空調(diào)典型工況下末端能效比進(jìn)行了數(shù)值限制，規(guī)定全空氣系統(tǒng)為8.0 W/W，新風(fēng)加風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)為12 W/W，風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)為32 W/W。

因此可知，要滿足國(guó)家規(guī)范與基本要求，一個(gè)中央空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)工況下的綜合能效比最低限值為:

若空調(diào)末端采用全空氣系統(tǒng)，制冷機(jī)COP采用文獻(xiàn)［1］最高標(biāo)準(zhǔn)約束值，則中央空調(diào)系統(tǒng)的綜合能效比為:

若空調(diào)末端采用全風(fēng)機(jī)盤管，則中央空調(diào)系統(tǒng)的綜合能效比為:

可見，空調(diào)系統(tǒng)采用的全空氣系統(tǒng)能效比最低，采用全風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)能效比最高，因此，風(fēng)機(jī)盤管+新風(fēng)系統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)能效比處于全空氣系統(tǒng)與全風(fēng)機(jī)盤管之間，即2.65～3.54之間。

通過上式分析可得出空調(diào)系統(tǒng)的各子項(xiàng)系統(tǒng)能效比對(duì)整體綜合能效比的影響:

（1）制冷機(jī)組的COP值對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的整體綜合能效比影響最為顯著;

（2）冷卻塔的能效比對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的整體綜合能效比影響最為薄弱;

（3）水泵的能效比選擇對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的整體綜合能效比影響也是至關(guān)重要的;

（4）空調(diào)末端形式的選擇直接影響到空調(diào)系統(tǒng)的綜合能效比，影響比重較大。

因此，空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特別要關(guān)注冷水機(jī)組與空調(diào)末端能效比的設(shè)計(jì)，兩者對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的綜合能效比優(yōu)劣設(shè)計(jì)起著決定性的作用。

由上式可得出中央空調(diào)系統(tǒng)制冷站的綜合能效比，其中空調(diào)制冷站包括制冷機(jī)組、冷卻塔、冷凍水泵、冷卻水泵，即:

可見，制冷站的能效比值應(yīng)大于4.0，才能滿足節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)基本要求。

4 結(jié)論

（1）國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的綜合能效比最低約束值為2.65，此值為權(quán)衡空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)具備一定參考價(jià)值;

（2）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中空調(diào)系統(tǒng)的綜合能效比研究，對(duì)于評(píng)價(jià)既有建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)營(yíng)提供了可靠的技術(shù)數(shù)據(jù)支撐。

［1］中華人民共和國(guó)建設(shè)部.GB50189－2005公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)［S］．北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005

［2］深圳市建筑節(jié)能與墻體材料改革辦公室.SZJG 29－2009公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)深圳市實(shí)施細(xì)則 ［S］．深圳:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009

［3］北京玻璃鋼研究設(shè)計(jì)院.GB7190.2－2008玻璃纖維增強(qiáng)塑料冷卻塔第2部分:大型玻璃纖維增強(qiáng)塑料冷卻塔［S］．北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008

［4］中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究院.GBT 17981－2007空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 ［S］．北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007

［5］韓錚，朱穎心.不同風(fēng)系統(tǒng)末端裝置的能效比比較［J］．暖通空調(diào)，2009，（39）:73－76