风冷式与蒸发式冷水机组的IPLV测试方法及差异

1  风冷式与蒸发式冷水机组IPLV 的测试方法

不管是风冷式冷水机组，还是蒸发式冷水机组，IPLV 的测试都是要在机组规定的IPLV 工况下，测定100%，75%，50%和25%负荷点的性能系数，并按式（1）计算其IPLV 。对于风冷式冷水机组，GB/T 18430.1—2007《蒸气压缩循环冷水（热泵）机组 第1部分：工业或商业用及类似用途的冷水（热泵）机组》和GB/T 18430.2—2016《蒸气压缩循环冷水（热泵）机组 第2部分：户用及类似用途的冷水（热泵）机组》均给出IPLV测试的相应规定；对于蒸发式冷水机组，2016年3月1日开始实施的JB/T 12323—2015《蒸气压缩循环蒸发冷却式冷水（热泵）机组》对其IPLV 测试方法做出了相关规定。

按照GB/T 10870—2014《蒸气压缩循环冷水(热泵)机组性能试验方法》的规定，风冷式与蒸发式冷水机组制冷量采用液体载冷剂法进行测定和计算；放热侧采用GB/T 17758—2010《单元式空气调节机》的空气焓差法中的室内空调装置使其达到放热侧环境温度条件。消耗总电功率除压缩机电动机、油泵电动机和操作控制电路等输入的总电功率外，风冷式还应包括放热侧冷却风机消耗的电功率，蒸发式还应包括冷却水泵和冷却风机的输入功率。

笔者根据被测试样机容量控制逻辑的不同，总结相关标准中给出的不同样机IPLV 的典型测试方法，见表1。机组IPLV 的测试，可以通过被试机额定负荷点COP 确定的方法或方法组合来完成。

表1  IPLV 的典型试验方法

对于表1中，C _D为衰减系数，是由于机组无法达到最小负荷，压缩机循环停机引起，C _D由式（2）计算，相应负荷点的COP 由式（4）计算：

式（2）~式（4）中：LF 为负荷系数；LD 为规定的4个IPLV的负荷数（25％，50％，75％和100％）；Q _FL 为满负荷制冷量（kW）；Q _PL 为部分负荷制冷量（kW）；

Q m为实测制冷量（kW）；P m 为实测输入总功率（kW）。

2  风冷式与蒸发式冷水机组IPLV 的测试差异

风冷式冷水机组冷凝器侧放热主要与空气侧的干球温度有关，蒸发式冷水机组冷凝器侧放热不仅与空气侧的干球温度有关，而且主要取决于空气侧的湿球温度。由于其使用条件的差异，在JB/T 12323—2015中规定了测试IPLV 的不同工况条件，见表2。

从表2可以看出，风冷式和蒸发式冷水机组的IPLV 测试对于机组蒸发器侧的工况要求相同，且均需要模拟机组的水侧污垢，须对蒸发器的出水温度进行修正。

表2  部分负荷（IPLV ）规定工况

不同之处主要在于测试风冷式冷水机组IPLV 时，只要控制空气侧干球温度与机组的相应负荷匹配，而测试蒸发式冷水机组IPLV 时，不仅要求空气侧干球温度与机组的相应负荷匹配，湿球温度也需要满足相应负荷工况的要求。也就是说，对于风冷式冷水机组空气侧1个状态参数决定机组1个部分负荷状态点，而蒸发式冷水机组则需2个状态参数对应机组的1个部分负荷点。对于有级卸载且不能运行在（75±2）%，（50±2）%和（25±2）%负荷点内的机组，需要采用内插法测试并计算IPLV值。在测试过程中，需要了解机组不同环境温度对应机组的负荷百分数，往往测试中需要不断拟合，采用逼近的方法使得机组的负荷对应其工况参数。为提高测试负荷与工况的快速匹配，笔者总结了关键负荷点对应的冷凝器的工况参数，并拟合了风冷式与蒸发式冷水机组干球温度、湿球温度与负荷率的线性方程，见表3。

表3  不同负荷率对应的空气状态参数℃

3  模拟机组水侧污垢系数修正温差

满负荷和部分负荷工况下，由于水侧污垢系数的增大须对机组性能测试时的温度进行修正，对于风冷式和蒸发式冷水机组IPLV 的测试，须对机组蒸发器的出水温度修正。

1） 蒸发器的对数平均温差（LMTD）

由于水侧污垢系数（ff _sp）导致对数平均温差的增量（ILMTD）为

式（5）与式（6）中：R为进出水温差（t_wl-t_we）的绝对值（℃）；S 为小温差（t_s-t_wl）的绝对值（℃）；t_s为机组蒸发器设计蒸发温度（℃）；t_wl为机组的出水温度（℃）；t_we为机组的进水温度（℃）；A 为蒸发器或冷凝器的总传热面积（m²）；Q为换热量（kW）。

2） 模拟水侧污垢系数增加后的水侧修正温差

式（7）中：S_sp为指定的小温差（℃）；S_c为在清洁工况下测试时的小温差，S_c=R/(e^Z-1)，Z=R/(LMTD - ILMTD)。

4  结束语

IPLV 是综合评价冷水机组性能的重要指标之一，自JB/T 12323—2015《蒸气压缩循环蒸发冷却式冷水（热泵）机组》实施之后，蒸发式冷水机组的性能评价指标发生了变化，由原来仅考核机组的性能系数COP 变为同时考核机组的综合部分负荷性能系数IPLV 和性能系数COP；蒸发式冷水机组的IPLV 测试也有了相应的测试规定。笔者对风冷式冷水机组与蒸发式冷水机组的IPLV 测试方法、试验工况、测试允差等作了介绍并进行对比，总结IPLV 的典型测试方法，即直接测试、插值测试和衰减系数法测试，并通过研究对应标准的测试工况条件，拟合出测试工况对应负荷率的线性方程，为测试时确认负荷率与工况匹配提供了方便。