CN110276512A - 一种冷库系统能耗系数评价指标计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冷库系统能耗系数评价指标计算方法,包括如下步骤:1)计算冷库选配制冷压缩机时的机械负荷Qj;2)确定制冷机组能效系数COP;3)计算制冷电能消耗REC;4)计算直接电能消耗DEC;5)计算冷库系统总能量消耗TEC;6)计算冷库系统能耗系数ε。本发明所述冷库系统能耗系数指标计算方法弥补了国家、行业标准缺少对能源消耗水平评价的不足,填补了我国冷库系统能耗指标评价方法的空白,填补了城市冷链物流企业能耗测试及评价方法的空白。
Description
技术领域
本发明涉及一种制冷系统及制冷系统计算方法,特别涉及一种冷库系统能耗系数评价指标计算方法。
背景技术
现阶段,冷库已经成为发展食品工业不可缺少的设施,国民经济的重要组成部分,全程冷链的概念逐渐加强。随着我国制冷事业和物流行业的迅猛发展,冷库新增容量也在急剧增加。据统计,截止到2017年底,我国冷库总容量已超过4300万吨,预计2018年底将增长到4600万吨,以年平均约20%的速率持续增长。制冷行业的能耗占全国电能消耗的15%以上,而冷库又是制冷行业能耗的重要组成部分。可见,冷库能耗水平直接影响着制冷行业的总能耗。通过冷库能耗指标比较,我国冷库能耗远高于发达国家的平均水平. 目前导致冷库运行能耗高的主要原因包括:(1)冷库设计方面:为了保证冷库运行需求,设计时制冷机组选型偏大或匹配不合理,使得机组运行效率低,能源消耗较大。(2)设备配置方面:节能设备应用少,换热设备效率降低,制冷管道、阀门配置不合理等;(3)生产运营方面:自动化程度低,操作人员水平参差不齐。冷库管理体系不完善,如蒸发器未及时融霜;库门损坏、开启时间长、频率高、风幕无法正常工作;冷库保温层损坏;库内照明灯功率过大等因素都会造成冷库电耗增加,同时也使得库温大范围波动和不合格。(4)监管制度不完善:冷库建设和运行过程中,缺少具体的能源消耗评价指标值,对于冷库系统运行是否节能高效,还不能给予直观评价。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种冷库系统能耗系数评价指标计算方法。
本发明通过以下技术手段解决上述问题:
一种冷库系统能耗系数评价指标计算方法,包括如下步骤:
1)冷库机械负荷Qj计算
冷库选配制冷压缩机时的机械负荷,依据如下公式计算:
Qj=[n1∑Q1+n2∑Q2+n3∑Q3+n4∑Q4+n5∑Q5]R
其中:
Q1-围护结构热流量、Q2-货物热流量、Q3-通风换气热流量、Q4-电动机运转热流量、Q5-操作热流量,
n1——围护结构热流量季节修正系数;一般应根据生产旺季出现的月份按表进行取值。
n2——货物热量的机械负荷折减系数;应根据功能进行选值。
n3——同期换气次数;一般取0.5~1。
n4——冷间电机同期运转系数;应根据冷间总数进行选值。
n5——冷间同期操作系数;应根据冷间总数进行选值。
综合考虑北京地区现有冷库的建筑现状,以及其制冷系统实际的运行情况,使用以上公式计算时,对系数n1~n5进行了保守取值。
R——制冷装置和管道等冷损耗补偿系数,本文计算时按一般直接冷却系统取1.07。
2)制冷机组能效系数COP确定
为确定计算能耗系数的COP参考值,针对不同冷媒、不同库温的冷库分别在冬季、夏季进行了相关机组COP的测试;
不同冷凝型式机组,在冬、夏季测试时,系统COP呈不同变化趋势。对于风冷冷凝机组,系统COP夏季明显低于冬季;对于蒸发式冷凝机组,系统COP季节性变化不明显。在实际使用中,机组的夏季特性更能体现其能耗水平。基于以上理论计算和实际测试结果,确定的COP参考值;
3)制冷电能消耗REC计算
冷库制冷电能消耗REC采用冷库机械负荷与机组能效系数计算依据以下公式计算:
制冷电能消耗REC=24Qj/COP;
4)直接电能消耗DEC计算
直接电能消耗DEC指24h内电气部件的能量消耗,包括照明、冷风机、融霜、风幕、自控、辅助加热设备以及循环泵等满足冷库系统正常运行所需全部附属设备用电;这部分的用电量在进行冷库监测时可以通过测试得到;为计算冷库能耗系数,设DEC/(REC+DEC)=x;则DEC=x/(1-x)REC,依据长期测试经验,估算x值取0.2,计算得到DEC=0.25 REC;
5)冷库系统总能量消耗TEC计算
冷库系统总能量消耗TEC为冷库系统制冷电能消耗REC和直接电能消耗DEC的总和,即TEC=REC+DEC;
6)冷库系统能耗系数ε计算
冷库系统能耗系数指冷库系统稳定运行时,每立方米库容日耗电量,即冷库系统能耗系数ε=TEC/V, V为库容.
上述技术方案中,围护结构热流量Q1采用如下公式计算:
Q1=K·A·α·Δt
其中
K——传热系数;
A——传热面积;
α——围护结构两侧温差修正系数;
Δt——设计采用的室内、外两侧温度差。
上述技术方案中,货物热流量Q2采用如下公式计算:
Q2=Q2a+Q2b+Q2c+Q2d
其中:Q2a为食品热量、Q2b为包装材料和运载工具热量、Q2c为货物冷却时的呼吸热量、Q2d为货物冷藏时的呼吸热量。
上述技术方案中,因调研的冷库大部分为仓储型冷库,Q3取值为0。
上述技术方案中,电动机运转热流量Q4应按计算得到的冷却设备负荷进行选型计算;但只需要估算机组的制冷量,且是已经建好的冷库,冷却设备已经存在,直接根据以往测试结果数据取经验值,其中高温库取3W/m3;高温库取7W/m3.
上述技术方案中,操作热流量Q5依据如下公式计算:
Q5=Q5a+Q5b+Q5c
其中,Q5a为照明热量,Q5b为开门热量,Q5c为操作人员热量
Q5=qd·A+1/3.6(hw-hn)·M·n·V·ρn/24+3/24·nx·qr式中:
qd——每平方米地板面积照明热量,按2.3W/㎡取值;
A——冷间地板面积;
hW——冷间外空气的比焓,取北京市地区夏季通风室外计算温度和夏季通风室外计算相对湿度所对应的空气焓值;
hn——冷间内空气的比焓,按照冷库设计工况下的温度和湿度取空气焓值;
n——换气次数,依据《冷库制冷设计手册》取值;
V——库内净尺寸,保守估计,直接取库容;
ρn——库内空气密度,取设计库温中的最低库温所对应的空气密度;
nx——操作人员数,用V/250计算;
qr——为操作人员热量,取410W/个;
M——空气幕效率修正系数,按不设空气幕计算,取值为1。
上述技术方案中,确定的COP参考值分别为:①设计库温4℃、蒸发温度-6℃时,COP参考值为3.3;②设计库温-5℃、蒸发温度-15℃时,COP参考值为2.3;③设计库温-18℃、蒸发温度-28℃时,COP参考值为1.8;④设计库温-25℃、蒸发温度-35℃时,COP参考值为1.5。
上述技术方案中,得出不同库容、库温区间能耗系数评价指标值分别为:
①设计库温+10℃~0℃时:0.229(库容<2000m3)、0.175(2000m3≤库容<10000m3)、0.160 (10001m3≤库容<15000m3)、0.161(库容≥15000m3);
②设计库温-1℃~-10℃时:0.315(库容<2000m3)、0.246(2000m3≤库容<10000m3)、0.196 (10001m3≤库容<15000m3)、0.196(库容≥15000m3);
③设计库温-11℃~-20℃时:0.452(库容<2000m3)、0.329(2000m3≤库容<10000m3)、0.271 (10001m3≤库容<15000m3)、0.270(库容≥15000m3);
④设计库温-21℃~-30℃时:0.664(库容<2000m3)、0.553(2000m3≤库容<10000m3)、0.472 (10001m3≤库容<15000m3)、0.475(库容≥15000m3)。
由于采用了上述技术手段,本发明具有如下有益效果:
本发明所述冷库系统能耗系数指标计算方法弥补了国家、行业标准缺少对能源消耗水平评价的不足,填补了我国冷库系统能耗指标评价方法的空白,对促进制冷技术提升、推动冷库行业发展具有重要意义。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述。
冷库系统能耗系数指冷库系统稳定运行时,每立方米库容日耗电量。为得到该参数需要得到冷库系统总能量消耗(TEC)的值。冷库系统总能量消耗(TEC)为冷库系统制冷电能消耗(REC)和直接电能消耗(DEC) 的总和,其中制冷电能消耗(REC)为24h内制冷系统所必须的能量消耗,主要为制冷机组和冷凝器电耗 (制冷系统所必须的能量消耗);直接电能消耗(DEC)指24h内电气部件的能量消耗,包括照明、冷风机、融霜、风幕、自控、辅助加热设备以及循环泵等满足冷库系统正常运行所需全部附属设备用电。为得到合理的能耗系数评价指标,参照冷库设计规范中机械负荷的计算法确定机组的需冷量,并根据与机组COP的关系,计算制冷电能消耗(REC)的边界值;依据测试得到的经验结果,计算得到直接电能消耗(DEC),最终得出冷库系统总能量消耗(TEC)的值,除以库容,得到能耗系数。制冷电能消耗(REC)、机组COP两个参数均采取了理论计算和测试验证相结合的方式,对指标值进行确认.
冷库机械负荷计算
冷库选配制冷压缩机时的机械负荷,依据GB50072-2010冷库设计规范,依据如下公式计算:
Qj=[n1∑Q1+n2∑Q2+n3∑Q3+n4∑Q4+n5∑Q5]R
其中:
Q1(围护结构热流量)、Q2(货物热流量)、Q3(通风换气热流量)、Q4(电动机运转热流量)、 Q5(操作热流量)分别在下述展开计算。
n1——围护结构热流量季节修正系数;一般应根据生产旺季出现的月份按表进行取值。
n2——货物热量的机械负荷折减系数;应根据功能进行选值。
n3——同期换气次数;一般取0.5~1。
n4——冷间电机同期运转系数;应根据冷间总数进行选值。
n5——冷间同期操作系数;应根据冷间总数进行选值。
因进行冷库能耗计算的目的是为了与实测结果进行印证,综合考虑北京地区现有冷库的建筑现状,以及其制冷系统实际的运行情况,使用以上公式计算时,对系数n1~n5进行了保守取值。
R——制冷装置和管道等冷损耗补偿系数,本文计算时按一般直接冷却系统取1.07。
围护结构热流量(Q1)计算
Q1(围护结构热流量)依据《冷库制冷设计手册》计算:
Q1=K·A·α·Δt
其中
K——传热系数;
A——传热面积;
α——围护结构两侧温差修正系数;
Δt——设计采用的室内、外两侧温度差。
在详细的计算过程中,因设计规范中温差修正系数、各部位总热阻要求不同,需要将整个冷库围护结构分为四面外墙以及屋面、地面分别进行计算;将冷库按照库温范围进行分类,各参数取值按表1进行:
表1
表中外墙、屋面、地面总热阻的取值按照《冷库设计规范》GB50072-2010第4.3章规定进行。其中外墙、屋面总热阻选择设计库温区间中最低库温对应的中位热阻,例如,设计库温为(0-10)℃的库,外墙、屋面总热阻为0度库对应温差下的中位热阻4.44(㎡·℃/W);温差计算时,夏季空气调节室外计算日平均温度依据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012附表A中北京市室外计算日平均温度29.6℃进行计算;对应外墙、屋面、地面温度修正系数按照《冷库设计规范》GB50072-2010取值。
设冷库的墙面面积为A1、屋面面积为A2、地面面积为A2:
Q1=1/R1*A1*Δt1+1/R2*A2*Δt2+1/R3*A3*Δt3
货物热流量(Q2)计算
Q2(货物热流量)依据《冷库制冷设计手册》计算:
Q2=Q2a+Q2b+Q2c+Q2d
其中:Q2a为食品热量、Q2b为包装材料和运载工具热量、Q2c为货物冷却时的呼吸热量、Q2d为货物冷藏时的呼吸热量。
Q2=1/3.6[1.1G′(h1-h2)/T+G′B(t1-t2)cb/T]+(q1+q2)G′/2+(G-G′)q2
式中:
G——冷库设计计算吨位。
G’——冷间每日进货量,其限值依据冷库功能不同限定,按照保守计算,不考虑货物类型,取中位值,为计算吨位的6.5%;即0.065G;G的计算按照GB50072-2010《冷库设计规范》3.0.2规定的公式进行,其中容积利用系数按照表3.0.3取值;食品计算密度按照表3.0.6取值,其中(0-10)℃库按照蔬菜水果混装取280kg/m3;(-10-0)℃库按照货物密度取300kg/m3;(-20--10)℃库按照冻肉取400kg/m3; (-30--20)℃库按照冻鱼取470kg/m3。
h1——货物进入冷间冻结前焓值;因冷库中货物种类多种多样,估算时,取29℃对应的不同设计库温的代表性货物的焓值。其中(0-10)℃库取樱桃入库温度29℃对应的焓值339.8(kJ/kg)、(-10-0)℃库取奶油入库温度0℃对应的焓值95.1(kJ/kg)、(-20--10)℃库取猪肉入库温度-10℃对应的焓值28.9 (kJ/kg)、(-30--20)℃库取冰激凌入库温度-15℃对应的焓值19.7(kJ/kg)。
h2——货物进入冷间冻结后焓值;依据《冷库制冷设计手册》表3-27取值,估算时,取不同设计库温的代表性货物的焓值。其中(0-10)℃库取樱桃冻结温度0℃对应的焓值236.3(kJ/kg)、(-10-0)℃库取奶油冻结温度-10℃对应的焓值23.5(kJ/kg)、(-20--10)℃库取猪肉冻结温度-18℃对应的焓值(186 页)4.6(kJ/kg)、(-30--20)℃库取冰激凌入库温度-25℃对应的焓值-16.3(kJ/kg)。
T——货物冷加工时间,对于冷藏间取24h,对于冷却间或冻结间取设计时间。
B——货物包装材料或运载工具重量系数,依据《冷库制冷设计手册》表3-28取值,取最保守0.6。
t1——包装材料或运载工具进入冷间时的温度;取29.6℃。
t2——包装材料或运载工具在冷间终止降温时的温度;取设计库温中的最低库温。
q1——货物冷却初始温度时的呼吸热;取30℃所对应的不同类型蔬菜等货物的较大值500(W/kg),仅高温库适用。
q2——货物冷却终止温度时的呼吸热;取设计库温中的最低库温所对应的不同类型蔬菜等货物的较小值50(W/kg),仅高温库适用。
各类参数取值结果见表2:
表2
库温(℃) | 0~10 | -10~0 | -20~-10 | -30~-20 |
进货量G’ | 0.065G | 0.065G | 0.065G | 0.065G |
冷加工前焓值h<sub>1</sub>(kJ/kg) | 339.8 | 95.1 | 28.9 | 19.7 |
冷加工后焓值h<sub>2</sub>(kJ/kg) | 236.6 | 23.5 | 4.6 | -16.3 |
货物包装材料或运输工具重量系数B | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 |
货物包装材料或运输工具进入冷间时温度t<sub>1</sub>(℃) | 29.6 | 29.6 | 29.6 | 29.6 |
货物包装材料或运输工具终止温度t<sub>2</sub>(℃) | 0 | -10 | -20 | -30 |
包装材料或运输工具的比热c<sub>b</sub>(kJ/kg.℃) | 1.51 | 1.51 | 1.51 | 1.51 |
货物冷却初始温度时的呼吸热q<sub>1</sub>(W/kg) | 500 | / | / | / |
货物冷却终止温度时的呼吸热q<sub>2</sub>(W/kg) | 50 | / | / | / |
依据以上说明以及取值,货物热流量可依据如下公式计算:
Q2=1/3.6[0.072G(h1-h2)/T+0.059G(t1-t2)/T]+550G′/2+46.75G
其中仅新鲜水果、蔬菜需要计算Q2c、Q2d,即550G’/2+46.75G部分。
通风换气热流量(Q3)
依据《冷库制冷设计手册》,由于实际调研中储藏蔬菜水果的冷库并未设置通风换气装置,冷库运营方表示并未进行刻意的通风换气操作,为使理论计算符合实际调研情况,Q3取值为0。
电动机运转热流量(Q4)
Q4按照冷库设计规范GB50072-2010计算得到的冷却设备负荷,选取采用国产优质轴流风机的冷风机作为蒸发器并以此蒸发器为准计算电机运转热流量。
操作热流量(Q5)计算:
Q5(操作热流量)依据《冷库制冷设计手册》计算:
Q5=Q5a+Q5b+Q5c
其中,Q5a为照明热量,Q5b为开门热量,Q5c为操作人员热量
Q5=qd·A+1/3.6(hw-hn)·M·n·V·ρn/24+3/24·nx·qr式中:
qd——每平方米地板面积照明热量,按2.3W/㎡取值;
A——冷间地板面积;
hW——冷间外空气的比焓,取北京市地区夏季通风室外计算温度和夏季通风室外计算相对湿度所对应的空气焓值;
hn——冷间内空气的比焓,按照冷库设计工况下的温度和湿度取空气焓值;
n——换气次数,依据《冷库制冷设计手册》取值;
V——库内净尺寸,保守估计,直接取库容;
ρn——库内空气密度,取设计库温中的最低库温所对应的空气密度;
nx——操作人员数,依据《冷库制冷设计手册》,用V/250计算。
qr——为操作人员热量,取410W/个。
M——空气幕效率修正系数,按不设空气幕计算,取值为1。
各参数取值见表3:
表3
库温(℃) | 0~10 | -10~0 | -20~-10 | -30~-20 |
冷间外空气的比焓h<sub>w</sub>(kJ/kg) | 70 | 70 | 70 | 70 |
冷间内空气的比焓h<sub>n</sub>(kJ/kg) | 5.61 | -7.7 | -18.97 | -18.97 |
冷库内空气密度ρ<sub>n</sub>(kg/m<sup>3</sup>) | 1.293 | 1.342 | 1.395 | 1.453 |
Q5=2.3A+1/3.6(70-hn)·M·3·V·ρn/24+3/24·V/250·410
制冷机组能效系数(COP)
机组的用电量与机组运行时候的COP有很大关系,然而不同机组所用冷媒不同、运行工况、运行环境不同,其COP均不相同。根据前期调研结果,北京市范围内冷库常用冷媒为R22、R404A、R134a、R717 四种;在研究过程中,计算四种冷媒在不同蒸发温度、冷凝温度下的理论COP;本文根据库温将冷库划分为四种类型,依据工程设计经验,蒸发温度一般比设计库温低7-10℃,保守考虑,本规范计算时,每种库温按照设计库温保守值降低10℃取值,不同冷媒的COP结果见表4。
表4
通过上表分析:同一冷媒在不同蒸发温度条件下COP从1.4~3.5,而同一蒸发温度在不同冷媒情况下基本一致,比如蒸发温度为-35℃时,COP为1.37~1.47,可见,不同冷媒在相同的蒸发、冷凝温度对应的COP理论值相差不大。因此本文在计算能耗系数的过程中未考虑冷媒不同带来的差异。
为确定计算能耗系数的COP参考值,针对不同冷媒、不同库温的冷库分别在冬季、夏季进行了相关机组COP的测试,结果见表5:
表5
通过上表看出,不同冷凝型式机组,在冬、夏季测试时,系统COP呈不同变化趋势。对于风冷冷凝机组,系统COP夏季明显低于冬季;对于蒸发式冷凝机组,系统COP季节性变化不明显。在实际使用中,机组的夏季特性更能体现其能耗水平。基于以上理论计算和实际测试结果,确定的COP参考值见表6。
表6
制冷电能消耗(REC)
冷库制冷电能消耗(REC)采用冷库机械负荷与机组能效系数计算依据以下公式计算:
制冷电能消耗(REC)=24Qj/COP。
直接电能消耗(DEC)
直接电能消耗(DEC)指24h内电气部件的能量消耗,包括照明、冷风机、融霜、风幕、自控、辅助加热设备以及循环泵等满足冷库系统正常运行所需全部附属设备用电。这部分的用电量在进行冷库监测时可以通过测试得到;本文为计算冷库能耗系数,设DEC/(REC+DEC)=x;则DEC=x/(1-x)REC,依据长期测试经验,估算x值取0.2。计算得到DEC=0.25REC。
冷库系统总能量消耗(TEC)
冷库系统总能量消耗(TEC)为冷库系统制冷电能消耗(REC)和直接电能消耗(DEC)的总和,即 TEC=REC+DEC。
冷库系统能耗系数
冷库系统能耗系数指冷库系统稳定运行时,每立方米库容日耗电量,即冷库系统能耗系数=TEC/V, V为库容。
计算过程中,将冷库按照不同设计库温、不同库容划分为四类不同等级,每一个等级取一个冷库作为模型,按照上述方法计算得到REC、DEC等数值,最后计算能耗系数;其中库容的划分参照 GB50072-2010第3章的规定进行;库温的划分依据GB50072-2010第4章的规定进行。按照不同计算结果见表7:
表7
通过上表可以看出,能耗系数随着库容的增加而逐渐降低,且库容超过10000m3的大型冷库的能耗系数趋于一致,因此能耗系数确定时,第3、4种库容合并,即分为3个不同的分类进行定值,即库容(< 2000m3)、库容(2000-10000m3)、库容(>10000m3)三个等级。
冷库系统能耗系数测试验证
为了验证冷库能耗系数计算值的合理性,选择不同库容、不同设计库温的典型冷库进行能耗系数测试,结果详见表8:
表8
通过以上测试,得出了不同冷库的实测能耗系数,在测试过程中,完全依据本标准规定的测试条件、测点布置、测试方法、结果计算和指标评价等内容进行,最终得到可靠的测试结果,验证本标准的适用性、可操作性以及指标制定的合理性。对上述判定结论不合格项目进行分析,得出:
(1)库容较小的低温库2号、3号因其围护结构较差不符合设计标准推荐值的最低要求,测试结果大于指标值;
(2)6号库因制冷系统运行状况较差(COP仅1.5),同时围护结构为稻壳保温构造,测试结果大于指标值。
本文所述冷库系统能耗系数指标计算与评价方法弥补了国家、行业标准缺少对能源消耗水平评价的不足,将填补我国冷库系统能耗指标评价方法的空白,可有效的规范冷库企业用能现状,可节约综合能耗 10-15%左右,对促进制冷技术提升、推动冷库行业发展具有重要意义。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种冷库系统能耗系数评价指标计算方法,包括如下步骤:
冷库机械负荷Qj计算
冷库选配制冷压缩机时的机械负荷,依据如下公式计算:
其中:
Q1-围护结构热流量、Q2-货物热流量、Q3-通风换气热流量、Q4-电动机运转热流量、Q5-操作热流量;
n1——围护结构热流量季节修正系数;一般应根据生产旺季出现的月份按表进行取值;
n2——货物热量的机械负荷折减系数;应根据功能进行选值;
n3——同期换气次数;一般取0.5~1;
n4——冷间电机同期运转系数;应根据冷间总数进行选值;
n5——冷间同期操作系数;应根据冷间总数进行选值;
综合考虑现有冷库的建筑现状,以及其制冷系统实际的运行情况,使用以上公式计算时,对系数n1~n5进行了保守取值;
R——制冷装置和管道等冷损耗补偿系数,计算时按一般直接冷却系统取1.07;
制冷机组能效系数COP确定:
为确定计算能耗系数的COP参考值,针对不同冷媒、不同库温的冷库分别在冬季、夏季进行了相关机组COP的测试;
不同冷凝型式机组,在冬、夏季测试时,系统COP呈不同变化趋势;对于风冷冷凝机组,系统COP夏季明显低于冬季;对于蒸发式冷凝机组,系统COP季节性变化不明显;在实际使用中,机组的夏季特性更能体现其能耗水平;基于以上理论计算和实际测试结果,确定的COP参考值;
3) 制冷电能消耗REC计算:
冷库制冷电能消耗REC采用冷库机械负荷与机组能效系数计算依据以下公式计算:
制冷电能消耗REC=24Qj/COP;
4)直接电能消耗DEC计算
直接电能消耗DEC指24h内电气部件的能量消耗,包括照明、冷风机、融霜、风幕、自控、辅助加热设备以及循环泵等满足冷库系统正常运行所需全部附属设备用电;这部分的用电量在进行冷库监测时可以通过测试得到;为计算冷库能耗系数,设DEC/(REC+DEC)=x;则DEC=x/(1-x)REC,依据长期测试经验,估算x值取0.2,计算得到DEC=0.25 REC;
5)冷库系统总能量消耗TEC计算:
冷库系统总能量消耗TEC 为冷库系统制冷电能消耗REC和直接电能消耗DEC的总和,即TEC= REC+ DEC;
6)冷库系统能耗系数ε计算:
冷库系统能耗系数指冷库系统稳定运行时,每立方米库容日耗电量,即冷库系统能耗系数ε=TEC/V,V为库容。
2.根据权利要求1所述的一种冷库系统能耗系数评价指标计算方法,围护结构热流量Q1采用如下公式计算:
其中
——传热系数;
——传热面积;
——围护结构两侧温差修正系数;
——设计采用的室内、外两侧温度差。
3.根据权利要求1所述的一种冷库系统能耗系数评价指标计算方法,货物热流量Q2采用如下公式计算:
其中:Q2a为食品热量、Q2b为包装材料和运载工具热量、Q2c为货物冷却时的呼吸热量、Q2d为货物冷藏时的呼吸热量。
4.根据权利要求1所述的一种冷库系统能耗系数评价指标计算方法,因实际调研中储藏蔬菜水果的冷库并未设置通风换气装置,冷库运营方表示并未进行刻意的通风换气操作,为使理论计算符合实际调研情况,通风换气热流量Q3取值为0。
5.根据权利要求1所述的一种冷库系统能耗系数评价指标计算方法, Q4按计算得到的冷却设备负荷,选取采用轴流风机的冷风机作为蒸发器并以此蒸发器为准计算电机运转热流量。
6.根据权利要求1所述的一种冷库系统能耗系数评价指标计算方法,操作热流量Q5依据如下公式计算:
其中,Q5a为照明热量,Q5b为开门热量,Q5c为操作人员热量
式中:
qd——每平方米地板面积照明热量,按2.3W/㎡取值;
A——冷间地板面积;
hW——冷间外空气的比焓,取夏季通风室外计算温度和夏季通风室外计算相对湿度所对应的空气焓值;
hn——冷间内空气的比焓,按照冷库设计工况下的温度和湿度取空气焓值;
n——换气次数,依据《冷库制冷设计手册》取值;
V——库内净尺寸,保守估计,直接取库容;
ρn——库内空气密度,取设计库温中的最低库温所对应的空气密度;
nx——操作人员数,用V/250计算;
qr——为操作人员热量,取410W/个;
M——空气幕效率修正系数,按不设空气幕计算,取值为1。
7.根据权利要求1所述的一种冷库系统能耗系数评价指标计算方法,确定的COP参考值分别为:①设计库温4℃、蒸发温度-6℃时,COP参考值为3.3;②设计库温-5℃、蒸发温度-15℃时,COP参考值为2.3;③设计库温-18℃、蒸发温度-28℃时,COP参考值为1.8;④设计库温-25℃、蒸发温度-35℃时,COP参考值为1.5。
8.根据权利要求1所述的一种冷库系统能耗系数评价指标计算方法,得出不同库容、库温区间能耗系数评价指标值分别为:
①设计库温+10℃~0℃时:0.229(库容<2000 m³)、0.175(2000 m³≤库容<10000 m³)、0.160(10001 m³≤库容<15000 m³)、0.161(库容≥15000 m³);
②设计库温-1℃~-10℃时:0.315(库容<2000 m³)、0.246(2000 m³≤库容<10000 m³)、0.196(10001 m³≤库容<15000 m³)、0.196(库容≥15000 m³);
③设计库温-11℃~-20℃时:0.452(库容<2000 m³)、0.329(2000 m³≤库容<10000m³)、0.271(10001 m³≤库容<15000 m³)、0.270(库容≥15000 m³);
④设计库温-21℃~-30℃时:0.664(库容<2000 m³)、0.553(2000 m³≤库容<10000m³)、0.472(10001 m³≤库容<15000 m³)、0.475(库容≥15000 m³)。
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