中央空调的分户计量方法.docx

中央空调的分户计量方法戴林明（诸暨市工业设备安装公司新世纪分公司，上海201105）摘要:介绍了当前常用的及研究中的几种中央空调的冷/热量的计量方法，并比较了不同方法的优缺点。关键词:中央空调；分户计量；冷热计量中图分类号:TU831.8，TB937文献标识码:B文章编号:1002-3607（2008）06-0043-031 前言随着生活水平的提高，人们对居住环境、生活质 量的要求也越来越高。中央空调不再是宾馆、高级写 字楼的专利，它已经进入高级住宅小区，但在收费方 式上仍沿用类似供暖式按面积平摊收费，这种收费 按面积平摊的方法不能反映用户实际能源消枆情况， 不能体现“公平合理、准确计量”的原则。使用户形成 了“用与不用一样，用多用少一样”的观念，以至于用 户从不主动去节约能源，不管是否需要，空调总是开 着，造成极大浪费。同时，当用户长期外出或由于气 温变化不需要使用空调时，用户往往拒绝付费。分户 计量后，可节约能源20%30%，另一方面也能促进物 业管理部门收费工作的顺利进行，提高空调的运行管 理水平。但是，因为物业管理部门不能准确了解用户 的使用情况，提供收费依据，这样就可能造成客主之 间的收费纠纷。因此解决分户计量问题，可使用户合 理支付相关费用，明明白白消费，进而提高人们的节 能意识，减少能源浪费的现象，有数据表明，分体空 调的效率约为2.4%2.5%，每产生100W冷热能约需消 枆40W电能，而中央空调的效率约为6%，产生同等的冷 热能约消枆25W的电能。采用中央空调分户计量既能 节能，又能让用户不花冤枉钱，减少收费纠纷，创造 和谐的社会环境。然而，中央空调的计量和收费与水电、燃气不同。 水表、电表及燃气表上显示的计量值是用户实实在在 用掉的，可直接按（计量值单价）进行收费。中央空调 的精确计量较为困难，需要考虑众多因素。目前中央空 调的分户计费还没有国家和行业标准，各地方、生产厂 家也都是采用各自不同的标准。因此了解中央空调不同 的分户计量方法，剖析各种方法的优缺点，就可为实际 选择应用提供准确参照。2 中央空调分户计量方法风机盘管空调系统是一种半集中式的中央空调， 该系统非常适合于调节房间较多，且各个房间要求单 独调节的建筑物。在我国，各种宾馆式建筑和高层多 功能综合楼等，大多采用此类系统，可以说应用十分 普遍。风机盘管主要由风机和水空气换热器组成，其 控制单元包括风机转速及室内温度调节两部分。该系 统控制原理示于图1。H、M、L表示风机转速控制高、中、低三档，T1是温度控制器。图1 风机盘管式中央空调系统控制原理此类中央空调分户计量有多种方法：水计量、电计 量、时间计量、能量计量及谐波反应计量等等。水计量 和电计量都不能准确反映空调的用量，现已很少采用； 时间型、能量型等计量方法是目前采用较多、并被用户 广泛接受的方法；其他如谐波反应法计量等方法也是 当前的研究热点。2.1 时间型计量依据定律（功=功率时间），计量风机盘管运行时 间作为收费依据。风机盘管消枆的能量与风机盘管的 热交换功率、风机的转速、盘管的参数、运行的时间等 很多因素有关，把这些因素综合成一个当量“有效运行 时间”，以此作为计费依据。具体为计量风机盘管电动 阀的开通时间和电机在“高”、“中”、“低”各个挡位的 运行时间，对不同的风机盘管根据其电机功率、制冷量43通 风 空 调 安 装INSTALLATION等参数加以修正。时间型计费系统的优点是：成本低，安装、维护都十分方便，计量误差小，可靠性高。 但时间型计费系统有以下缺点：没有考虑制冷主机的运行状况，会出现在制冷主机关机的情况下， 用户只要打开风机盘管就会被计费的情况。解决的办 法有：检测制冷主机是否开机，如果主机未开，则不计 制冷时间。一般可通过测量供水总管道的冷冻水温度 作为判定条件；仅适合末端的风机盘管的计量，不 适合新风机或空调机的计量；间接计量能量，不能 真正反映能量消枆。2.2 能量型计量此法采用与采暖系统热计量相同的方法。计量 原理为由热源提供的热水以较高温度流入热交换系 统（散热器、热交换器等），以较低温度流出，在此过 程中，通过热量交换向用户提供热量。根据热力学定 律（功=流量温差），可得出公式 ：（2）(其中，Q为制冷量，kJ；w为通过用户末端设备的水量：kg/s；C为水的比热：4.186KJ/(KgC )；t 、t 分别为冷水的回水温度和供水温度：；T为累h g计时间：S。）该法计算结果精确、可信度高，但初期投资比较 大，且安装复杂、维护困难，应用时受到投资限制。为在保证较好的精度前提下，减少投资，则可采用 温差检测计量方法，即仅测量冷冻水通过风机盘管后 的水温T，视每个风机盘管冷冻水质量流量为恒定值 M，则盘管用冷量计算式： （3）当风机盘管机组运行时就可以计算累计温差时间，从而得到各用户的用冷量。在中央空调工程中，多 数情况下水系统为定水量运行，且风机盘管只有风量 控制，对于这样的系统，温差监测计量方法计算Q产 生的误差较少，检测系统如图3所示:（1）(其中，E为能量值Wh；C为介质的比热常数：kcal/kg/；为介质密度：kg/L；T 、T 分别为介质的出口温1 2度与入口温度；C：q为介质的流量，m3/h；为效率系数；K为单位转换系数）。 由公式可知，通过测量中央空调介质（冷冻水）的瞬时流量、温差，就可以计算出系统的热交换量。该系 统示意图如图所示：图3 双温流量计量检测系统2.4 谐波反应法计量从空调建筑冷负荷计算的基本原理入手，采用谐 波反应冷负荷计算法对用户各个用冷时刻的冷负荷 进行理论计算，再根据用冷时间得到用户的用冷量。 具体办法是在每个空调房间的适当位置安装一个高 灵敏度的温度传感器，对室温进行实时监测，在大楼 的四面外墙的适当位置各安装1个电子辐射计和1个 温度传感器，分别测量各时刻的太阳照度以及室外空 气温度，并将这些监测值送至中央处理机进行处理。 同时还要根据各单元的末端设备开启信号判别用户是 否在用冷，如果判定用户在用冷，就将用户用冷的时间 段记录下来。每天停止供冷后，首先由当天的室外空气 温度值和太阳辐射照度值得到当天的温度波函数（包 括室外空气温度波、各朝向室外空气综合温度波）和 太阳辐射照度波函数，然后利用谐波反应系数法计算 出单元房间当天各个时刻的冷负荷，最后，根据用户的图2 能量型计量检测系统能量型计量方式的优点是原理明确、结果直观和易于理解。由于它要计量多个参数，特别是中央空调系 统的大流量小温差环境，对能量表的流量、温度的精 度要求较高，所以其生产成本较高，安装、维护困难， 不适合用于末端风机盘管的计量，同时受中央空调系 统设计的制约。2.3 双温流量计量双温流量计量法的测量原理是在水管路上加装一 台流量传感器和两个温度传感器,通过测量末端设备 的流量和供水温度来实现计量。对于实时检测计量， 可根据下述公式进行计算：442008.6 安装通 风 空 调 安 装INSTALLATION用冷时间段统计出用户当天的用冷量。将谐波反应冷负荷计算法用于空调冷量计量，室 外空气温度多阶波函数和太阳辐射照度多阶波函数 可根据实测数据拟合得到。一般取谐波阶数为二阶； 而各朝向的综合温度由室外空气温度和各朝向太阳 辐射照度得到表示。谐波反应法计量精度要高于时间型计量，而且初 期投资要比双温流量计法低，但是计量必须了解每 个单元房间的室内热源情况及围护结构热物性的详 细资料，当室内热源变化大或者开关机频率高时，可 能引起较大误差。2.5 标准工况冷量修正计量在中央空调系统的总进水管的始端和总出水管的 终端分别各安装一个温度传感器，并在总管上安装流量 计，这两个温度传感器和流量计的输出端分别和电脑连 接，电脑以特定的时间间隔采样供回水温差和水流量计 算整个系统在此段时间间隔的实际总制冷量W1；同时在 系统末端的每一台风机盘管处探测风量挡位信号及在 回风口安装温度传感器信号，也输出到电脑，根据回风 温度确定风机盘管在不同回风温度时的冷量修正系数发现，（1）冷冻水流量的变化对风机盘管供冷量的影响随着冷冻水流量的增大而减弱，当冷冻水流量达到 一定值时，流量变化不再对风机盘管供冷量产生较大 影响，因此可以通过检测系统总冷冻水流量来获得各 用户风机盘管冷冻水的流量，其对冷量计算的准确度 不会产生较大影响；（2）冷冻水供水温度是一个对风 机盘管供冷量影响较大的参数，在冷量计量时应对 它进行实时监测，但如果每个用户风机盘管的进水管 都安装一个温度传感器，不仅增大初投资，也增加了 维护工作量，只要冷冻水管路保温良好，冷冻站的供 水温度就可近似为各用户风机盘管冷冻水出口温度， 这样，就不用单独安装测温仪器，其出水温度从冷冻 站获得，此处理虽会给计量带来一定的误差，但从冷 量计量收费的角度讲是合理的；（3）通常，用户通过 调节风机盘管的风量来控制空调房间的温度，而一般 风机盘管产品只向用户提供三档位风量调节开关，这 样就可采用监测风量调节开关状态来得到风机盘管风 量，从而免去烦琐的风量测定，但如果直接将风机盘管 的名义风量作为实际风量而不对其进行适当修正，将 会引起较大冷量计量误差，所以，为了保证冷量计量 的精度，必须根据不同厂家的产品性能及现场安装情 况进行合理修正；（4）进风温度和进风湿度直接反映 了用户空调冷负荷情况，由于这两个参数受干扰频率 较高，对风机盘管的供冷量影响较大，所以需用高灵 敏检测仪器分别对它们进行实时监测。风侧冷量计量方法的初投资低，监控参数少，不需 破坏水系统，工程安装简单，尤其适合现有风机盘管空调 系统的冷量计费改造；其不佳之处在于：对于变冷水流量 系统，由于没有直接监测盘管时刻变化的水量，势必产生 较大的计量误差，并且计量公式和产品的性能有很大关 系，不同厂家的产品可能得到的公式会有所差异。C，根据风量挡位信号确定风机盘管的标准工况制冷量jQ（C 和Q 都预先输入电脑），并把它们综合后计算出整i j i个系统的标准工况总制冷量W2，计算出风机盘管在该时间间隔里的实际制冷量Q ，进而电脑对时间进行累积得i到每台风机盘管的用冷量,Q 按下式计算：i（4）2.6 风侧冷量计量从风机盘管的稳定传热角度出发，在分析风机盘 管机组热工性能各影响因素基础上，建立一个风机盘 管机组通用的供冷量表达式，然后根据空调系统冷量 计量的实际情况，对该表达式中的各参数进行分析。 该法假定在风管运行期间，在任意t时间内的 供冷量由稳态供冷量和波动供冷量构成。将稳态部 分的瞬时供冷量表示为CL（t），瞬时波动供冷量表示q(t)，则t时间内，风机盘管的供冷量为：3 结论（1）能耗问题已成为关系我国国民经济发展的关 键问题，中央空调系统的分户计量，具有现实意义和长 远意义，并已经引起了国内学者的关注和重视，各种计 量方法也在工程应用中逐步展开和推广