一种洁净空调系统制冷季能耗拆分方法

摘要

本发明公开了一种洁净空调系统制冷季能耗拆分方法，包括：计算设备侧能耗和系统侧能耗；根据洁净区与非洁净区是否共用冷热源，选择合适的拆分方法将能耗拆分到空间层面；本发明的能耗拆分方法从系统层面将暖通空调能耗拆分成冷热源系统项能耗、水系统输配项能耗和风系统输配项能耗；从设备层面重点突出冷水机组能耗、水泵类能耗、风机类能耗和辅助再热设备能耗；从空间层面可拆分到单独房间洁净空调系统能耗。可以更好的对洁净室节能工作进行指导。

权利要求

1.一种洁净空调系统制冷季能耗拆分方法，其特征在于，包括：计算出待能耗拆分的洁净空调系统的各种设备能耗；其中，所述设备能耗包括：制冷机组能耗、冷却水泵能耗、冷冻水泵能耗、补水泵能耗、组合式空调机组风机能耗、新风机组风机能耗、排风机组风机能耗、冷却塔风机能耗和电再热能耗；

将同种设备能耗相加，得到待能耗拆分的洁净空调系统的设备侧能耗；

计算出待能耗拆分的洁净空调系统的系统侧能耗；其中，所述系统侧能耗包括：冷热源系统能耗、水系统能耗和风系统能耗；所述冷热源系统能耗包括：制冷机组能耗和冷却塔风机能耗；所述水系统能耗包括：冷却水泵能耗、冷冻水泵能耗和补水泵能耗；所述风系统能耗包括：组合式空调机组风机能耗、新风机组风机能耗、排风机组风机能耗和为减小送风温差所需的电再热能耗；

选择预设的拆分方法将能耗拆分到空间层面；其中，当洁净区与非洁净区共用冷热源时，所述预设的拆分方法包括：按照负荷比拆分出洁净区冷热源系统能耗；按照流量比拆分出洁净区水系统能耗；按照负荷比拆分出各洁净室冷热源系统能耗；按照流量比拆分出各洁净室水系统能耗；按照风量比拆分出各洁净室风系统能耗；将某洁净室冷热源系统能耗、水系统能耗和风系统能耗相加，得到该洁净室洁净空调系统总能耗；

当洁净区与非洁净区不共用冷热源时，所述预设的拆分方法包括：按照负荷比拆分出各洁净室冷热源系统能耗；按照流量比拆分出各洁净室水系统能耗；按照风量比拆分出各洁净室风系统能耗；将某洁净室冷热源系统能耗、水系统能耗和风系统能耗相加，得到该洁净室洁净空调系统总能耗。

2.如权利要求1所述的洁净空调系统制冷季能耗拆分方法，其特征在于，所述负荷比的表达式如下：

所述流量比的表达式如下：

所述风量比的表达式如下：

3.如权利要求1所述的洁净空调系统制冷季能耗拆分方法，其特征在于，计算设备能耗时，设备根据用能原理分成四类，包括：冷水机组类能耗、水泵类能耗、风机类能耗和电再热能耗。

4.如权利要求3所述的洁净空调系统制冷季能耗拆分方法，其特征在于，冷水机组能耗的计算方法，包括：

确定冷水机组非满载运行状态下的负载率‑功率性能曲线；

确定冷水机组的出口冷冻水逐时流量；

将所述冷冻水逐时流量换算成逐时冷负荷，计算所述逐时冷负荷与满载运行冷量比值，得出冷水机组逐时负载率；

根据所述冷水机组逐时负载率，确定所述冷水机组逐时功率，进而得出冷水机组逐时能耗；

根据拆分需要，将所述冷水机组逐时能耗进行累加，得到冷水机组的日能耗、月能耗、季能耗和年能耗。

5.如权利要求3所述的洁净空调系统制冷季能耗拆分方法，其特征在于，水泵机组能耗的计算方法，包括：

确定水泵机组各转速下的流量‑功率性能曲线；

确定水泵机组的逐时转速；

选择各逐时转速所对应的流量‑功率性能曲线；

根据逐时转速对应的流量‑功率曲线，确定各逐时流量下的水泵功率，进而得出水泵机组逐时能耗；

根据拆分需要，将所述水泵机组逐时能耗进行累加，得到水泵机组日能耗、月能耗、季能耗和年能耗。

6.如权利要求3所述的洁净空调系统制冷季能耗拆分方法，其特征在于，风机能耗的计算方法，包括：

确定风机机组的频率‑功率性能曲线；

确定风机机组逐时转速；

根据风机机组逐时转速确定风机逐时功率，进而得出风机逐时能耗；

根据拆分需要，将所述风机逐时能耗进行累加得到风机日能耗、月能耗、季能耗和年能耗。

7.如权利要求3所述的洁净空调系统制冷季能耗拆分方法，其特征在于，电再热能耗的计算方法，包括：

确定电再热段开启情况；

统计电再热段逐时功率，进而得出电再热逐时能耗；

根据拆分需要，将所述电再热逐时能耗进行累加，得到电再热日能耗、月能耗、季能耗和年能耗。

说明书

一种洁净空调系统制冷季能耗拆分方法

技术领域

[0001] 本发明涉及建筑能耗分项计量技术领域，特别涉及一种洁净空调系统制冷季能耗拆分方法。

背景技术

[0002] 洁净空调主要用于医药卫生行业、电子工业及食品工业，洁净度的高低决定医药卫生水平和所生产产品的质量。为使洁净区域满足所需的洁净度与压差，需消耗大量的能
量来维持洁净空调系统的运行。建筑能耗构成中，暖通空调系统耗能为各项耗能中占总耗
能比例最大的一项，单单将暖通空调系统能耗从建筑能耗中拆分出来对节能工作的深入没
有太大的意义，所以应对空调系统能耗继续拆分，达到从设备层面、系统层面和空间层面等
不同角度都可对能耗进行分析的目的。与舒适空调不同，洁净空调系统从空气输配、运行时
间和参数控制等方面存在较大差异，尤其空气输配项能耗占总能耗比重很大，因此，在拆分
过程中应突出洁净空调系统的用能特点，不能照搬民用空调系统的拆分方法。

[0003] 目前现有能耗拆分方法主要有能耗账单季节拆分法、全年累计法和能耗模拟法。能耗账单季节拆分法将除暖通空调系统外的能耗看做相对稳定，因此可先计算出过渡季节
(4月、5月、10月和11月)能耗，再用制冷季或制热季能耗减去过渡季节能耗得到空调系统能
耗。运行时间法是根据用能设备的功率、数量和设备运行情况等计算出全年空调系统能耗。
能耗模拟法是利用EnergyPlus、Equest等软件对建筑进行建模分析，获得能耗数据。能耗账
单季节拆分法只能拆分出暖通空调系统能耗，不能拆分出系统中各分项能耗；全年累计法
和能耗模拟法只能粗放的拆分出设备侧能耗，不能将能耗拆分到空间层面。

[0004] 综上，目前各种现有拆分方法均有其局限性，因此，针对洁净空调系统，应突出其用能特点，提出一种兼顾设备、系统和空间三方面的能耗拆分方法。

发明内容

[0005] 本发明提供了一种洁净空调系统制冷季能耗拆分方法，以解决现有的能耗拆分方法所存在的上述技术问题。

[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

[0007] 一种洁净空调系统制冷季能耗拆分方法，包括：

[0008] 计算出待能耗拆分的洁净空调系统的各种设备能耗；其中，所述设备能耗包括：制冷机组能耗、冷却塔风机能耗、冷却水泵能耗、冷冻水泵能耗、补水泵能耗、组合式空调机组
风机能耗、新风机组风机能耗、排风机组风机能耗和电再热能耗；

[0009] 将同种设备能耗相加，得到待能耗拆分的洁净空调系统的设备侧能耗；

[0010] 计算出待能耗拆分的洁净空调系统的系统侧能耗；其中，所述系统侧能耗包括：冷热源系统能耗、水系统能耗和风系统能耗；所述冷热源系统能耗包括：制冷机组能耗和冷却
塔风机能耗；所述水系统能耗包括：冷却水泵能耗、冷冻水泵能耗和补水泵能耗；所述风系
统能耗包括：组合式空调机组风机能耗、新风机组风机能耗、排风机组风机能耗和为减小送
风温差所需的电再热能耗；

[0011] 选择预设的拆分方法将能耗拆分到空间层面；其中，

[0012] 当洁净区与非洁净区共用冷热源时，所述预设的拆分方法包括：按照负荷比拆分出洁净区冷热源系统能耗；按照流量比拆分出洁净区水系统能耗；按照负荷比拆分出各洁
净室冷热源系统能耗；按照流量比拆分出各洁净室水系统能耗；按照风量比拆分出各洁净
室风系统能耗；将某洁净室冷热源系统能耗、水系统能耗和风系统能耗相加，得到该洁净室
洁净空调系统总能耗；

[0013] 当洁净区与非洁净区不共用冷热源时，所述预设的拆分方法包括：按照负荷比拆分出各洁净室冷热源系统能耗；按照流量比拆分出各洁净室水系统能耗；按照风量比拆分
出各洁净室风系统能耗；将某洁净室冷热源系统能耗、水系统能耗和风系统能耗相加，得到
该洁净室洁净空调系统总能耗。

[0014] 进一步地，所述负荷比的表达式如下：

[0015]

[0016] 所述流量比的表达式如下：

[0017]

[0018] 所述风量比的表达式如下：

[0019]

[0020] 进一步地，计算设备能耗时，设备根据用能原理分成四类，包括：冷水机组类能耗、水泵类能耗、风机类能耗和电再热能耗。

[0021] 进一步地，冷水机组能耗的计算方法，包括：

[0022] 确定冷水机组非满载运行状态下的负载率‑功率性能曲线；

[0023] 确定冷水机组的出口冷冻水逐时流量；

[0024] 将所述冷冻水逐时流量换算成逐时冷负荷，计算所述逐时冷负荷与满载运行冷量比值，得出冷水机组逐时负载率；

[0025] 根据所述冷水机组逐时负载率，确定所述冷水机组逐时功率，进而得出冷水机组逐时能耗；

[0026] 根据拆分需要，将所述冷水机组逐时能耗进行累加，得到冷水机组的日能耗、月能耗、季能耗和年能耗。

[0027] 进一步地，水泵机组能耗的计算方法，包括：

[0028] 确定水泵机组各转速下的流量‑功率性能曲线；

[0029] 确定水泵机组的逐时转速；

[0030] 选择各逐时转速所对应的流量‑功率性能曲线；

[0031] 根据逐时转速对应的流量‑功率曲线，确定各逐时流量下的水泵功率，进而得出水泵机组逐时能耗；

[0032] 根据拆分需要，将所述水泵机组逐时能耗进行累加，得到水泵机组日能耗、月能耗、季能耗和年能耗。

[0033] 进一步地，风机能耗的计算方法，包括：

[0034] 确定风机机组的频率‑功率性能曲线；

[0035] 确定风机机组逐时转速；

[0036] 根据风机机组逐时转速确定风机逐时功率，进而得出风机逐时能耗；

[0037] 根据拆分需要，将所述风机逐时能耗进行累加得到风机日能耗、月能耗、季能耗和年能耗。

[0038] 进一步地，电再热能耗的计算方法，包括：

[0039] 确定电再热段开启情况；

[0040] 统计电再热段逐时功率，进而得出电再热逐时能耗；

[0041] 根据拆分需要，将所述电再热逐时能耗进行累加，得到电再热日能耗、月能耗、季能耗和年能耗。

[0042] 本发明提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

[0043] 本发明提供的洁净空调系统制冷季能耗拆分方法从系统层面将暖通空调能耗拆分成冷热源系统项能耗、水系统输配项能耗和风系统输配项能耗；从设备层面重点突出冷
热源机组能耗、冷冻与冷却水泵能耗和风机能耗；从空间层面可拆分到单独房间洁净空调
系统能耗。可以更好的对洁净室节能工作进行指导。

附图说明

[0044] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于
本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他
的附图。

[0045] 图1为本发明实施例提供的洁净空调系统能耗分类模型示意图。

具体实施方式

[0046] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

[0047] 本实施例提供了一种洁净空调系统制冷季能耗拆分方法，该能耗拆分方法从系统层面将暖通空调能耗拆分成冷热源系统项能耗、水系统输配项能耗和风系统输配项能耗；
从设备层面重点突出冷热源机组能耗、冷冻与冷却水泵能耗和风机能耗；从空间层面可拆
分到某个单独洁净室洁净空调系统能耗。而且，为了更好的对洁净室节能工作进行指导，本
实施例提供的能耗拆分方法可做出空间层面冷热源系统项、水系统项与风系统项逐时能耗
曲线、逐日能耗曲线与逐月能耗曲线。

[0048] 本实施例的拆分方法在实施前需对洁净空调系统能耗从系统侧和设备侧进行分类，为此，本实施例提供了如图1所示的洁净空调系统能耗通用分类模型。

[0049] 本实施例提供的拆分方法针对洁净空调的两种情况：

[0050] 1、洁净空调与舒适空调共用冷热源(冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔)；

[0051] 2、洁净空调与舒适空调非共用冷热源(冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔)。

[0052] 本实施例提供的拆分方法分为两部分，第一部分为统计能耗(用能设备能耗‑设备侧能耗‑系统能耗)，第二部分为拆分能耗。其中，针对第一部分的统计能耗可用原理计算法
来统计能耗，该方法需要采集部分基础参数(水泵流量、风机转速)，涉及到的基础参数采集
工具有流量传感器和转速传感器。

[0053] 基于上述，本实施例的洁净空调系统制冷季能耗拆分方法，包括以下步骤：

[0054] 步骤1、计算设备能耗：制冷机组能耗、冷却水泵能耗、冷冻水泵能耗、补水泵能耗、组合式空调机组风机能耗、新风机组风机能耗、排风机组风机能耗和电再热能耗；

[0055] 步骤2、将同种设备能耗相加得出设备侧能耗；

[0056] 步骤3、计算系统侧能耗：冷热源系统能耗：制冷机组能耗+冷却塔风机能耗；水系统能耗：冷却水泵能耗+冷冻水泵能耗+补水泵能耗；风系统能耗：组合式空调机组风机能耗
+新风机组风机能耗+排风机组风机能耗+电再热能耗；

[0057] 步骤4、判断洁净区与非洁净区是否共用冷热源(冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔)；

[0058] 步骤5、选择合适的拆分方法将能耗拆分到空间层面；

[0059] 若洁净区与非洁净区共用冷热源(冷冻水泵、冷却水泵)则选择拆分方案A，否则，采用拆分方案B；

[0060] 方案A：

[0061] 步骤5‑A‑1、按照负荷比拆分出洁净区冷热源系统能耗；按照流量比拆分出洁净区水系统能耗；洁净区与非洁净区不会出现共用风机的情况，此步不需做风系统拆分；

[0062] 步骤5‑A‑2、按照负荷比拆分出各洁净室冷热源系统能耗；按照流量比拆分出各洁净室水系统能耗；按照风量比拆分出各洁净室风系统能耗；

[0063] 步骤5‑A‑3、将某洁净室冷热源系统能耗、水系统能耗和风系统能耗相加得到该洁净室洁净空调系统总能耗。

[0064] 方案B

[0065] 步骤5‑B‑1、按照负荷比拆分出各洁净室冷热源系统能耗；按照流量比拆分出各洁净室水系统能耗；按照风量比拆分出各洁净室风系统能耗；

[0066] 注：

[0067] 负荷比：

[0068] 流量比：

[0069] 风量比：

[0070] 步骤5‑B‑2、将某洁净室冷热源系统能耗、水系统能耗和风系统能耗相加得到该洁净室洁净空调系统总能耗。

[0071] 进一步地，在进行设备能耗计算时，本实施例根据不同的用能原理，将设备分成四类：冷热源机组类设备、水泵类设备、风机类设备和辅助类设备，各类设备的能耗计算方法
如下：

[0072] 冷水机组能耗计算方法：

[0073] 步骤1、查询冷水机组说明书确定非满载运行状态下负载率‑功率性能曲线；

[0074] 步骤2、根据流量传感器得出冷水机组出口冷冻水逐时流量；

[0075] 步骤3、将逐时冷冻水流量换算成逐时冷负荷，计算逐时冷负荷与满载运行冷量比值得出逐时负载率；

[0076] 步骤4、根据逐时负载率确定冷水机组逐时功率进而得出逐时能耗；

[0077] 步骤5、将逐时能耗进行累加得到日能耗、月能耗、季能耗与年能耗。

[0078] 水泵机组能耗计算方法：

[0079] 步骤1、查询水泵说明书确定水泵各转速下流量‑功率性能曲线；

[0080] 步骤2、根据泵轴上转速传感器得到水泵机组逐时转速或根据中控系统中水泵参数监测系统(水泵变频器)统计出水泵机组逐时转速；

[0081] 步骤3、选择各逐时转速所对应的流量‑功率性能曲线；

[0082] 步骤4、根据逐时转速对应的流量‑功率曲线确定各逐时流量下的水泵功率进而得出逐时能耗；

[0083] 步骤5、将逐时能耗进行累加得到日能耗、月能耗、季能耗与年能耗。

[0084] 风机能耗计算方法：

[0085] 步骤1、查询风机说明书确定风机机组频率‑功率性能曲线；

[0086] 步骤2、根据风机内转速传感器得到风机逐时转速或根据中控系统中风机参数监测系统(风机变频器)统计出风机逐时频率；

[0087] 步骤3、根据风机逐时转速确定风机逐时功率进而得出逐时能耗；

[0088] 步骤4、将逐时能耗进行累加得到日能耗、月能耗、季能耗与年能耗。

[0089] 电再热能耗计算方法：

[0090] 步骤1、根据运行设置确定电再热段开启情况；

[0091] 步骤2、统计电再热段逐时功率进而得出逐时能耗；

[0092] 步骤3、将逐时能耗进行累加得到日能耗、月能耗、季能耗与年能耗。

[0093] 下面，以具体的应用案例来进一步说明本实施例提供的拆分方法的效果。

[0094] 案例1

[0095] 该案例给出了某医院洁净区单独设置冷热源、冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔时制冷月某月份洁净空调系统能耗拆分案例，案例目标为尽可能少安装电表的前提下得到洁净
区某手术室手术间能耗。

[0096] 该案例所对应洁净区冷量由单台螺杆式冷水机组提供；匹配一台变频冷冻水泵、一台变频冷却水泵；案例目标手术室由手术间与换衣间两部分构成，手术室对应一台组合
式空调机组、一台新风机组和一台排风机组；组合式空调机组设有电再热段且随组合式空
调器的开启而开启，设备参数如表1所示。为使该案例尽可能简洁的表述拆分过程，原理相
同的设备仅举一例解释设备用能计算方法，具体为冷热源机组类能耗以冷水机组为例、水
泵机组能耗以冷冻水泵为例、风机能耗以组合式空调机组为例和辅助类能耗以电再热类能
耗为例；该案例计算过程中涉及的基础参数用字母表示，涉及的曲线图形用通用函数表示。

[0097] 表1 案例1所涉及的设备参数

[0098]

[0099] 注：

[0100] 负荷率：实际冷负荷占最大冷负荷的比例。

[0101] 功率百分数：部分负荷时，冷水机组的输入功率占额定功率的百分数。

[0102] 根据计算过程可得：冷水机组能耗为E10；冷冻水泵能耗为E20，冷却水泵能耗为E21，补水泵能耗为E22；组合式空调机组能耗为E30，新风机组能耗为E31,排风机组能耗为E32；电再
热能耗为E40。

[0103] 表2 案例2手术间设定时间段内分项能耗

[0104]

[0105] 经过拆分，该手术间设定时间段内分项能耗为：冷水机组能耗计算结果为e10，冷冻水泵能耗计算结果为e20，冷却水泵能耗计算结果为e21，补水泵能耗计算结果为e22，组合式
空调机组风机能耗为e30，新风机组风机能耗为e31，排风机组风机能耗为e32，电再热能耗为
e40。

[0106] 案例2

[0107] 该案例给出了某医院洁净区与非洁净区共用冷热源、冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔时制冷月某月份洁净空调系统能耗拆分案例，案例目标为尽可能少安装电表的前提下得
到洁净区某手术室刷手间能耗。该案例所对应空调区域冷量由一台离心式冷水机组提供；
每台冷水机组匹配两台变频冷冻水泵、两台变频冷却水泵；案例目标手术室由手术间、换衣
间和刷手间三部分构成，手术室对应一台组合式空调机组、一台新风机组和一台排风机组；
组合式空调机组设有电再热段且随组合式空调器的开启而开启，设备参数如表3所示。为使
该案例尽可能简洁的表述拆分过程，能原理相同的设备仅举一例解释设备用能计算方法，
具体为冷热源机组类能耗以冷水机组为例、水泵机组能耗以冷却水泵为例、风机能耗以新
风机组为例和辅助类能耗以电再热类能耗为例；该示例计算过程中涉及到的基础参数用字
母表示，涉及到的曲线图形用通用函数表示。

[0108] 表3 案例2所涉及的设备参数

[0109]

[0110] 根据计算可得：冷水机组能耗为E10；冷却水泵1能耗为E20，冷却水泵2能耗为E21，冷冻水泵1能耗为E22，冷冻水泵2能耗为E23，补水泵能耗为E24；新风机组能耗为E30，组合式空调
机组能耗为E31,排风机组能耗为E32；电再热能耗为E40。

[0111] 表4 案例2手术间设定时间段内分项能耗

[0112]

[0113]

[0114] 经过拆分，该手术间设定时间段内分项能耗为：冷水机组能耗计算结果为e10，冷却水泵能耗计算结果为e20+e21，冷冻水泵能耗计算结果为e22+e23，补水泵能耗计算结果为e24，
组合式空调机组风机能耗为e31，新风机组风机能耗为e30，排风机组风机能耗为e32，电再热
能耗为e40。

[0115] 综上，本实施例提供了一种洁净空调系统制冷季能耗拆分方法，该洁净空调系统制冷季能耗拆分方法从系统层面将暖通空调能耗拆分成冷热源系统项能耗、水系统输配项
能耗和风系统输配项能耗；从设备层面重点突出冷热源机组能耗、冷冻与冷却水泵能耗和
风机能耗；从空间层面可拆分到单独房间洁净空调系统能耗。可以更好的对洁净室节能工
作进行指导。

[0116] 此外，需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那
些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者
终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并
不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

[0117] 还需要说明的是，以上所述仅是本发明优选实施方式，应当指出，尽管已描述了本发明优选实施例，但对于本技术领域的技术人员来说，一旦得知了本发明的基本创造性概
念，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应
视为本发明的保护范围。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明
实施例范围的所有变更和修改。