双级离心式冷水机组的数学模型及其应用

  本文关键词：双级离心式冷水机组的数学模型及其应用，由笔耕文化传播整理发布。

第２０年 ４ 期　 ９ ２ 卷 第月 ０８ ２ 　

双级 离心式冷水机组 的数学模型及其应用　

Ｖ１ ９ ｏ 　 ｏ． ， ． ２Ｎ ２
ＡＤ ｉ　 ０ ８ ｒＬ ２ ０ 　

文章编 号：０５—３９ ２０）２ ０２－６ ２３ ４３ （ ８０ －０３ ０　 ０

双级离心式冷水机组 的数

学模型及其应用　
陈 权　 邵双全　 张 晓亮　 燕 达　 石文星　 李先庭　 江 亿　 入谷 阳一 郎２ 上 田宪治２ 　
（． １ 清华大学 北京 １０ ８ １ ． 本三羹重工 日 　 ０ ０４　２８ 本）
摘　 要 阐述 了采用 电机 转速和入 口导 叶阀联合调 节容量 的双级 离心式压缩机 及其冷 水机组 的稳态灰箱数 学模型 的建立 方　 法 ，即从离心 式压缩机工 作原理 出发 ，确立 电机 转速和 入 口导叶 阀开度对制 冷剂流量 的影响关系 ，利 用压缩机或冷 水机组　 的部分实验数据 ，定量给 出与压缩机 结构等参 数有关 的待定系数 ；应 用该方法所 建立 的数 学模型适用 于冷水机组设 计、控　
制 策略优化 和运行 能耗分析 ， 以一 台ＮＡＲ — 型冷水机 组为例 ，模拟 其应用于 北京 、上 海两地 典型办公建 筑 中的全 年运行　 ＴＩ 能耗和 季节能效 比，以说 明冷水机组数学模 型的应用方法 。 　

关键词 市政工程；离心式压缩机；冷水机组；数学模型；能耗模拟　 中圈分类号：Ｔ ６ ７Ｔ ８　３ Ｂ ５； Ｕ ３． １　 文献标识码：Ａ 　

Ｍ ｏ ｅｉ 　ｎｄ Ａｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ 　 ｏ ｂｌ’ｓａ ｅＣｅ ｔ ｉｕｇ ｌ ｉｌｒ ｄ ｌｎｇａ 　 ｐｌｃ ｔｏ 　 ｆ ｕ ｅ。ｔ ｇ 　 ｎ ｒｆ ａ　 ｌｅ 　 Ｄ － Ｃｈ
Ｃ ｅ 　 ａ 　 Ｓ ａ 　ｈ ａ ｇ ｕ ｎ Ｚ ａ ｇＸｉｏｉ ｇ Ｙａ 　 　 Ｓ ｉ ｅ ｘｎ 　 ｈ ｎＱｕ ｎ ｈ ｏＳ ｕ ｎ ｑ ａ 　 ｈ ｎ 　 ａ ｌ ｎ 　 ａ ｎＤａ ｈ　 ｎ ｉｇ Ｗ

Ｌ　 ｉ ｔ ｇ Ｊ ｎ 　 ｉ Ｙ ｉ ｉ 　 Ｉ Ａ Ｉ Ｋ ｎｉ Ｅ Ａ ｉ ａ ｉ 　 ｉ ｇ 　 ｏｃ ｒ Ｉ Ｔ Ｎ 　 ｅｊＵ Ｄ 　 Ｘ ｎｎ ａ Ｙ ｈ ｏＲ 　 　
（．ｓ ｇ ｕ　ｎｖｒｉ ， ｅ ｉｇ １０ ８ ， ｈｎ ； ． ｔ ｂｓｉ ａｙＩｄ ｓｉｓＬｄ，ａａ ） １ ｉ ｈ ａ ｉｅｓｙ Ｂ ｉｎ ，　 ０４ Ｃ ｉａ２ Ｍｉｕ ｉ 　 ｖ 　 ｕｔｅ， ｔ． ｐｎ　 Ｔｎ Ｕ ｔ ｊ ０ ｓ ｈ Ｈｅ ｎ ｒ Ｊ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａ　 ｅｈ ｄ ｔ 　 ｄ ｌ 　 ｏ ｂ ｅ ｓａ ｅ ｃ ｎ ｒｆ ａ　 ｈ ｌ ｒｗｈ ｓ 　 ａ ａ ｉ 　ｓｃ ｎ ｒ ｌ ｄ ｂ 　 ｅ ｃ ｍｂ ｎ ｔｏ 　 ｆ ｍｐ ｌ ｒ ｐ ｅ 　 ｓｒ ｃ　 ｍ ｔ ｏ 　 ｍｏ ｅ 　 ｄ ｕ ｌ— ｔ ｇ 　 ｅ ｔｉ ｏ ａ ｕｇ ｌ ｉ ｅ 　 ｏ ｅ ｃ ｐ ｃｔ ｉ　 ｏ ｔｏ ｌ 　 ｙ ｔ 　 ｏ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ 　 ｃ ｌ ｙ ｅ ｈ ｉ ｅｌ 　 ｅ ｄ ｅ ｓ ａ ｄ ａ ｇ ｅ 　 ｆｔ ｅ ｉ ｌ ｔｇ ｉ ｅ ｖ ｎ 　 ｓｐ ｏ ｓ ｄ Ｔｈ 　 ｆｅ ｔｏ 　 ｎ 　 ｎ ｌ ｓ ｏ 　 　 ｅ　 ｕ ｄ 　 ａ ｅ ｗａ 　 ｒ ｐｏ ｅ ． ｅ ｅ ｆ ｃ　 ｆｉ ｅ ｌｒ ｓ ｅ ｄ ａ ｄ ａ ｇ ｅ 　 ｆｔ ｅ ｉ ｌｔｇ ｉ ｅ ｖ ｅ ｏ 　 ｅ ｒｇ ｒ ｔ ｒ ｈ ｎ ｍｐ ｌｅ 　ｐ ｅ 　 ｎ 　 ｎ ｌ ｓｏ 　 　ｎ ｅ 　 ｕ ｄ 　 ａ 　 ｎ ｒ ｆｉ ｅ ａｏ 　 ｈ ｎ

ｍａ ｓｆ ｗ　ａｅ　 ｄ ｃ ｅ ｃｅ ｔ　ｎｔｅ ｍｏ ｅ　 ｒ　 ｅｅｍｉｅ 　ｙ ｅ ｐ ｒ ｎ 　ａａ Ｔｈ 　ｉ ｌｔ ｎｏ 　 ｅａ ｎ ａ　 ｐ ｒｔ ｇｅ ｅｇ 　 ｓ　 ｏ ｒｔｓａ 　ｏ ｆ ｉｎ ｓｉ　 　 ｄ ｌｗｅｅｄ ｔｒ ｎ ｄ ｂ 　ｘ ｅ ｉ ｌ ｎ ｉ ｈ ｍｅ ｔ ｔ ． ｅ ｓｍｉ ｉ 　 ｆｔ 　ｎ ｕ ｌｏ ｅａｉ 　ｎ ｒｙ ｄ ａｏ ｈ ｎ

ｃｎｕ ｐ ｏ　 ｄＳ Ｅ 　ｆ Ａ Ｔ Ｉ ｅｔｆｇｌｈｌｒ ｉ ｔ 　 ｐｃｌ ｆｃ　ｕｌｎ ｓｎＢ ｒｎ　 ｄＳ ａｇ ａｗ ｓ ｅ ｏｍ ｄ ｏ ｏｓｍ ｔｎａ 　Ｅ Ｒｏ　 Ｒ —　 ｎ ｉ ａｃｉｅ 　 　 ｅ ｙｉ 　ｉ ｅ ｉ ｉ 　 　ｅ ｉ ａ 　ｈ ｈｉ ａ ｐｒ ｒ ｅ　　 ｉ ｎ Ｎ ｃ ｒ ｕ 　 ｌ ｓｎｈ ｔ ａ ｏ ｂ ｄ ｇｉ ｇｎ ｎ 　 　ｆ ｔ
ｖ ｒｆ 　 ｅ ａ ｐ ｉａ ｉ ｎ ｏ 　 ｅ ｍｏ ｅ ． ｅ ｐ ｅ ｅ ｔ ｏ ｅ　 ａ 　 ｅ ｕ ｅ 　 　 ｅｃ ｉ ｅ 　 ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｏ ｔ ｚ ｔ ｎ ｏ 　ｈ ｌ ｒＳｃ ｎ ｏ　 ｏ ｉｙ ｅ ｙ ｔ 　 ｐ ｌ ｔｏ 　 ｆ 　 ｄ １ Ｔｈ 　 ｒ ｓ ｎ 　 ｄ ｌ ｎ ｂ 　 ｓ ｄ ｉ ｔ 　 ｈ ｌ ｒ ｓ ｇ ， 　 ｐ ｉ ａ ｉ 　 ｆ ｉ ｅ ’　 ｏ ｔ ｌ ｌ 　 ｉ ｈ ｃ ｈ ｔ ｍ Ｃ ｎｈ ｌ ｄ ｈ ｍｉ ｏ ｃ ｌ ｒ ｐ ｃ

ｎ 　 　 ｌｓｓｏ 　 　ｎ ｕ ｌ ｅ ａｉ 　ｎ ｒｙｃ ｎ ｕ ｔ 　ｆ ｉ ｅ 　 ａ ｄｔｅａ ａｙ ｉ　ｎｔｅａ ｎ ａ　ｐ ｒｔ ｇｅ ｅｇ 　ｏ ｓ ｐ ｉｎｏ 　ｈｌ ｒ． ｈ ｎ ｈ ｏ ｎ ｍ ｏ ｃ ｌｓ
Ｋｅ ｗｏ ｄ 　Ｍ ｕ ｉ ｉ ａ　ｎｇｎ ｅ ｎ ； ｎ ｒ ｇ ｌ ｏ ｒ ｓ ｏ 　 ｈ ｌ ｒ Ｍ ａ ｅ ｔ ａ 　 ｏ ｅ ； ｎ ｒ 　 ｏ ｓ ｐ ｉ ｎ ｓ ｕ ａｉ ｎ ｙ ｒｓ ｎ ｃｐ ｌ ｅ ｉ ｅ ｒ ｇ Ｃｅ ｔｉ ａ 　 ｍｐ ｅ ｓ ｒｃ ｉ ｅ ； ｉ ｕ ｆ ｃ ｌ ｈ ｔ ｍａ ｉ ｌ ｄ ｌ Ｅ ｅ ｇ ｃ ｎ ｕ ｔ 　ｉ ｌ ｔ 　 ｃ ｍ ｙ ｍ ｏ ｍ ｏ

据 不 完 全 统 计 ， 我 国 空 调 面 积 为 ５ 　０ 　０ 至　 ０

箱或灰箱方法对其建模。黑箱模型将厂家提供的定　

ｌ０ ０ 　 Ｏ ０ｍ 的城市建筑 中４ ％以上采用离心式冷水机　 Ｏ
组（ 简称 ：离心机 组） ，而 １０ ０ 　 ０ ０ ｍ　 ０ ０ ｍ 至３ ０ ０ 的城　 市建筑物 中，，采用离心机组 的超 过６ ［ 成１ ］ 见， 。可 　 离心机组是我 国大型公建的主要耗能设备，在建筑　
节 能 事业 中扮 演者 举 足轻 重 的角色 。在我 国节 能 政　

型产品性能参数 （ 曲线） 或 拟和成性能方程，一般而　 言 ，黑箱模型相对简单有效 ，但不能模拟拟和范围 　 之外的机组性能 ，且所建模型不能用 于机组控制策　
略研究；灰箱模型则基于压缩机工作原理和典型性　 能参数而拟和 的半经验公式 ，因此，灰箱模型较好　 的克服了黑箱模型的不足，逐渐为广大研究学者所　 采用 。从２世纪７年代开始 ，离心式压缩机仿真逐　 Ｏ Ｏ
渐 成 为研 究 热 点 ，但 这 些仿 真对 象 多 为单级 离心 式　

策［　 ２ 的引导下 ，各离心机厂家纷纷采用制 冷剂过　 Ｉ ３ 冷 、双级压缩 、膨胀功回收 、强化换热器性能以及　 压 缩机 变频 调 节 等技 术措 施 ，以提 高产 品的额 定 工　 况、变工况和部分负荷性能。 　 模拟仿真 是实现冷水 机组优化设 计 、优化 控　 制的重要工具，同时也是预测其在建筑 中的运行能　 耗最为简便的方法之一 ，建立离心式压缩机数学模　 型是模拟仿真的核心 问题。 目前，在离心式制冷压　

压缩机，且其制冷量控制方法往往仅为压缩机入 口 　 导叶阀或电机频率等单一手段［ 】 ４。 邗　 随着 离心式冷水机 组制造技术 的发展 ，越来　 越多的离心机组采用电机频率和入 口导叶阀联合控　 制调节其制冷量 ，但关于此类离心机组的建模研究　

缩机数学模型的研究中，往往不易获得压缩机结构　
参数和控制策略等厂家的技术资料 ，故一般采用黑　
收稿 日期 ：２ ０ 年 １月３ 日 ０７ Ｏ Ｏ 　

却极少报道 。文章提出一种在压缩机结构参数和控　 制策略未知条件下 ，建立该类冷水机组数学模型的　

第２ 卷 第２ ９ 期　 ２０年 ４ 　 ０８ 月

制 冷 学 报　
Ｊ ｕｎ ｌｆ ｅｒ ｅａｏ 　 ｏｒａｏ Ｒｆｉ ｒｔ ｎ 　 ｇ ｉ

ｙｏ ．９ Ｎｏ ２ １ ． ．　 ２ Ａ ｒｌ ２ ｏ 　 ｐｉ ｏ８ ．

方 法 ，即从 离心 式压 缩机 的工作 原理 出发 ，结合 双　 级 压缩 热力 过程和 部 分实验 数据 ，建立 采用 电机 频　 率 和入 口导 叶 阀联 合 调节制 冷量 的双 级 离心 式压 缩　 机 及其冷 水机 组 的稳态 灰箱 数 学模型 ，该模型 可直　 接 应用 于冷水 机 组 的运 行 能耗 分析 ，故 以三菱 重 工　
Ｎ ＡＲＴ Ｉ － 型变 频 调 节双 级 压缩 离心 机 为例 ，考 察该　

阀， 由此 实现 防 喘振控 制 。 　
＋
２　 ０

ｒｃ３ ￣ ｗｉ ２Ｃ ＝

＋
／ 　

　 ｃ２ Ｃ ｉ ０＊ ＝
—～ 　

＋

ｒ ｃ １ ￣　 ｗｉ ３Ｃ ＝

： 　
１　 ４

／　

、

　

骞１ ｌ ２ ０ 　
８ 　

／
／ ／ 一 —

—、、　
— — 　

／ 　
● — — — 一 　

一 　
’ 　

离心机组在我 国典型城市 、典 型建筑 中的运行 能　 耗，以说明所建模型的应用方法 。此外，在该类冷　
水 机组 的开 发过程 中，厂家 可进 行 多组 实验 ，利用　
２ 　 ０ 　

● — ／

　

０ 　

０２ ．　

０４ ．　

０６ ．　

０８ ． 　

１ 　

实验数据确定该模型的待定系数 ，以此实现机组的 　
优 化设计 并提 出其 优化 控制 策 略 。 　

负荷率　

图２ 离心机组 的部分负荷特性　
Ｆｉ ．　 ｎ ｒｆ ｇ ｌ ｈ ｌ ｒ ｓｐ ｒ　 ａ 　 ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｇ ２ Ｃｅ ｔ ｉ ａ　 ｉ ｅ ’ ａ ｔ ｏ ｄ ｐ ｒ ｏ ｍａ ｃ 　 ｕ ｃ ｌ 　 ｌ

１ 双级 离心式冷水机组 的工作原理　

图２ 出 了ＮＡＲ —型 离 心 机 组 的Ｃ 随 负荷　 示 ＴＩ ＯＰ

率和冷却 水入水 温度　 。 ｉ 变化 时的性 能 曲线测试　 结果 （ 冷 冻 水进／ 在 出水温 度　 。ｒ 。 １ ／ ￣ 　 ｗ。 ２７Ｃ，冷 却　 ／ ＝
水 进／ 出水温 度　 。ｒ。 ３ ／７Ｃ的名义 工 况 下 ，制　 ／ ｗ ＝ ２３ ￣ 。 冷 量 为 １ ０ ｋ ［ 。 从 图 中 可 以看 出 ： 由于 该机　 ４ ７Ｗ ９ 】 ） 组 采 用 了 电机 频 率和 入 口导 叶 阀联 合 优 化 控 制 调　

节手段 ，使机组 的Ｃ Ｐ Ｏ 最大值 随冷却水进水温度　
的 降 低 向小 负 荷 率 方 向移 动 （ 当冷 却 水 进 口水 温　

ｒ　 １ ℃、负荷率为４ ％时，其Ｃ Ｐ ｗ＝ ３ ０ Ｏ 高达 １） ８ ，从　
而 改 善 了机 组 的部 分 负 荷 特 性 和 变 工 况 特 性 ，大　 幅 度提 高 了离 心机 组 的ＩＬ Ｉｔｇａｅ　ａｔ ｏｄ Ｐ Ｖ（ ｅｒｔｄＰ ｒ Ｌ ａ　 ｎ 　
Ｖ ｌｅ 　值 。 ａ ［） 　 ｕ 加
膨胀 阀 １ 　 膨 胀 阀２ 　

２ 双级离心式冷水机组数学模型的建立　
２１ 离心式压缩机数 学模型　 ．
２１ 低压级离心式压缩机的数学模型　 ．１ ．

ｈ （Ｊ ｇ　 ／ｋ／ ） ｋ

图ｌ双级离心机组 的制冷循环及其ｌ 一 图　 ｇ ＾ ｐ
Ｆｉ ．　 ｕ ｌ — ｔ ｇ 　 ｅ ｔ ｉｕ ａ　 ｈ ｌ ｒ ｓｒ ｆ ｉ ｅ ａ ｉ ｎ ｃ ｃｅ ｇ １ Ｄｏ ｂ ｅ ｓａ ｅｃ ｎ ｒｆ ｇ ｌ ｉ ｅ ’ ｅ ｒｇ ｒ ｔｏ 　ｙ ｌ　 ｃ ｌ 　
ａ ｄ ｉｓ ｇ ｈ ｇ ａ ｈ ｎ 　 　 ｐ－ 　 ｒ ｐ 　 ｔｌ

图１ 为ＮＡＲ －型 双 级 离 心 式 冷 水 机 组 的 制冷　 ＴＩ

循环及其ｌ 一 图。为提高离心机组 的性能，采用　 ｇ 　 ｐ
了双 级压 缩制冷 循 环 ；其 压缩机 入 口导 叶 阀及 电机　 转速 （ 率） 合调 节制 冷量 ， 以提 高变工 况和 部分　 频 联
图３ 离心式制冷压 缩机叶轮 进出口处的速度三角彤 示意 圈　
Ｆ ｇ３ Ｓ ｅ ｃ 　 ｆ ｈ 　 ｅ ｏ ｉｙ ｔ ｉｎｇ ｅａ 　ｈ 　 ｎ ｒ ｎ ｅａ ｄ ｉ ．　 ｋ ｔ ｈ ｏ 　 ｅｖ ｌ ｃ ｔ 　ｒａ ｌ　 ｔｔ ｅｅ ｔ ａ ｃ 　 ｎ 　 ｔ ｅ ｉ　 ｆ ｈ 　 ｎ ｒｆ ｇ ｌ ｈ ｌ ｒ ｓ ｍｐ ｌ ｒ ｘ ｔ 　 ｅＣｅ ｔ ｉｕ ａ　 ｉ ｅ ’　 ｏ ｔ ｃ ｌ ｉ ｅ ｅ　

负荷性能；在冷凝器和蒸发器之间设置有热气旁通　
一

２ 一 　 ４

第２ 卷 第２ ９ ２０ 年 ４ 期　 ０８ 月 　

双级离 心式冷水机组 的数 学模型及其应 用　

Ｖ １９ ｏ 　 ｏ２， ． ． Ｎ ２
Ａｕ ｉ ２ ０ 　 ｒｌ ０ ８ ．

制冷剂进 入离心式制 冷压缩机后 ，依次 流经　 导叶 阀 、叶轮 和扩 压 器 。导 叶 阀是 离心 式 压缩 机 容　
量 调节 的重要 手段 ，研 究表 明，制冷 剂 气 体经 过 导　

机结构参数有关外 ，直接取决于导叶阀张开角； ｙ 　
是 叶轮 进 口处 气 态 制冷 剂 的 比容 。从 （） 中可 以　 ７式

明确地看 出转速与导叶阀张开角对离心式压缩机输　 气质量流量廊 的影响规律 。 　 对于通过实验数据拟合建模而言， （） 中的　 ７式 主轴转速∞ 、导叶阀张 开角　、进气 口制冷剂 比容　

叶阀为一个等熵膨胀过程　；制冷剂气体进入叶轮　 后 ，叶轮对制冷剂气体作功，高速旋转 的叶轮使得　 气体增速、增压；高速 的气体进入扩压器后与外界　

无能量交换，气体将 自 的动能转化 为压力能，速　 Ｖ和制冷剂流量廊（ 身 １ 或制冷量） 是需通过 实验测试直　 度下降、压力进 一步升高 ，从而完成压缩机对气体　 接或间接给 出，出口角 　一般为３ 。 ３ 。　 ０ ￣５ 。
升压 的全过 程 。 　

关于离心式压缩机 的功耗 ，ＰｅｒｇＰ ｐ ｖｃ ｒ ａ　ｏ ｏ ｉ ｄ ￣　 Ｈ ｗ ｒ　 ． ｈｐ ｏ ｏ ａ Ｎ Ｓａ ｉ ￣经证实压缩机 的功耗包含外部　 ｄ ｒ 损 失和 压 缩 气 体功耗 ，但 可表 示 成压 缩前 后制 冷剂　 焓 差Ａ 的线性 函数［ ，故 其功耗模 型采用线性方　 ｈ １ ”
（） １ 　

图３ 出了离心式压缩机叶轮进、 出口处的速　 示
度三 角 形 ，从压 缩 机理 可 知 ： 　 牵 连速 度 （ 圆周速 度）　 即 ：
Ｕ＝０ ． ９　

程进行描述 ： 　
…

绝 对速 度 ： 　
一 　

＝ａ （ Ａ ） 　 ‘ 砌? ｈ ＋ｂ

（） ８ 　

’ 　

： 　

ｓ ａ＋ ＯＯ． ｒ 　 ｉ ｎ ＣＳ ｔ ｆ Ｃａ ｉ
切 向速 度 ： 　

（） ２　 （ ＼　 Ｊ ３ ） 　

待定系 数　 与压缩机 的结构 、电机特 性等　 和６ 有关，需根据实验数据拟合获得 。 　 压缩机排气温度　根据热 力学多变过程理论， 　 由吸气温度　 、吸气压力　 、排气压力　 和多变指　
数ｒ 算 得 出 ，即　 ｌ 计
ｎＩ －　

Ｃ ＝ ｃｓｃ　 Ｕ． ｎ 　 ｏａ ｕ Ｖ． ｏ－ 　ａ　 ． 　 　 ｏ 　 ｆ ｃｓ ｔ ｔ ｓｎ ＋ ｏ　． ｎ 　 ｉ 　 ｃｓ ｔ ８ ａ
径 向速 度 ： 　

Ｃ＝ ，　

ｎ ＝ Ｕ． ｎ 　ｉａ 　 　 　ａ ｆ． ｎ 　 ｔ ｌ ｓ　 　 Ｓ 　 ＋Ｃ Ｓ ? ｎ １ ｎ Ｏ　 ｔ 　 ａ

ｒ 　 　 Ｐ、

＼／ （） 叶 ４　

＝

　

ＩＪ 　　
１／ 　

（ ９ ） 　

因此 ， 叶轮进 口处 的制 冷剂 质量 流 量 为 ： 　 （） ９ 式 即为 低压 级 （ 单级 ） 心式 制 冷 压　 ７　（） 或 离
ｒ ＝ Ｃ ， ’ ‘ Ｂ’ １ ｈ １ Ａ１ ｋ Ｐ　

（） ５　

缩机 的数学模型。如果己知压缩机的结构等参数 ， 　 上述方法可 以获得压缩机 的白箱模型 ，即各种待定　 系数都可以通过理论计算获得 ；在无法获得结构等　 参数时，则可通过对压缩机或冷水机组进行实验测　 试 ，利用试验数据拟和 出模型 中的待定系数 ，以获　 得 压缩 机 的灰箱 模 型 。 　

（） ５ 式 中，各种速度的单位 为ｍ ｓ 是叶　 １ 　（） ／；Ａ 轮流通面积 ，ｍ　 是阻塞系数，以描述 因叶片厚　 ； 　 度有限形成进 口处的速度紊乱程度 ；Ｐ 是气态 制冷　
剂 密度 ，ｋ ／ ； 、 分 别 为速 度 三 角 形 的 入射 和　 ｇｍ。 　 　 出 口角 ，下 标 １ 示 叶轮 入 口，在 叶 轮 入 口处 的 入　 表

射角 等于导叶阀的张开角。 　 　
将 （） ４ 式代 入 （） ，得　 １ 　（） ５式 ｍ：∞． ．— — ＿ 　：— 　 一 ． ? Ｕ　 ? — —＿ｉ ！ — — ? ＝Ｃ? 　 ． ＿ —　 — 　 一 — 　
ｓｎ １＋ Ｃ ＳＯ１－ａ 　 １ ｉ　 Ｏ Ｃ ｔｎ 　

２１ ． ２双级离心式压缩机的数学模型　 ．
双级 离心式压 缩机模 型包 括低压 级模 型和高　 压级模型。高压级模型与低压级模型基本相 同，但　

必须注意的是，高压级吸气没有导叶阀，其质量流　
量为低压级流量与 中间补气量之和；双级压缩机的　 总功耗是低压级与高压级压缩机功耗之和。 　

或　

（ ．ｌ 　ｔ ＆：　　 １ ｃ　ｎ ａｃｏｓｓ￣ ｏ Ｓ ｎ 　ｉｔ ｎ　 ） ＿ａ ｎ

， ?， ＋ 　／ 　， 　

‘

㈢（ ｙ， ，） 　／ ＼ ／ ， 　

为确 定压缩 机模型 中的待定系数 ，需要众多　 的实验数据才 能实现 。表 １ 出了制取７ 给 ℃冷水 的 　 机组所 必需 的实验 工况 ，其 中 ，Ⅳ为压缩机 主轴　

（ ） 即为 离心式 制冷 压缩机 的质 量 流量 模　 ７式 型。其中，∞ 是压缩机 主轴转速 ，与 电机运转频率　

转速 ；Ｉ 　 导叶 阀开度 ，是导叶阀张开角与最大　 Ｇ

厂成正 比；（ 　 ? ） 　? 　 是与压缩机几何尺寸有关的常　
量 ，当不知晓其几何尺寸时，可以利用实验数据拟　

张开角（ 。的百分比，￣Ｉ ｖ （，０ ｘ０％； ９ ） ０ Ｇ ＝ａ ９￣ １０ 　 ／ ）
Ｌｊ Ｒ｛ 表示转速为Ⅳ、导叶阀开度为　 　时机组 的负　 ｊ Ｇ

即制冷量 占额定制冷量 的百分 比） 。表 １ 　 中的 并得出；ｔ ｆ?ｎ１ｓａ＋Ｏ ｆｔ ｆ） ａｌ ｓ ａ／ｉ １Ｃ Ｏ?ｎ ， ｎｌｉ （ ｎ Ｓ１ａｌ 除与压缩 　 荷率 （

第２卷 第２ ９ 期　 ２０ 年４ ０ ８ 月　

制 冷 学 报　
Ｊｕｎｌｆ ｅ ｉ ｒｔ ｎ ｏｒａ　 Ｒｆ ｇ ａｉ 　 ｏ ｒｅ ｏ

Ｖ Ｌ ９Ｎｏ２ ｏ ２ ， ．　

Ａ ｉ　 ０ ８ ｐｒｌ２ ０

， 　

表１建立离 心式冷水机组 需要测试 的数据 点 （ ０７ 　 　 ＝ ℃， ＝
Ｔａ ．　 ｔ 　ｏ ｄ ｖ ｌ ｐ ｃ ｎ ｒ ｆ ｇ ｌ ｈ ｌ ｒ ｍｏ ｅ　 ｂ １ Ｄａ ａ ｔ 　 ｅ ｅ ｏ 　 ｅ ｔ ｉｕ ａ　 ｉ ｅ 　 ｃ ｌ ｄｌ

１２ 　 ＝ ￣） ３

＼ Ｉ ／ ＧＶ 　 Ｎ ／ ｒｍｉ ＼ （／ ｎ 　 　
Ｎｌ 　 Ｎ２ 　

／ 　（ １Ｏ ） ＧＶ ＝ Ｏ ％ 　 Ｌ １１ Ｏ 　 Ｒ１（Ｏ ％） Ｌ ２（ ９ ％） Ｒ ｌ如 ０ 　

Ｉ 　 ＧＶ２

． 　

Ｉ ｊ ＧＶ　 ｌ ｊ 　 Ｌ２ Ｒｊ 　

Ｉ 　（ ２ ％） ＧＶ 如 ０ 　 Ｌ 　如 ２ ％） Ｒｌ （ ０ 　

Ｌ ｌ（ ８ ％） Ｒ ２如 ０ 　 Ｌ２ Ｒ２ 　

Ｎ　

ｉ ｌ 　

ＬＲｉ ２ 　

Ｎｍ 　
“

Ｌ 　 （ ６ ％） Ｒ１ 如 ０ 　

一

”代表 了非 必需 工况 点 ，如果 可 以获得 ，则 对　

提高模型精度更为有利 。 　

２ 双级压缩离心式冷水机组模型及其解法　 ． ２
离心 式 压缩 机 模 型 是 离 心 式 冷 水机 组 数 学 模　

俞 入基本运行参数 ，假设蒸发温度 ，进 口导叶阀　 千 ，压缩机主轴转速 ，冷凝温度 ，过冷度参数　 度

型的核心 ，相对于压缩机模型而言 ，其它部件都有　 较为完善、准确的模型可资利用 。在离心式压缩机　 数学 模 型基础 上 ，并根 据其 工 作原 理建 立其 它部 件　 模型 ，从而形成整个离心式冷水机组的数学模型。 　 蒸发器 、冷凝 器具有相 似 的传热模 型，此 处　 仅给出蒸发器模型 ，以供参考。 　
Ｑ ＝Ａ ? ? Ｔ　 ｅ 　 Ｋ　Ａ ｅ
＝ —

Ｉ 　
…

ｔ整 ｌ 　 调　 …。
蒸发器模 型　

调 整
。 　

１ ｌ 　
一

Ｉ 　 ＧＶ

级压缩机 模型　 一级压缩机模型　

…

…

　

调整 ／ 　

Ｉ ｒ 　

（ｗ Ｔ
—

ｅｏ － 　

Ｔ） （ｗｉ Ｔ） ｅ Ｔｅ ｅ 　 ７ 一　 ’ 　 　 Ｔ
－ － — 一

调整　

冷凝器模型　

（０　 ｌ／ １） Ｕ
调整过冷发　 、 …　 　 过冷器模 型　

ｌ　 ｎ

』Ⅵ　ｆ一 』Ｐ 　

—；　 一 ｅ

Ｑ ＝Ｃ Ｇ ? （ 　 　? 　 Ｐ? 　

一 　

） 　

由于制冷剂流经膨胀 阀前后 的 比焓相等 ，故　
膨 胀 阀的模 型 为 ： 　
ｈ 　＝ｈ 　 （１ １） 　　

ｌ 系参 计　 ｌ 　 统数算 　
图４双级 离心式冷水机组数 学模型 的计算流程　
Ｆｉ ．　 ｌｕ ａ ｉ ｇ ｆ ｗ　 ｈ ｒ 　 ｆｄ ｕ ｌ — ｔ ｇ 　ｅ ｔ ｉｕ ａ 　 ｇ ４ Ｃａｃ ｌ ｔｎ 　 ｏ ｃ ａ ｔｏ 　ｏ ｂ ｅ ｓａ ｅｃ ｎ ｒｆ ｇ ｌ ｌ Ｃｈ ｌ ｒ ｓ ｏ ｅ　 ｉ ｅ ’　 ｄ ｌ ｌ ｍ

对 于 双 级 离 心 式 冷 水 机 组而 言 ，在 上 述 模 型　

的基础上 ，还 需补充经济器模型。根据质量守恒和　 能量 守恒 可建 立经 济 器 的简化 模型 ： 　
ｈ 　 ‘　 （ 一 ?， 　＝ ｈ ＋ １ 　）ｈ 　 （２　 １） （ ） １ ） 即为 双 级 压 缩 离 心 式 冷 水 机 组 的　 ７ ～（２ 式

制定优化控制策略和运行能耗分析的重要工具。下　
面 以北京和 上 海两地 典型办 公建 筑为 例 ，分析 离心　

式 冷水机组全年运行能耗 ，以说 明模型 的应用方　
法。 　

稳态 灰箱数 学模型 。按照 图４ 的计算 流程编 写程　 ３１ 能耗 分析方法　 ． 序 ，由此分析冷水机组在任意工况、任意转速和导　 冷水机组 的全年运行 能耗 分析不仅涉及到冷　

叶阀开度条件下的运行性能。 　

水机组的模拟，同时还包括对室外气象参数、建筑　 负荷和冷却塔性能的模拟，需要建立一整套相互关　
联 的联合模 型 。 　

３双级离心式冷水机组 的运行能耗分　
析　
离心式冷水机组数 学模 型是机组优化 设计 、 　
一

图５ 示出了离心式冷 水机组的运行 能耗分析方　 法 。在冷水机组能耗分析 中，在冷冻水出水温度、 　 　

２６ 一 　

第２ 卷 第 ２ ９ ２０ 年４ 期　 ０８ 月 　

双级离心式冷水机组的数学模型及其应用　

Ｖ １９ ｏ 　 ｏ２， ． ． Ｎ ２
口 　 ２０　 ０８

冷却水与冷冻水流量 己知 的条件下 ，将建筑物 的逐　 时负荷作为冷水机组的逐 时制冷量、冷却塔的出水　 温 度 作 为冷 凝 器 的进 水 温 度 ， 即 可 利 用 冷 水 机 组　 数学模型计算出冷水机组 的逐时耗 电量 （ Ｏ ） 或Ｃ Ｐ 及　
其冷 凝 器 的 出水温 度 （ 为冷 却 塔 的进 水温 度 ） 作 ，进　
。 　

３ ０　 ５ ０ ３ ０　 ０ ０ ２ ０　 ５ ０

枷 Ｏ 　
口负荷 率＞ ０ ８ ％　 囹负荷 率６ ～ ０ ０ ８ ％　 囹负荷 率４ ～ ０ ０ ６ ％　 一负荷 率２ － ０ ０ ４ ％　 一 负荷 率 ０ ２ ％　 ～０

萼 ２０　 ００
１０　 ５０ １０　 ｏ０ ５ 　 ００ ０ 　

而计算出一个制冷季的季节能效 比ｓ Ｅ Ｓａｏ ａ Ｅ Ｒ（ｅｓｎ ｌ 　

Ｅ ｅ ｙＥｆ ｉ ｔＲ ｔ ） ｎｒ 　ｆｃ ｎ　 ａ ｏ ，从而实现离心式冷水机组　 ｇ ｉｅ ｉ
的运 行 能耗 分 析 。 　

北 京　

上海 　

图７北京与上海典型办公建筑的逐时冷负荷分布　
Ｆｉ ．　 ｇ ７ Ｈｏ ｒ ｙ ｃ ｏ ｉ ｇ ｌ ａ ’　 ｉｔ ｉ ｕ ｉ ｎ ｏ 　ｆ ｃ 　 ｕ ｄ ｎ 　 　 ｕ ｌ 　 ｏ ｌ 　 ｄ Ｓ ｓｒ ｂ ｔｏ 　 ｆｏ ｎ ｏ ｄ ｉ ｅｂ ｉ ｉ ｇ ｉ ｌ ｎ

Ｂ ｉ ｎ 　ｎ 　ｈ ｎ ｈ ｉ ｅ ｉｇａ ｄＳ ａ ｇ ａ　 ｊ

在北京 与上海两地 夏季最大 冷负荷相近 的两　
栋 典 型 办 公建 筑 中 ，选 用 一 台相 同型 号 的ＮＡＲ －　 ＴＩ 型 冷 水机 组 作 为其 空调 系 统 的冷源 设 备 ， 由此分析　
冷 水机 组 的全年 运行 能耗 。 　

图６ ∞ 示 出了ＥＤ Ｓ 软件［】 出的北京　 、图７ ≥　＼∞ ￣ ｅ Ｔ∞ Ｏ　 计算 ３　３　２ 　 ∞ ∞ ． １ ∞ ∞ 　２　１　１　 　 　 暴　
图５离心式冷水机组的运行能耗分析方法　
Ｆ　． 　 ａ ｙ ｉ　 ｅｈｏ 　 ｆｃ ｎ ｒｆ ａ 　 ｈ ｌ ｒ Ｓ ｐ ｒ ｔ ｇ ５ Ａｎ ｌ ｓｓｍ ｔ ｄ ｏ 　ｅ ｔ ｉ ｕｇ ｌ ｉ ｅ ’　 ｅ ａ ｎ 　 ｃ ｌ ｏ ｉ ｅ ｅ ｇ 　ｏ ｓ ｍｐ ｉ ｎ ｎ ｒ ｙｃ ｎ ｕ ｔｏ 　

与上海典型办公建筑 的全年逐时冷负荷及其分布 。 　
ＺＷ ￣ ９ ６ ３ Ｗ ｈ ＝３４ｋ 　 Ｓ Ｒ＝９２ 　 ＥＥ ．６
● 　
● 　

３２ 能耗 分析举例　 ．
▲ 　

：； ．● 　 Ｉ 　
１ 　 　 警！
ｉ！ ｉ 　
一 　

＾． 　
．

：ａ － 　Ｉ ｆｔ 啊 ｌ 　

——■ ’ 戳 　 ? 　
０ 　
ｌ Ｊ 　

　
８０ 　 ００

２０　 ００

４０　 ００

６０　 ００

　 Ｉ 　 Ｉ 　ｌ ｊ【 』Ｉ ｔ　 ．ＩｔＩ ￣ 　 ［ ． 　 川■ ｉ　 Ｉ
． 　

ｉｌ Ｉ　 ． 　 Ｉ　 ¨
３０ ５　

时间／ 　 ｈ （）北京　 ａ
∑Ｗ Ｉ ７ ８ ０ ｎ ４３　 ＝１ Ｓ ＥＲ＝ ．１ Ｅ ７６ 　

１ 　

１ ０１ ２ ０ 　 ０ 　 ０ １ ０ 　 ０ 　 ０ 　 ０ 　 ０ 　 ０ １ ３ ０１ ４ ０ 　５ ０１ ６ ０１ ７ ０１ ８ ０１

≥ ３０ ｏ　
２ ０ ５　
＼ 　

时间／ 　 ｈ
（）北 京　 ａ

２ ０ ０　

羹５ １ ０ 　
愈 １０ ０　
５　 ０ ０ 　 ０ 　

２ ０　 ００

４ ０　 ０ ０

６ ０　 ００

８０　 ００

ｌ Ｊｌ 　 ． 　 　

ｉ 　

时 间／ 　 ｈ
（）上 海 　 ｂ

ｆｌ ｈ 　 　Ｊ “Ｉ 　 　 ｝ ｌ ＩＩ 　 Ｊ 　ｌ Ｉ 　 【 岫
　 Ｊ

Ｉ‘ 　Ｊ 　 Ｊ 　 ＿ 　

图８北京与上海典型办公建筑中冷水机组的逐时耗电量、 　
总耗 电量和Ｓ Ｅ 　 ＥＲ
Ｆｉ ． 　 ｏ ｒ ｙ ａ 　ｏ ａ　 ｌ ｃ ｒｃ ｔ 　 ｏ ｕ ｐ ｉ ｎ ａ 　 ＥＥＲ　 ｇ８ Ｈ ｕ ｌ 　 ｎｄ ｔ ｔ ｌ ｅ ｔ ｉｙ ｃ ｎｓ ｍ ｔ 　ｎｄ Ｓ ｅ ｉ ｏ

１ 　

ｌ ０ 　 ０ 　 ０ 　 ０ 　 ０ １６ ０ 　 ０ 　 ０ １ ０ ｌ ２ ０ｌ ３ ０ｌ ４ ０ｌ ５ ０ 　 ０ ｌ ７ ０ｌ ８ ０ 　

时 间／ 　 ｈ
（）上 海 　 ｂ

ｏ　 ｅ ｈｌ ｒ ｎｏ ｃ　ｕｌｉｇｉ　 ｅ ｉｇａ ｄＳ ａ ｇ ａ　 ｆ ｈ　 ｉｅ　 　ｆ ｅ ｉ ｎ 　 Ｂ ｉｎ 　ｎ 　ｈ ｎ ｈ ｉ ｔ ｃ ｌ ｉ ｉ ｂ ｄ ｎ ｊ

圈６北京与上海典型办公建筑的逐时冷负荷　
Ｆｉ．　 ｕ ｌ　ｏ ｆ ｇｌａ 　ｆ ｙ ｉａ　ｆ ｃ 　ｕ ｌｉ ｇｉ　 ｇ６ Ｈｏ ｒｙｃ ｏ ｎ 　 ｄ ｏ　 ｐ ｃ ｌ ｆ ｅｂ ｉｄｎ 　 ｉ ｏ ｔ ｏｉ ｎ

利用 计算 出的逐时 负荷 和冷水机 组模型 、冷　

Ｂ Ｕ ｎ 　ｎ 　ｈ ｎ ｈ ｉ ｅ ｉｇａ ｄＳ ａ ｇ ａ 　

却塔模型 以及室外气象模型 ，按照图５ 所述能耗分　
析方法，可计算 出运行在北京和上海典型办公建筑　
一

２７ 一 　

第２ 卷 第２ ９ 期　
２ ０ 年４ ０８ 月　

制 冷 学 报　
Ｊｕｎ ｌｆ ｅ ｉ ｒｔ ｎ ｏｒａ ｏ Ｒｆ ｇ ａｉ 　 ｒｅ ｏ Ｔ ｃｎ ｌｇ ，　 ７ （） ３ — ５　 ｅｈ ｏｏｙ １９ ， １ ：０ ３ ） ９

Ｖ １ ９ Ｎｏ ２ ｏ． ， ．　 ２ Ａｕ ｉ． ｏ ８ ｒｌ ２ ｏ 　

中的离 心式冷 水 机组 的全 年逐 时耗 电量 、总 电耗和　
季节 能效 比Ｓ Ｅ Ｅ Ｒ，如 图８ 所示 。 　

［］ ＧＢ ５ １ ９ ２ ０ 公 共 建 筑 节 能设 计 标 准 ｉ ］（ 　 ２ 　 　 ０　 — ０ ５ ８ ｓ ．ＧＢ
５ 　８ — ０ ５ Ｄｅ ｉ ｎ ｓａ ａ ｄ ｆ ｒ ｅ ｒ ｙ ｅ ｆｃ ｅ ｙ ｏ 　 ０１ ９ ２ ０ 　 ｓｇ 　 ｔ ｎｄ ｒ 　 ｏ 　 ｎｅ ｇ 　 ｆ ｉ ｉｎｃ 　 ｆ 　

由 图８ 知 ，虽然 北 京 建筑 的低 负 荷发 生时 间　 可 多于 上海 ，但 绝 大部 分时 间冷 水机 组 的负荷 率小 于　

ｐ ｂｉ ｂ ｉ ｉｇ ［］） ｕ ｌ 　ｕｌ ｎ ｓＳ． ｃ ｄ 　

［ Ｇ ９ ７ － ０ ４冷 水 机组 能 效 限定值 及 能源 效率等　 ３ ］ Ｂ１５ ７ ２ ０
级 ［］（ 　 ５ ７ ２ ０　 ｈ　 ｎｍｕ ａｌｗａ ｌ ｖ ｌｅ　 Ｓ．ＧＢ１ ７ — ０ ４Ｔ ｅｍｉｉ ｍ　ｌ 　 ９ ｏ ｂｅ ａｕ ｓ 　
Ｏ 　 ｅ ｅ ｅ ｇ 　 ｆ ｃ ｅ ｃ 　 ｎ 　 ｎ ｒ 　 ｆ ｃｅ ｃ 　 ｒ ｄ ｓｆ ｒ ｆｔ 　 ｎ ｒ ｙ ｅ ｈ ｉ ｉｎ ｙ ａ ｄ ｅ ｅ ｇ ｅ ｆ ｉｎ ｙ ｇ ａ ｅ 　 　 ｙ ｉ ｏ

４ ％；而冷水机组 的负荷率小于４ ％时，其Ｃ Ｐ 　 ０ ０ Ｏ 比 相同冷却水进水温度　 条件下大负荷率时略低 （ 参　 见 图２ ，其逐 时 耗 电量主 要取 决于 冷却 水 的逐 时进　 ） 水温度　 越低，Ｃ Ｐ Ｏ 越大，耗 电量越小 。 　

ｗａ ｒ ｈｌｒ［］） ｔ 　 ｉｅ Ｓ．　 ｅ ｃ ｌｓ

［］ 陈权 ． ４　 离心式冷 水机 组数学模型及其控制策 略研 究［ ． Ｄ］ 　
北京 ： 清华 大学，２ ０ ． Ｃ ｅ 　 ａ ． ｔｄ　ｎＭｏｅｉｇ ０ ７（ ｈｎＱｕｎ Ｓｕ ｙｏ 　 ｄ ｌ 　 ｎ

ｏ　 ｎｒｕ ａ ｃ ｉｅｓａｄｉ　ｏｔ ｌｔ ｔ ［ ． ｉｎ ： ｆ ｅ ｔｆｇ ｌ ｈｌ ｒ ｎ 　ｓｃｎ ｏ ｓ ａ ｇ Ｄ］Ｂｅ ｉ 　 ｃ ｉ 　 ｌ　 ｔ ｒ 　ｒ ｅ ｙ ｊｇ
ｐ　
＼ 　

Ｔ ｉｇ ｕ 　ｎｖ ｒｉ ， ０ ７ ） ｓ ｈ ａ ｉｅｓｙ ２ ０ ． ｎ Ｕ ｔ 　 ［］ ＵＶａ 　 ｕｅ Ｅ Ｖａ 　 ｅ 　 ｕｃ ． ｄ ｌ ｎ 　ｈ ｌ ｒ ５ ｎ Ｈｏ ｔ， 　 ｎ ｄ ｎ Ｂ ｉｋ Ｍｏ ｅｌ ｇ ｃ ｉ ｅ　 ｉ ｌ
ｐ ｒ ｏ ｍ ａ ｅ ｕ ｉ 　 ｉ ｕ ｔ ｎ ｏ 　ｅ ｕ ｔ ｏ ｅ ｆｒ ｃ 　 ｓ ｎｇ ｓ ｍ ｌａ ｅ ｕｓ ｑ ａ ｉ ｎ—ｓ ｌ ｎｇ ｏ ｖｉ 　

赠　
丑　

按　
景　

ｐｏ ｅ ｕ ｅ［］ Ｉｔｒ ａｉｎ ｌ ｏ ｒ ａ ｏ 　 ｅ ｉｅａｉｎ　 ｒｃ ｄ ｒｓＪ．ｎｅｎ ｔ ａ Ｊｕ ｎ ｌ ｆＲ ｆ ｇ ｒｔ ， ｏ 　 　 ｒ ｏ １９ ． ７ ３ ： ９— ９ ． ９４ １ （） １ １ １ ８ 　 ［］ Ｂ ａ ｎ ＪＥ Ｍ ｏ ｅｓｆ ｒｖ ｒａ ｌ— ｐ ｅ 　ｅ ｔ ｆ ｇ ｌ ６ ｒｕ ， 　 ． ｄ ｌ ｏ　 ａｉｂｅ ｓ ｅ ｄ ｃｎ ｒ ｕ ａ　 　 ｉ ｃ ｉ ｅｓＪ． ＨＲ 　 ｒｎ ａ ｔ ｎ ９ ７ ９ （ａｔ１ ： ｈｌ ｒ［］ ＡＳ ＡＥ Ｔ ａ ｓ ｃｉ ，１ ８ ， ３ ｐ ｒ ） ｌ ｏ 　 　
】 ９ －】 】 ． ７ ４ ８ ３　

佥　

时ｌ ｈ 司／ 　

Ｔ ｍｕ ａｉｎａ ｄｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｆ ［］ ＪｃｓｎＷ　 ， ｈｎＦＣ． ｈ 　ｉ ｌｔｏ 　ｎ 　 ｅ ｏｍａ ｃ　 ７ ａｋ ｏ　 Ｌ Ｃ ｅ 　　 　 ｅｓ
ｎ ｏ　ｃｎｒ ｇ 　 ｉｅ［　 Ｓ ＡＥ Ｔ ａ ｓ ｃ ｉ ｎ １ ８ ， ３ ｆ 　 ｔｆ ａ ｃ ｌｒＪ Ａ ＨＲ 　 ｒ ａ ｔｏ ， ９ ７ ９ 　 ａｅ ｉ ｌ ｈｌ ］ ｕ

图９北京与上海 的冷却水逐时进水温度　
Ｆ ｇ９ Ｈｏ ｒｙ ｔ ｍ ｐ ｒ ｔ ｒ 　 ｆ ｔ ｒｅ ｉ ｆ ｏ 　ｏ ｌ ｇ ｔ ｗｅ 　 ｉ ．　 ｕ ｌ　 ｅ ｅ ａｕ ｅｏ 　 ｅ 　ｘｔ ｒ ｍ ｃ ｏｉ 　 ｗａ 　 ｎ ｏ ｒ

（ａｔ ） １５ — ７ ７ ｐ ｒ２ ：７ １ １６ ． 　 　 ［］ Ｗ ｏ ｇ ＳＰ Ｗ ， ａ ｇ ＳＫ． ｙ ｔｍ　ｉ ｌｔ ｎ ｏ　 ｅ ８ ｎ 　 　 　 Ｗ ｎ 　 　 Ｓ ｓｅ ｓｍｕａｉ 　 ｆ ｈ 　 ｏ ｔ
ｐ ｒ ｏ ｍ ａ ｅ ｏ 　 　 ｅ ｔ ｉｕ ａ 　 ｈｉｌ ｒ ｕ ｉ ｇ ａ ｓ ｅ ｌ 　 ｅ ｆ ｒ ｎｃ 　 ｆ ａ ｃ ｎ ｒ ｆ ｇ ｌｃ ｌｅ 　 ｓ ｎ 　 　 ｈ ｌ—
ａ ｄ 。 ｂ 。ｔ ｐｅ ｗａ ｅ 。 ｏ ｌ ｄ ｃ ｎｄ ｎ ｅ 　 ｎ 　 。　 ａ 　 ｎ 　 ｕ ｅ。 ｔ ｙ 　 ｔ ｒ。 ｏ ｅ 　 ｏ ｅ ｓ ｒ ａ ｄ Ｒ。 １ 　 ｓ ｃ １

４ 结束语　
提 高 离 心 式 冷 水 机 组 的性 能是 制 造 厂 商 努 力　

的方向，同时也是我国建筑节能工作的重点。采用　
双级压 缩 制冷循 环 是 改善额 定 工况 性能 、通 过压 缩　 机转速 和 导 叶 阀开度联 合调 节 容量 是提 高机 组部 分　 负荷和 变 工况 运行 性 能的 有效方 法 。 　 文 章 阐 述 了 从 离 心 式 压 缩 机 的 工 作 原 理 出　

ｒｆ ｇｒｎ［ ． Ｈ Ａ 　 ｒｎａｔ ｎ １８ ， ５ （ａ 　 ） ｅｒ ｅａｔ ］ ＡＳ Ｅ Ｅ Ｔ ａｓｃｉ ，　 ９ ９ ｐ ｒ １ ： ｉ Ｊ ｏ ９ ｔ 　
４ ５ ４ ４　 ４－ ５．

［］ 三菱 重工业株式会 社． ９ 　 离心冷水机 组技术资料， ０ ６（ ２０ ． 　
Ｍ ｉ ｕ ｉｈ 　 ａ ｙ Ｉ ｄ ｓｒｅ ， ｔ ． ｃ ｎ ｃ ｌ ｎ ｏ ａ ｉｎ ｔ ｂｓｉ ｓ Ｈｅ ｖ 　ｎ ｕ ｔ ｓ Ｌ ｄ Ｔｅ ｈ ｉａ 　 ｆ ｒ ｔ 　 ｉ ｉ ｍ ｏ

ｏ　 ｎ ｉ ｇｌ ｈｌ ｒ， ０ ６　 ｆ ｅｔｆ ａ ｃ ｉｅｓ２ ０ ） ｃ ｒｕ 　 ｌ

［０ １］全 国冷冻 空调设 备标准化 技术委 员会 ． ／　 ８ ３ ． ＧＢ Ｔ １ ４ ０ １ 　 《 蒸气压缩 循环 冷水 （ 热泵 ） 机组 ， 工商业用 和类似用　 途 的冷 水 （ 热泵 ） 组 》 （ 订）（ 机 修 征求 意 见稿 ）Ｊ． ［］ 冷　 冻 空调标准 与检测， ０ ６ （） ２ ０ ，２ ：卜 １ ．Ｎａｉｎ ｌ Ｃ ３ 　 ８（ ｔ ａ Ｔ ２ ８ ｏ 　
ｏ 　 ｆｉ ｅ ａ ｉ ｇ ＆ Ａｉ — ｏ ｉｉ ｎｉ ｇ Ｅｑ ｉ ｍｅ ｔｏ 　 ｎ Ｒｅ ｇ ｒ ｔｎ ｒ ｒ ｃ ｎｄ ｔ ｏ ｎ 　 ｕ ｐ ｎ　 ｆ
Ｓ ａ ｄ ｒ ｉａ ｉ ｎ ｏ 　 ｉ ａ ＧＢ／ 　 　４ ０ １ Ｗ ａ ｅ 　 ｉ ｉ ｇ ｔｎ ａ ｄ ｚ ｔｏ 　 ｆＣｈ ｎ ． Ｔ １ ３． ８ 　 ｔ ｒＣｈ ｌ ｎ 　 ｌ

发，结合部分实验数据 ，建立采用电机转速 （ 频率） 　
和 入 口导 叶 阀联合 调节 容 量 的双 级 离心 式压 缩机 及　 其 冷水 机 组 的稳态 灰箱 数 学模 型 的方法 ，所 建模 型　
为 冷水 机 组 的优 化设计 、优化控 制 和运行 能耗分 析　

提供 了工具；以一台Ｎ Ｒ —型冷水机组为例 ，探　 Ａ ＴＩ
讨 其 在 上 海 、 北 京两 地 典 型 办 公 建 筑 中 的运 行 能　

（ ｅ ｔ ｕ ）ｐ ｃ ａ ｅ 　 ｓｎ 　ｈ 　 ａ ｏ 　 ｏ ｒ ｓ ｉｎ ｈ ａ　 ｍｐ ａ ｋ ｇ ｓｕ ｉ ｇ ｔ ｅ ｖ ｐ ｒｃ ｍｐ ｅ ｓｏ 　 ｐ

ｃｃｅＷ ａ ｒ ｈｌｎ ｈ ａｐ ｍｐ ａｋ ｇｓ ｏ　 ｄ ｓ ｉｌ ｙ ｌ， ｔ 　 ｉｉｇ（ｅｔ ｕ ）ｐ ｃａ ｅ ｆｒ ｕｔ ａ ｅＣ ｌ 　 　 ｉ ｎ ｒ 　
＆ ｃ ｍｍ ｅ ｃａ　 ｎ 　ｉ ｌｒａ ｐｌ ａ ｉｎ（ｏ ｉｉ ｏ ｎ ｏ 　 ｏ ｒ ｉｌａ ｄ ｓｍｉａ　ｐ ｉ ｔｏ ｓ ｌｃｔ ｐｉｉｎ ｃ 　

耗情况 ，说明其 模型的应用方法 。结果表 明， 由 　 于Ｎ Ｒ —型冷水机组的变工况和部分负荷性能优　 Ａ ＴＩ 异 ，且北京地区室外空气湿球温度长年低于上海 ， 　

ｄａ ）Ｊ． ｔｎ ａｄ ＆ Ｉｓｅｔ ｎｆｒ ＆ ＡＣ， ０ ６ ２ ： ｒｆ ［ Ｓａｄ ｒｓ ｎｐ ｃｉ 　 　 ｔ ］ ｏ ｏ Ｒ ． ０ ，（） ２ 　

１１． － ８） 　
［ １ ｒｄａ　 ｏ ｏ ｉ Ｈ ｗ ｒ　 Ｓ ａｉ ． 　 ｄ ｌ ｇｓ ｄ 　 １］Ｐｅ ｇＰ ｐ ｖｃ ｏ ａｄＮ． ｈｐｒ Ａ ｍｏ ｅｉ 　ｔ ｙ ｒ ， ｏ ｎ ｕ ｏ　　ｅｔ ｆｇ ｌ ｏ ｒｓｏ Ｊ＿ Ｈ Ｅ Ｔ ａ ｓｃｉｎ ｆ ｃｎｒ ｕ ａ ｃｍｐ ｅｓｒ［ ＡＳ ＲＡ 　 ｒｎ ａｔ ， ａ ｉ 　 ］ ｏ　

使得该机组在北京建筑 中使用时具有更佳的季节运　
行性 能 。 　
参考文献　 周 邦 宁 ． 调 用 离 心式 制 冷 机 的技 术 优 势 与 生命 力　 空 ［］ 制 冷 技术 ，１ ９ ，（） ０ ３ ． ｈ ｕ Ｂ ｎ ｎｎ ． Ｊ， ９ ７ １ ：３ — ５ （Ｚ ｏ 　 ａ ｇ ｉｇ　
Ｔｈ 　 ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ａ ｖ ｎ ａ ｅ ａ ｄ ｖ ｔ ｌｔ 　 ｆｃ ｎ ｒｆ ｇ ｌ ｅ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ 　 ｄ ａ ｔ ｇ 　 ｎ 　 ｉａ ｉ ｏ 　 ｅ ｔｉｕ ａ　 ｙ

１９ ，０ ｐ ｒ２ ： ２ — ３ ． ９ ８ １４（ａｔ ） １ １ １５ 　 　

［２ １ ］清华 大学Ｄ Ｓ 开发组 ． ｅＴ 建筑 环境系 统模拟 分析方法一　 Ｄ Ｓ Ｍ］ 北 京：中 国建筑 工业 出版 社， ０ ６ （ Ｓ 　 ｅ Ｔ［ ． ２ ０ ．Ｄｅ Ｔ
ｄ ｖ ｌ ｐ ｅ 　 ｅ ｍ　 ｆ Ｔｓ ｎ ｈ ａ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ 　Ｂｕ ｌ ｉ ｇ ｅ ｅ ｏ ｍ ｎｔｔ ａ ｏ 　 ｉ ｇ ｕ 　 ｉ ｅ ｓｔ ｙ ｉｄ ｎ 　

ｅｅｇ 　ｆｃｅｃ 　 ｃ ｏｏ 　 ｄａｐｉ ｔ ｎ Ｄ Ｓ ［ ． ｎｒ ｅ ｉ ｙｔ ｈ ｌｇ ａ 　 ｌ ａｉ － ｅ Ｔ Ｍ］ ｙ ｉ ｎ ｅｎ ｙ ｎ ｐ ｃ ｏ 　

Ｂ ｉｎ ： ｅ ｉｇ ｊ 　

ｃ ｉｅｓ ｓｄｉ　ｉｃｎ ｉｏ ｉｇｓｓ ｍｓ ］Ｒ ｆ ｇｒｔ ｎ ｈｌｒ ｕｅ　 ａ 　ｏ ｄｔ ｎｎ 　ｙｔ ［ ． ｅｒ ｅａｉ 　 ｌ 　 ｎ ｒ ｉ ｅ Ｊ ｉ ｏ

一

２ 一 　 ８



  本文关键词：双级离心式冷水机组的数学模型及其应用，由笔耕文化传播整理发布。