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机房空调全年能效比(AEER)评价指标探讨

发表日期:2018/5/25 14:49:17 来源:《制冷与空调》 评论 总点击量:

1 全年能效比(AEER)评价指标介绍


随着我国标准化建设的日益完善,标准的制定也愈加重视设备的正常使用状态,根据GB/T 19413—2010《计算机和数据处理机房用单元式空气调节机》,保持室内干球温度24 ℃,湿球温度17 ℃,采用不同的室外干球温度(35 ℃、25 ℃、15 ℃、5 ℃和-5 ℃)测得EERa~EERe,根据不同城市的气温分布,通过加权平均的方法测得全年综合能效比,进行机房空调耗能评价。相对于EER评价,更具有科学性和准确性。

式(1)中:AEER 为机房空调的全年能效比;EERa、EERb、EERc、EERd和EERe为机房空调在A、B、C、D和E工况下的能效比;Ta、Tb、Tc、Td和Te分别为A、B、C、D和E工况下的温度分布系数。

笔者从近一年的试验中,选取6台机房空调样本进行分析。进行样本的AEER 计算时,气温分布采用GB/T 19413—2010中北京的气象分布系数。结果如表1所示。

从表1可以发现,随着气温的降低,机房空调的能效比呈现显著增加的趋势。这是由于室外环境温度的降低,使得冷凝器的换热效果显著增加,使得机房空调的换热量提升,提高了机房空调能效。并且对于部分空调,采用的是变频风机,环境温度降低时,总耗电量降低,使得机房空调的能效比提升。

笔者发现对于AEER 评价和EER 评价存在明显差异。以室外环境温度35 ℃,机房空调的能效比EER 为节能评价指标时,样品的节能性能排序为1、2、3、4、5和6。而以机房空调全年能效比AEER 为评价指标时,机房空调的节能性能排序为5、4、2、6、1和3。特别的,在室外环境温度35℃时样本1的能效比EERa要显著高于样本6的,而样本1的全年能效比AEER 却小于样本6的。

对于用户,如果根据GB/T 19413—2003会更倾向于使用样本1,而如果根据GB/T 19413—2010会更倾向于采用样本6。因此,国家标准的更新使得评价指标能够更加完善地描述产品性能。从机房空调用户的反映来看,GB/T 19413—2010采用全年能效比AEER 作为评价指标,的确能够更加准确反映机房空调的性能。

2 机房空调不同使用地点对机房空调AEER 评价的影响

对于第三方检测机构,为了考虑试验数据的公平公正,在测试产品不做特殊说明时,通常采用北京的温度分布系数进行AEER 计算。但是机房空调的实际使用地点的温度系数与北京可能并不相似,或者差距较大。以样本2和样本5为例,分别采用北京、南京和广州的温度分布系数,计算机房空调的AEER,结果见表2。

从表2可以看出,采用北京的温度分布系数计算出来的样本2的AEER 为4.19,小于样本5的;采用广东温度分布系数计算出来的样本2的AEER 为4.38,大于样本5的。以上说明,机房空调的全年能效比的优劣,不只与机组自身的性能有关,同时与机房空调的使用地点密切相关。

在目前的机房空调采购和使用过程中,很少有用户提出根据不同的温度分布系数采购,而这种不考虑机房空调使用地理位置的采购方式,无法使机房空调的节能性能得到充分的发挥。因此,对于机房空调的用户来说,应根据机房空调所在的地理位置,选择合适的温度分布系数。特别是大规模集中采购时,对于不同厂家的空调产品,不能一概而论,应判断每种型号的空调适合何种气象条件,在后续的安装过程中,因地制宜,选择合适的机房空调产品。而对于机房空调生产厂家来说,可以针对用户需要,通过调整机房空调冷凝器的面积,生产南方机型或北方机型。

3基于机房空调制冷量及机房热负荷的全年能效比评价指标

机房空调制冷量会随着室外环境温度的变化而变化,与此同时室外环境温度的不同会导致机房的热负荷变化。机房空调制冷量的变化,对于不同的机房空调,变化量会有差别,是一个相对独立的指标。机房空调的热负荷会由于机房面积不同、墙壁保温差异等而存在显著不同。这些指标在国标中很难定量处理。而对于用户,可以根据所使用的机房空调的具体性能、机房设计的结构条件进行修正,提出针对此机房空调AEER 的修正公式。

3.1 机房空调制冷量对机房空调全年能效比的影响

以样本3为例,分析由于环境温度变化导致的机房空调制冷量的变化,对机房空调全年能效比造成的影响。样本3为一台配置定频风冷式机房空调,表3所示为样本3在不同环境温度下的制冷量和能效比。

从表3可以看出,对于定频风冷式机房空调,随着环境温度的降低,机房空调的制冷量呈现明显增大的趋势。为保证获得相同的制冷量,压缩机通常采用间歇运行的方式,这使得机房空调在冬季的实际运行时间减少,因此笔者定义运行时长修正系数——Q/Qn(其中,Q为机房空调名义工况下的制冷量,Qn为机房空调在不同工况下的实测制冷量)。

3.2机房热负荷变化对机房空调全年能效比的影响

同样的,随着环境温度的不断降低,机房空调的热负荷呈现下降的趋势,使得机房空调的实际运行时间进一步缩短,提出热负荷修正系数:k——机房空调热负荷占比(以室外环境温度35 ℃,负荷为100%为准)。

基于上述分析,笔者提出一种新的考虑到环境温度变化导致机房空调制冷量变化及机房空调热负荷变化的全年综合性能系数NAEER。


式(2)、式(3)中:b、c、d 和e 为机房负荷占比(以室外环境温度35 ℃,负荷为100%);Qb、Qc、Qd和Qe分别为机房空调在B、C、D和E工况下的实测制冷量。

依据式(3),可以根据机房的热负荷,进行不同的全年综合能效评价,选择合适的机房空调。

4 结论

随着我国通信事业的快速发展,机房空调的能耗将成为通信企业不可忽视的成本,而如何利用机房空调AEER 指标进行空调采购尤为重要。首先,在机房空调名义制冷量满足的情况下,对于EER 相同或者相近的空调,企业应该选择全年能效比更大的产品;其次,企业应该根据机房所在的地理位置的差异,按照当地的气温分布,选择相应的全年能效比加权数进行选型;最后,在能够进行热负荷估算的情况下,企业可以根据机房的热负荷,设定更为准确的加权数,进行全年能效比的计算,从而进行选型。

稿件选自《制冷与空调》2018年4月刊,作者:刘宇轩 陆婷婷 戎晔 王鲁平 李同彪 李亚运;未经许可,不得转载



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