简介： 本文提出在机平均使用寿命中运行电费远大于机初投资的观点，讨论机的制冷效率对年运行费用的影响，在简介和初评IPLV、NPLV，分析多台机组并联运行规律和机部分负荷下运行效率基础上, 提出一种评估机组常年运行电费的方法，并举例说明高效率的机节能效果显著。因此在选择机时，不仅比较机售价，更应比较机的制冷效率和运行电费。
关键字：机 制冷效率 运行电费 部分负荷
在销售和购买机的过程中，商家和用户十分重视比较机的价格（初投资），却忽略机的运行费用巨大这一事实：以机的平均寿命25年计，在对机的所有投资中，初投资约占8.3%，运行费用约占91.4%，制冷剂添加费约占0.3%，故我们更应关注机的运行效率。比如若选用高效的水冷机组，其在25年平均寿命中节省的运行电费（与一般效率同类机组比较）可能接近机组初投资，相当于白送百万元的机。果真如此吗？
分析机的运行费用需了解机的运行规律和制冷效率。由于以空调系统满负荷为前提来选择机的容量，而机绝大部份时间在部分负荷下运行，因此评价机的制冷效率不能仅参考机满负荷下的制冷效率，还需要比较机在部分负荷工况下的制冷效率。目前常用的二个指标有IPLV和NPLV。
2 IPLV，NPLV的定义及由来IPLV（ARI标准工况下综合部分负荷效率）与NPLV（非ARI标准工况下综合部分负荷效率）是ARI（美国空调制冷学会）运用概率统计的方法，借助于大型计算机，对全美有代表性的29个城市的气象数据、各类建筑物冷负荷、机的不同运行时间，进行综合分析和加权平均处理，得出机的运行时间百分比与机的负荷之间的关系，共有四种模式（见ARI550/590-98标准，白皮书）。ARI根据此四种模式制定一个针对机产品单机性能的评价标准，即单机IPLV或NPLV方程（综合模式）：
IPLV=1/（0.01/A+0.42/B+0.45/C+0.12/D） 其中：
机效率
对应负荷
冷却水进水温度
对应机负荷
机负荷
运行时间百分比
对应机负荷
A
85F / 29.4ºC
100%
0.01
B
75F / 23.8ºC
75%
0.42
C
65F / 18.3ºC
50%
0.45
D
65F / 18.3ºC
25%
0.12
NPLV公式与IPLV公式一样，仅NPLV公式中冷却水最高进水温度为实际应用中任一温度，并且机100%与50%负荷（对应冷却水65F进水温度）之间, 机负荷与冷却水进水温度呈线性关系；机50%与0负荷之间, 冷却水进水温度恒为65F。
上述NPLV、IPLV公式说明：ARI定义当冷却水进水温度低于65F时，机不开；即通过大量低温室外新风带走空调系统冷负荷，或使用热交换器代替机。
根据上述介绍，我们看出NPLV、IPLV公式不能直接应用到我国空调系统中评价机效率。原因如下：
1) 美国气象数据不能代表我国特定工程所在地区的气象
2) 建筑物类型及冷负荷的来源因工程而异
3) 机的运行时间差异较大
4) 当冷却水进水温度低于65F时，某些工程仍需开机
5) 实际工程中绝大多数（85%以上）多台机组并联运行，与ARI假设单台机组承担空调系统负荷情况大相径庭。
上述差异均导致NPLV、IPLV公式中与机负荷相对应的机行时间百分比不同，尤其是第5条的影响。因此有必要讨论多台机组并联运行规律。
3 多台制冷机组并联运行规律分析请看不同组合的多台机组运行时，单机负荷与机组负荷（空调系统负荷）的关系。（见表1、图1）
表1 单机负荷与机组负荷对比
总负荷
1200 ton
0
200
300
400
600
800
900
1200
方案1
1200 ton
0
200
300
400
600
800
900
1200
600 ton
0
200
300
400
600
400
450
600
方案2
600 ton
0
0
0
0
0
400
450
600
400 ton
0
200
300
400
0
0
300
400
方案3
800 ton
0
0
0
0
600
800
600
800
400 ton
0
200
300
400
300
400
300
400
方案4
400 ton
0
0
0
0
300
400
300
400
400 ton
0
0
0
0
0
0
300
400
图1单机负荷与机组负荷对比
上述图表表明：
1) 采用多台机的项目，单机在高负荷区( 100%-75%)运行的时间百分比随台数增加而急增，远超过用一台机提供全额冷负荷的情况。
2) 制冷量均等的单机负荷与机组负荷（空调系统负荷）关系如下：
Y=N/j *X ( j=1,2, ..N) ；( j-1/N< X < j/N )
Y — 单机负荷；X— 机组负荷；N— 单机数量
3) 单机制冷量以1,2,4 .., 2N 倍分配而产生的组合，其单机在高负荷区间运行的时间百分比最大
4) 在实际运行中，机单机制冷量差别小于3倍且多台单机制冷量相同。因为考虑到机单机制冷量范围的限制和机互换、备用，不同制冷量机的成本、占地面积。
5) ARI推出的适用于单一机组制冷的NPLV、IPLV公式推广到多台机组制冷时，式中A、B、C、D的权重（运行时间百分比）将向高负荷区偏移，偏移程度与机台数、单机制冷量分配有关。（见图2）
图2 单机负荷与机组负荷的差异
上述对比图表明：采用2-3台机的常规项目中，单机在50%负荷以上区间运行的时间百分比超过87.2%
上海某项目使用三台机(一台300 ton,二台600ton)，单机累计运行16734小时，其中在50%负荷以上区间运行的时间为15395小时，时间百分比为92%
上述对多台机组运行规律的分析表明：只需要比较各品牌机在50%负荷以上时的效率，就能评估机在不同空调系统中的节能效果。
4 制冷机组部分负荷下运行效率的分析比较
比较机在部分负荷下运行效率时，有下列有趣现象：
1) 冷却水进水温度不变时，负荷越高，机运行效率越高，在100%附近时机运行效率最高（见图3）。
图3 机运行效率比较（冷却水进水温度不变）
这就是用多台机组代替单一机组运行时可节能的原因：因为在同一时刻，冷却水进水温度对于任一台机组相同，多台机组中的单机负荷大于单一机组运行负荷，故单机的运行效率高，节能。
2)冷却水进水温度与空调系统负荷同步变化时（受太阳得热影响），机运行效率在65%-75%区间内效率最高（见图4）。
图4机运行效率比较（冷却水进水温度变化）
这是因为在水温度不变情况下，冷却水进水温度降低后，减小了冷凝器与蒸发器中制冷剂的压差，机运行效率提高，相当于增加了散热面积。
3) 与多台机组代替单一机组运行的节能措施相比，冷却水进水温度降低对机运行效率提高影响较大。在实际工程中，冷却水进水温度与空调系统负荷变化趋势相同。
4) 空调系统负荷变化大时，通过加减机来节能。客观上冷却水进水温度降低对机运行效率提高有利，主观上提高水出水温度，也可提高机运行效率（空调系统负荷减小，允许提高水出水温度）。但是物极必反，冷却水进水温度与水出水温度温差减小过度，对离心机而言会发生喘振。
5 机寿命周期内的运行费用分析比较了解了机组（含多台）的运行规律和部分负荷下运行效率，我们可以抓住本质，比较不同品牌机在正常寿命中的运行费用。
虽然特定工程所处的地理环境不同、建筑物类型不同、冷负荷来源不同、机的台数和运行时间不同，
