容积式压缩机冷水机组

ARI590-1992
容积式压缩机冷水机组1992

STANDARD for  CENTRIFUGAL AND ROTARY SCREW WATER-CHILLING PACKAGES  Standard 590
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1 目的
1.1 目的
　　本标准旨在对第4章所列举的型式的冷水机组确立:定义、分类、试验和标定方法，标准额定性能工况以及标准设备组成部件的规范。
　　1.1.1 本标准可以作为包括指定代理商、制造厂、销售商、安装单位、承包商和用户等工业界的指导。
1.2 本标准将随着工业技术进展而复审和修订。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2 范围
2.1 范围
　　本标准适用于第4章所列举的电动机驱动的冷水机组.本标准可适用于外部驱动制冷剂压缩机型式或封闭式制冷剂电动机----压缩机型式的所有机组.
2.2 本标准所涉及的冷水机组采用具有非连续级能量调节的容积式压缩机.
2.3 本标准不包括,也不拟包括诸如饮用水、牛奶等饮料的处理所必需的卫生条款.
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　3 定义
3.1 冷水机组
　　符合4.1.1分类的整体式或无冷凝器式,设计用于冷却水的一种工厂制造的组装件.这种机组专门设计成能利用制冷剂循环来除去水中的热量,并将此热量排放给冷却介质(通常为空气或水).制冷剂冷凝器可能是或可能不是该机组的组成部分.
3.2 热回收冷水机组
　　 符合4.1.2分类的设计用于冷却水并包括一台可回收热量的冷凝器的一种工厂制造的机组.在这种设备由一个以上组装件供应的情况下.各个分散的组装件应设计成能一起使用,且本标准所提出的标定要求应根据使用匹配组装件来规定.这种机组专门设计成能利用制冷剂循环来除去制冷剂中的热量,并将此热量排放给另一种用于加热的流体(空气或水).任何多余的热量可以排放给另一种介质,通常为空气或水.
3.3 净制冷量
　　 定义为水的质量流量乘以冷却器进出水比焓差的量,用BTU/H或TON(W或KW)表示.
3.4 净热回收量
　　定义为流体的质量流量乘以热回收冷凝器进出流体比焓差的量,用BTU/H(W)表示.
3.5 能效比
　　在任何一组给定额定性能工况下,净制冷量(BTU/H)除以机组(包括控制装置)总输入功率(W)而计算出的比值,用(BTU/H)/W表示.
　　3.5.1 标准能效比 在标准额定性能工况下得到的净制冷量除以总输入功率值而计算出的比值.(见表2)
3.6 综合部分负荷值(IPLY)
　　 按7.3所述的方法计算出的单一数值部分负荷效率指标.
3.7 热回收性能系数(COPHR)净热回收量(BTU/H)除以机组总输入功率(W换算成BTU/H,3.41*W=BTU/H)而计算出的比值.
3.8 "必须"或"应当""必须"或"应当"必须解释如下:
3.8.1 必须 如宣称执行本标准,则在规定条款中用到:"必须"或"不得"时,该条款是强制性的.
　　3.8.2 应当"应当"是用来指出这些条款不是强制性的,但作为好的方案是可取的.
3.9 风冷式冷凝器
　　 制冷系统的一种部件,通过将热量排给其传热表面上机械循环的空气,引起空气的温度升高来冷凝制冷剂蒸气.也可能发生制冷剂的过热降温和过冷.
3.10 压缩机排气饱和温度
　　 对应于压缩机排气侧制冷剂压力的饱和温度,在使用排气截止阀的情况下,通常在压缩机排气维修阀处或紧接其后测取(在两种情况下均在阀座的后面).
3.11 蒸发冷却式冷凝器
　　制冷系统的一种部件,通过将热量排给其他热表面上机械循环的水和空气的混合物,引起水蒸发和空气的比焓增加来冷凝制冷剂蒸气,也可能发生制冷剂的过热降温和过冷.
3.12 流体
　　定义为在水冷式冷凝器、热回收冷凝器或辅助设备(当采用时)中被加热的流体.
3.13 水冷却器
　　一种工厂制造的各种元件的组装件,水和制冷剂在其中处于传热关系,引起制冷剂蒸发而水被冷却.
3.14 冷吨
　　 等于12000BTU/H(3.516KW)
3.15 水冷式冷凝器
　　 一种传热装置,水和制冷剂在其中处于传热关系,引起制冷剂冷凝而水被加热.也可能发生制冷剂的过热降温和过冷.
3.16 水冷式热回收冷凝器
　　一种传热装置,水和制冷剂在其中处于传热关系,引起制冷剂冷凝而水被加热.也可能发生制冷剂的过热降温和过冷.这种冷凝器可能是一种独立式冷凝器,也可能是水冷式冷凝器的一部分.
3.17 风冷式热回收冷凝器
　　能冷凝制冷剂蒸气的一种传热装置,在冷凝热排给空气的过程中引起空气温度升高.也可能发生制冷剂的过热降温或过冷.这种冷凝器可能是一种独立式冷凝器,也可能是风冷式冷凝器的一部分.
3.18 污垢系数
　　 由于传热表面上聚集的污垢所造成的热阻.
3.18.1 现场污垢系数允许值  使用期间预期污垢的规定值.

4.1 分类

　　在本标准范围内容积式冷水机组(下面也称为冷却器机组)分类如下:

　　4.1.1 冷水机组
　　　　 A. 采用外部驱动或封闭式压缩机及下列冷凝器中的一种的整体式冷水机组:
　　　　　　 1.水冷式
　　　　　　 2.蒸发冷却式
　　　　　　 3.风冷式
　　 　　B.采用外部驱动或封闭式压缩机,同单独供应的冷凝器配套的无冷凝器式冷水机组.

　　4.1.2 热回收冷水机组

　　 　　A.采用外部驱动或封闭式压缩机及下列冷凝器中的一种或多种的冷水机组:
　　　　　　 1.水冷式
　　　　　　 2.蒸发冷却式
　　　　　　 3.风冷式


　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　5 设备

5.1 标准设备

表1列出了制造厂供应的组成一台定型冷水机组所需要的部件.

　　表1 冷水机组所需要的设备

　　注:1.是-----表示部件必须包括在机组内.
　　　 2.否-----表示不要求部件包括在机组内.
　　 　　　①对水冷式冷凝器不要求.
　　　　　 ②只对整体式机组.


　　　　　　　　　　　　　　　　　　　6 试验要求

　　6.1 试验要求 冷水机组额定性能的所有试验,均必须按照ASHRAE标准30--78<液体冷却机组试验方法>(美国供暖制冷空调工程师学会)所提出的试验程序进行.热回收量试验必须按照附录A所提出的试验程序进行.7 标定要求

7.1 公布额定性能

　　公布额定性能包括适用的标准额定性能,部分负荷额定性能和使用额定性能.此类额定性能必须根据用额定性能所规定的制冷剂对冷水机组进行的试验来确定.

　　7.1.1 公布额定性能必须附有下列资料:
　　　　 A.机械和电气说明
　　　　 B.冷凝器水侧和制冷剂侧设计工作压力,PSI(KPA)
　　　　 C.冷却器水侧和制冷剂侧设计工作压力,PSI(KPA)
　　　　 D.冷水机组外形尺寸,FT和IN(MM)
　　　　 E.冷水机组周围供取出和维修所有部件所需要的最小余隙空间,FT和IN(MM)
　　　　 F.主要接头型式和尺寸
　　　　 G.制冷剂运行充注量(整体式),LB(KG)
　　　　 H.运行重量,LB(KG)

　　7.1.2 标准额定性能工况 对于所有冷水机组,公布额定性能必须包括对应于表2所示适用的标准额定性能工况的标准额定性能,并明确标明为标准额定性能.对于热回收冷水机组,公布额定性能必须包括表2A所示的热回收标准额定性能工况,并明确标明为热回收标准额定性能.标准额定性能必须包括冷凝器和冷却器水侧表面的现场污垢系数允许值为0.00025H·FT²·^oF/(BTU/H)(0.000044M²·^oC/W).
　　 标准额定性能试验必须按铭牌额定电压和频率进行.对于标有两种铭牌额定电压的冷水机组,试验必须按两种电压进行,如果只公布一种标准额定性能,则试验必须按两种电压中的较低者进行.

　　表2 标准额定性能工况

7.2 标准额定性能 标准额定性能必须包括下列数据:

　　7.2.1 总则
　　　　 A.符合ANSI/ASHRAE 标准34--1992<制冷剂编号命名和安全类别>(美国供暖制冷空调工程师学
　　 会)的制冷剂编号
　　　　 B.净制冷量,(BTU/H)(W)
　　　　 C.压缩机输入功率,BHP或KW在适用时
　　　　 D.能效比(按3.5的定义),(BTU/H)/W(精确至0.1)
　　　　 E.7.1.2所规定的冷却器污垢系数
　　　　 F.冷水进出水温度,^oF(^oC)(如表2或表2A所规定),或出水温度和冷却范围,^oF(^oC)
　　　　 G.冷却器水压降,PSI或FT·H2O(KPA)

　　7.2.2 水冷式冷凝器机组(整体式)
　　　　 H.冷凝器水压降,PSI或FT·H2O(KPA)
　　　　 I.冷凝器进出水温度,^oF(^oC)(如表2所规定),或冷凝器进水或出水温度(如表2所规定)和通过
　　 冷凝器的水温升,^oF(^oC)
　　　　 J.冷凝器的水流量,GAL/MIN(L/S)
　　　　 K.7.1.2规定的污垢系数

　　7.2.3 风冷式冷凝器机组(整体式)
　　　　 L.进风干球温度,^oF(^oC)(如表2所规定)
　　　　 M.风机输入功率,KW

　　7.2.4 蒸发冷却式冷凝器机组(整体式)
　　　　 N.进风湿球温度,^oF(^oC)(如表2所规定)
　　　　 O.风机和泵的输入功率,KW

　　7.2.5 无冷凝器式机组(采风远置式冷凝器)
　　　　 P.压缩机排气饱和温度,^oF(^oC)(如表2所规定)
　　　　 Q.冷水机组进口液体制冷剂温度,^oF(^oC)(如表2所规定)
　　　　 R.冷凝器排热量要求,BTU/H(KW)

　　7.2.6 热回收冷凝器
　　　　 S.热回收量,BTU/H(W)
　　　　 T.热回收水压降,PSI或FT·H₂O(KPA)或热回收空气压降,IN·H₂O(PA)
　　　　 U.热回收冷凝器进出口空气或水的温度, ^oF(^oC)(如表2A所规定)
　　　　 V.热回收冷凝器空气流量,FT³/MIN(L/S)或热回收冷凝器水流量,GAL/MIN(L/S)
　　　　 W.污垢系数(如7.1.2所规定)(只对水冷式热回收冷凝器)
7.3 部分负荷额定性能

　　 部分负荷额定性能的目的是在运行工况范围内有利于提高部分负荷性能.

　　 以和7.2.1中B、C和D项相同的术语表示的净制冷量、输入功率和EER等部分负荷额定性能,必须根据100%、75%、50%和25%制冷量时的运行来提供.

　　 部分负荷额定性能可以用下列两种方式表示:
　　　　 A.基于7.3.1规定的工况的综合部分负荷值(IPLV)
　　　　 B.分散的部分负荷数据点

　　7.3.1 部分负荷运行工况 冷水机组的部分负荷性能,必须根据下列工况确定:
　　　　A.冷水出水温度保持恒定在44^oF(6.7^oC).
　　　　B.冷水机组蒸发器流量保持恒定在2.4(GAL/MIN)/全负荷TON(0.043L/S·KW).
　　　　C.冷凝器进入温度、冷凝器进风温度湿球温度或冷凝器排气饱和温度按表3的规定呈性变化。
　　　　D.冷凝器水流量保持恒定在全负荷额定值.
　　　　E.风冷式冷凝器可随着机组卸载或运行工况的变化而变化.
　　　　F.冷却器和冷凝器水侧污垢系数允许值保持恒定在全负荷额定值0.00025H·FT²·^oF/BTU的
　　 (0.000044M²·^oC/W)

　　7.3.2 具有两级或多级卸载的冷水机组 对于本标准所涉及的冷水机组,部分负荷值(IPLV)必须按下列计算:　
　　　　A.在7.3.1 规定的工况下按100%、75%、50%和25%负荷工况点确定KW/TON.
　　　　B.用下列公式计算IPLV

　　　　　　 IPLV=0.17A+0.39D+0.33C+0.11D

　　　　式中：A---100%负荷工况点时的EER;
　　　　　　　B---75%负荷工况点时的EER;
　　　　　　　C---50%负荷工况点时的EER;
　　　　　　　D---25%负荷工况点时的EER.

　　　　C.有关公式(1)的推导见附录B.加权系数是根据ATLAN TA 装有空气侧节能器的典型办公大楼确
　　定的.
　　　　D.IPLV 额定性能要求机组效率在表3规定的工况下,以100%,75%,50%和25%负荷工况点确定.如
　　果机组由于其制冷量调节级而不能精确地以75%、50%或25%制冷量运行,则机组可以在其它负荷工况
　　 点下运行,且75%、50%或25%制冷量时效率应当通过用直线段连接实际性能工况点绘制该效率和负
　　 荷百分数的关系曲线来确定.然后,可由该曲线确定75%、50%或25%负荷效率.不应当使用数据外推
　　 法.描绘数据必须用等于或小于要求额定性能工况点的冷水机组实际制冷量工况点.例如,实际最小
　　 制冷量为33%,则该曲线可用于确定50%制冷量工况点,而不是25%制冷量工况点.如果机组不能卸载
　　 至25%、50%或75%制冷量工况点,则机组应当按要求在根据表3对25%、50%或75%制冷量工况点规定
　　 的冷凝器进口工况下,以最小卸载级运行.然后,效率必须用下列公式确定:

　　　　 　　 EER=BTUH实测/(CD*W实测) (2)

　　　　式中：CD---考虑制冷量小于最小制冷量级的压缩机循环的递降系数 CD=-0.13*LF+1.13

　　　　系数LF应当用列公式计算:

　　　　　　　 LF=(负荷%)*(满负荷机组制冷量)/(部分负荷机组制冷量)

　　　　式中：(负荷%)---标准额定性能工况点,即75%、50%和25%.

　　 部分负荷机组制冷量是据以用上述方法确定标准额定性能工况点的实测或计算的机组制冷量.

　　表3 部分负荷额定性能时冷凝器进口工况

　　注:1.对于无冷凝器型式,制冷剂温度应低于排气饱和温度10^oF(5.6^oC).
　　　 2.所有部件或附件(风机,水泵等)的运转应由随机组供应的控制装置控制.
　　　 3.对水冷式机组,冷凝器水量应保持恒定大3.0GAL/MIN/全负荷TON(0.054L/S·KW),且污垢系数
　　 应保持恒定在0.00025H·FT²·^oF/(BTU/H)(0.000044M²·^oC/W).

　　计算示例 下面是IPLV计算的一个例子:

　　冷水机组性能数据

　　① 在负荷工况下机组可能达到的最小制冷量.
　　② 在25%负荷时,于冷凝器冷却介质进口工况下最小制冷量级时的性能.
　　　
　　用上述数据描绘出如图1所示的曲线,可以确定IPLV额定性能点:

　　2 由于机组不能卸载至25%制冷量,需要进行下列附加计算,以便用呼应注②所列的最制冷量数据点
确定点D.呼应注②是在25%制冷量冷凝器进口工况下,以最小制冷量级确定的.

　　 　　LF=(0.25)*(100)/41.0=0.61

　　　　 CD=-0.13*0.61+1.13=1.05

　　　　 EER=41.0*12000/(1.05*33.9*1000)=13.82

　　然后可用A,B,C和D效率计算IPLV如下:

　　　　 IPLV=0.17*13.0+0.39*13.8+0.33*14.3+0.11*13.8=13.8EER
7.4 使用额定性能

　　用额定性能给出非表2所示工况下的性能数据.对于整体式或无冷凝器式冷水机组,使用额定性能可以与标准额定性能相同的工况为基础,或者对于整体式冷水机组,也可以"冷凝温度"或"排气饱和温度"为基础,只要示出和清楚标明标准额定性能工况点即可.这种额定性能必须按整个试验目的清楚地规定相应的工况,且此类额定性能必须符合本标准的允差.

　　7.4.1 现场污垢系数允许值.公布使用额定性能时,必须包括使用7.1.2规定的污垢系数时的使用额定性能.在其他现场污垢系数允许值时的附加使用额定性能,或此额定性能的确定方法也可予以公布.

　　7.4.2 水流量 制造厂必须就在现场污垢系数允许值为0.00025H·FT²·^oF/(BTU/H)(0.000044M²·^oC/W)时推荐的最大水流量提供公布的资料.


7.5 由实验室试验数据确定清洁和污垢工况额定性能的方法

　　7.5.1 一系列试验必须按照ASHRAE标准30--78所提出的方法进行,以确定机组的性能.

　　7.5.2 冷却器水侧和冷凝器水侧或空气侧传热表面在试验之前应当清洗干净,试验反映出的污垢系数将假定为0.000H·FT²·^oF/(BTU/H)(0.00000M²·^oC/W).

　　7.5.3 为了在额定污垢工况下确定冷水机组的制冷量,应当采用7.5.4规定的程序确定冷却器或冷凝器水温的修正值.

　　7.5.4 在满负荷和部分负荷工况下模拟现场污垢系数允许值的方法.
　　　　7.5.4.1 按规定现场污垢系数允许值(FFSP),使用下列公式求出冷却器和/或冷凝器的对数平均
　　 温差(LMTD)

　　　　　　　 LMTD=R/LN(1+R/S) (1)

　　　　7.5.4.2 LMTD的推导:

　　　　　　　　LMTD=[(TS-TWE)-(TS-TWL)]/LN[(TS-TWE)/(TS-TWL)]
　　　　　　　　　　=(TWL-TWE)/LN{(TS-TWL)+(TWL-TWE)]/(TS-TWL)}

　　　　增量LMTD(ILMTD)用下列公式确定:

　　　　　　　ILMTD=FFSP(Q/A) (2)

　　　　7.5.4.3 模拟附加污垢系数需要的水温差TDα·TDα现可计算为：TDα=SSP-SE （3A）

　　　　　　　TDα=SSP-R/（EZ-1） （3B） Z=R/（LMTD-ILMTD）

　　　　式中：SSP---规定的小温差；
　　　　　　　SE---在清洁工况下试验的小温差。

　　　　然后将水温差TDSP加在冷凝器进水温度上或从冷却器出水温度减去该温差，以模拟附加污垢系
　　 数。
　　　　7.5.4.4 示例----冷凝器管内污垢(为清楚起见,只用U.S.标准单位)
　　　　　　 规定现场污垢系数允许值FFSP=0.00025H·FT2·^oF/BTU
　　 　　　　冷凝器负荷=2880000BTUH
　　　　　　 规定冷凝器出水温度TWL=95^oF
　　　　　　 规定冷凝器出水温度TWE=85^oF
　　　　　　 *管内表面积,AI=550FT2 *(因本例中污垢在管子内表面)

　　　　　　饱和冷凝温度TS=101^oF SSP=TS-TWT=101-95=6^oF R=TWT-TWE=95-85=10^oF

　　　　　　　　LMTD=R/LN(1+R/S)=10/LN(1+10/6)=10.2 (1)

　　　　　　　　 FFSP=0.00025

　　　　　　　　ILMTD=FFSP(Q/A)=0.00025(2880000/550)=1.31F (2)

　　　　　　　　 TDα=SSP-R/（EZ-1） （3B）

　　　　　　　　Z=R/LMTD-ILMTD=1.125 TDα=6.0-10/（E1.125-1）=6.0-4.8=1.2F

　　　　然后将试验用冷凝器进水温度提高1.2^oF,以模拟现场污垢系数允许值0.00025H·FT²·^oF/BTU.
　　 冷凝器进水温度将达85+1.2或86.2^oF.

　　　　7.5.4.5 符号和角标 7.5.4中公式所用的符号和角标如下:
　　　　　　A---总传热面积,FT2(M2)
　　　　　　A---AI管内污垢侧传热面积
　　　　　　A---AO 管外污垢侧传热面积
　　　　　　E---自然对数底
　　　　　　Q---总排热量,BTU/H(W)
　　　　　　R---水温范围=绝对值(TWI-TWE),^oF(^oC)
　　　　　　S---小温差=绝对值(TS=TWI),^oF(^oC)
　　　　　　T---温度,^oF(^oC)
　　　　　　FFSP---规定现场污垢系数允许值

　　　　　角标
　　　　　　α---附加污垢
　　　　　　E ----进入
　　　　　　C ---清洁
　　　　　　F ---污垢
　　　　　　I ---内
　　　　　　O ---外
　　　　　　L ---离开
　　　　　　S ---饱和蒸气
　　　　　　W ---水
　　　　　　SP ---规定


7.6 允差

　　7.6.1 允差 制冷量(TON)[KW},EER或热平衡的试验允差必须由下列公式确定.

　　 制冷量,EER或热平衡百分数允差=10.5-0.07*%FL+(1500/DTFL*%FL)
　　 　　 　　 　　 　　 　　 　　=10.5-0.07*%FL+(833*3/DTFL*%FL)

　　 (U.S.标准单位,DTFL用^oF表示) (SI单位,DTFL用^oC表示)

　　　　式中：FL----满负荷
　　　　 　　 DTFL----满负荷时进出水温差,^oF(^oC).

　　7.6.2 满负荷 为了符合本标准的规定,公布或报告的净制冷量必须是基于按本章条款获得的数据,且必须保证任意选择的并按本标准试验的任何成品机组的净制冷量不小于其100%额定制冷减去允差.
　　冷却器和冷凝器的水压降不得超过额定水压降的115%.
　　示例(满负荷):(为清楚起见,只用U.S.标准单位)额定满负荷性能
　　 额定制冷量=100TON
　　 额定功率=92.3KW
　　 冷却DTFL=10^oF
　　 EER=100*12000/92.31*1000=13.0

　　试验允差
　　允差=10.5-(0.07*100%)+1500/10*100%=10.5-7+1.5=5%
　　最小允许制冷量=(100-5)/100*100%=95TON
　　最小允许EER=(100-5)/100*13.0=12.35EER
　　在最小制冷量时最大功率=95*12000/12.35=92.30KW

　　7.6.3 部分负荷 在部分负荷时EER的允差必须是按7.6.1确定的允差.

　　示例(部分负荷):(为清楚起见,只用U.S.标准单位)额定部分负荷性能

　　在69.5%额定制冷量时功率=59.6KW
　　69.5%额定制冷量=69.5TON
　　冷却DTFL=10.0^oF EER=69.5*12000/59.6*1000=14.0

　　试验允差
　　允差=10.5-(0.07*69.5%)+1500/10*69.5%=10.5-4.86+2.16=7.8%
　　最小允许EER=(100-7.8)/100*14.0=12.91EER

　　7.6.4 IPLV和APLV允差.IPLV和APLV的允差必须由下列公式确定.

　　允差(%)=6.5+35/DTFL (DTFL用^oF表示)
　　　　　 =6.5+19.4/DTFL (DTFL用^oC表示)
　　DTFL 按7.6.1的规定
　　 按有关部分负荷工况计算的单值性IPLV不得小于额定IPLV减去允差.



　　　　　　　　　　　　　　　　　8 标志与铭牌数据

8.1 铭牌

　　 每台机组上所附的铭牌必须至小提供下列资料:
　　　　A.制造厂厂名和所在地
　　　　B.能完整标志的机组型号
　　　　C.制冷剂编号(按照ANSI/ASHRAE 标准确 34--1992<制冷剂编号命名和安全类别>)
　　　　D.电压,相数和频率


8.2 其它标志

　　 其它标志至少包括:
　　　　A.机组示意图和连接图
　　　　B.电路保护装置最大尺寸
　　　　C.电路最小容量


　　　　　　　　　　　　　　　　　　9 自愿遵守

9.1 遵守

　　遵守本标准是自愿的,但不完全符合本标准全部要求的产品和设备,虽属本标准的"目的"(第1章)和"范围"(第2章),亦不得宣称或示意遵守本标准.