双工况制冷机

元件定义

该元件指双工况电压缩制冷机的设备设施，双工况电压缩制冷机组是既能制冷又能制冰的制冷机组。
双工况电压缩制冷机一般跟水蓄冷或冰蓄冷设备一起，组成蓄冰（水）空调系统，即是在电力负荷很低的夜间用电低谷期，采用电制冷机制冷，将冷量以冰的形式贮存起来，在电力负荷较高的白天，把储存的冷量释放出来，以满足建筑物空调负荷需要的空调系统。蓄能技术是转移高峰电力、开发低谷用电，优化资源配置，保护生态环境的一项重要技术措施。冰（水）蓄能技术在大型商场、办公楼、商住楼、宾馆、饭店、娱乐场所、体育场馆、金融大楼、医院、学校等场所得到了广泛的应用，效果显著，有着广阔的发展前景。
对不同种类的双工况电压缩制冷机来说，都是通过消耗电能来供冷，并未对不同类型的制冷机进行建模，而是采用无制冷/制冰的通用模型，其数学模型如下：

典型工况的满载时：

$$P_r*cop = Q_r$$

式中：$P_r$是典型工况的满载用电功率（$\mathrm{kW}$），$cop$是性能系数，$Q_r$是典型制冷功率（$\mathrm{kW}$）。

其他工况的满载时：

$$Q_r*r_c = Q_{rc}$$

式中：$Q_r$是典型工况的满载制冷功率（$\mathrm{kW}$），$r_c$是为制冷功率比，实际制冷功率/典型制冷功率，$Q_{rc}$是实际工况的满载制冷功率（$\mathrm{kW}$）。

$$P_{rc} = r_{cop}\tfrac{Q_{rc} P_r}{Q_r}$$

式中：$P_r$是典型工况的满载耗电功率（$\mathrm{kW}$），$r_{cop}$是为COP比，实际工况的 COP/ 典型工况下的 COP，$P_{rc}$是实际工况的满载耗电功率（$\rm{kW}$）。

非满载工况下，用电功率跟负载率有关：

$$P_r*r_{pl} = P$$

式中：$P_r$是典型工况的满载用电功率（$\mathrm{kW}$），$r_{pl}$是负载率 PLR （part load ratio），$P$是实际工况用电功率（$\mathrm{kW}$）。

冷却水系统模型：

$$T_{cool,in} = max (T_{wet} + 2.5, 15)$$

$T_{cool,in}$为冷却水进口温度，$T_{wet}$为湿球温度，冷却水进口温度取 15 ° C 和 湿球温度 + 2.5 ° C 的较大值，即冷却水进口温度最低为 15 $^{\circ}$C。

双工况电压缩制冷机

设备运行模式

双工况制冷机跟蓄冰设备组成的蓄冰（水）空调系统，一般用于没有夜间冷负荷或其他基础负荷的情况，其运行模式一般有以下四种：

1. 双工况制冷机蓄冰：:在夜间电价低的时段，冷水主机运行提供低温液体，将贮冰装置中的水凝结成冰。
2. 双工况制冷机供冷：在一些特别时段，特别是过渡季节时建筑物负荷比较低，冷却水温度也比较低，可以不用蓄冰，直接用冷水机组供冷，此时由于冷却水温很低，冷水主机的效率非常高，从而达到更好的节能效果。
3. 融冰供冷：在建筑物负荷比较低，电价较高的时段，可在冷水主机停机的情况下，仅以融冰来满足供冷的需求。
4. 制冷 + 融冰 联合供冷：在建筑物负荷比较高，融冰量不能满足供冷需求的情况下，开启冷水主机，与融冰一起满足供冷需求

提示

1. 由于制冰和制冷的过程温度区间不一样，实际没有同时制冷和制冰的运行模式。
2. 由于蓄冰设备的进出口阀门一般不能同时打开，实际没有同时制冷和融冰的运行模式。

在工程实际应用中，双工况制冷机、单工况制冷机跟蓄冰设备组成的蓄冰（水）空调系统，由于其运行效率高，经济效益好，工况适应能力强，单双工况蓄冷系统用更加广泛。其中，单工况制冷机也叫基载主机，其 COP 相比双工况制冷机更高，但其制冷能力相比双工况制冷机低，一般承载基础负荷，如夜间负荷，或其他基础供冷需求。而双工况制冷机则主要在负荷较大、夜间低电价需要制冰时使用。对于单双工况蓄冷系统，一般有如下 8 种运行模式: 其运行模式一般有以下四种：

1. 夜间单蓄冰模式:在夜间电价低的时段，冷水主机运行提供低温液体，将贮冰装置中的水凝结成冰。
2. 单融冰供冷模式:在建筑物负荷比较低，电价较高的时段，可在冷水主机停机的情况下，仅以融冰来满足供冷的需求。
3. 双工况冷水主机制冷和融冰同时供冷模式:在建筑物负荷高，融冰量不能满足供冷需求的情况下，基载主机制冷量不够时，开启冷水主机，与融冰一起满足供冷需求。
4. 基载主机制冷与融冰供冷模式:在一些特别时段中，如建筑物负荷比较高，融冰量不能满足供冷需求的情况下，开启基载主机，与融冰一起满足供冷需求。
5. 基载主机单供冷模式:在一些特别时段，特别是过渡季节。建筑物负荷比较低，冷却水温度也比较低，可以不用蓄冰，直接用基载主机供冷，此时由于冷却水温很低，冷水主机的效率非常高，从而达到更好的节能效果。
6. 边蓄冰边供冷模式:在夜间蓄冰的时段，建筑物仍有供冷需求，这时运行单工况基载主机来满足冷负荷需求。
7. 双工况主机单供冷模式:在一些特别时段，如建筑物负荷比较高，可能会直接用双工况主机供冷，该模式应用较少。
8. 基载主机，双工况主机与融冰一起联合供冷:在负荷非常高，且功能比较复杂的建筑物，有时也会需要基载主机，双工况主机与融冰一起联合供冷才能满足需求，该模式应用较少。

元件说明

属性

CloudPSS 元件包含统一的属性选项，其配置方法详见 参数卡 页面。

参数

设备参数

参数名	键值 (key)	单位	备注	类型	描述
生产厂商	manufacturer		生产厂商	文本	生产厂商
设备型号	equipType		设备型号	文本	设备型号
冷热比	CoolHeaEff		冷热比	实数	冷热比一般小于1，在 0.7-1 之间
额定制冷功率	RateCoolingPow	kW	额定制冷功率	实数	额定制冷功率，在制冷模式录入
额定COP	RateCOP		额定COP	实数	额定性能系数，在制冷模式录入
性能曲线1	PerData1		性能曲线1	表格	性能曲线 1 表征额定工况的典型性能特性曲线，包含冷冻水供应温度（° C），即冷水供应温度，出口温度：ChilledWaterSupplyTemperature; 冷却水供应温度（° C） ：CoolingWaterSupplyTemperature; 制冷功率比，为实际制冷功率/额定制冷功率：CoolingPowerRatio;COP比，为实际COP/额定COP:COP ，在制冷模式录入
性能曲线2	PerData2		性能曲线2	表格	性能曲线 2 表征不同负载率下的典型用能性能特性曲线，包含负载率和耗电功率比，二者数字较为接近。负载率为实际制冷功率/额定制冷功率：loadFactor； 耗电功率比，为实际耗电功率/额定耗电功率:PowerConsumptionRatio ，在制冷模式录入
额定制冰功率	RateCoolingPowIce	kW	额定制冰功率	实数	额定制冰功率，在制冰模式录入
额定COP	RateCOPIce		额定COP	实数	额定制冰性能系数，在制冰模式录入
性能曲线1	PerData1Ice		性能曲线1	表格	性能曲线 1 表征额定工况的典型性能特性曲线，包含冷冻水供应温度（° C），即冷水供应温度，出口温度：ChilledWaterSupplyTemperature; 冷却水供应温度（° C） ：CoolingWaterSupplyTemperature; 制冷功率比，为实际制冷功率/额定制冷功率：CoolingPowerRatio;COP比，为实际COP/额定COP:COP ，在制冰模式录入
性能曲线2	PerData2Ice		性能曲线2	表格	性能曲线 2 表征不同负载率下的典型用能性能特性曲线，包含负载率和耗电功率比，二者数字较为接近。负载率为实际制冷功率/额定制冷功率：loadFactor； 耗电功率比，为实际耗电功率/额定耗电功率:PowerConsumptionRatio ，在制冰模式录入
采购成本	PurchaseCost	万元/台	采购成本	实数	设备采购成本
固定运维成本	FixedOMCost	万元/年	固定运维成本	实数	设备固定运维成本
可变运维成本	VariableOMCost	元/kWh	可变运维成本	实数	设备可变运维成本

典型设备参数

双工况制冷机组成的冰蓄冷系统一般白天制冷夜间制冰。由于制冰模式下机组的运行工况相对于常规制冷有极大不同，故冷量会产生较大的衰减，即制冰COP低于制冷COP。如典型的 YORK 约克的双工况制冷机参数如下：

设备型号	工况	冷吨TR	制冷功率kW	耗电功率kW	COP	满载耗电指标 kW/TR
YEWS215BA50E	制冷	205	721	123.2	5.85	0.60
	制冰	129	454	101.6	4.47	0.79
YEWS260BA50E	制冷	255	897	164.0	5.47	0.64
	制冰	161	567	150.4	3.77	0.93
YEWS300BA50E	制冷	295	1037	181.0	5.73	0.61
	制冰	179	629	159.6	3.94	0.89
YEWS340BA50E	制冷	338	1189	205.7	5.78	0.61
	制冰	205	721	181.2	3.98	0.88
YEWS375BA50E	制冷	373	1311	228.0	5.75	0.61
	制冰	226	795	200.8	3.96	0.89
YEWS415BA50E	制冷	413	1451	248.0	5.85	0.60
	制冰	250	880	218.4	4.03	0.87

双工况制冷机有制冷模式和制冰模式两种，特性参数有满载工况性能曲线和不同负载率的性能曲线，两种模式的性能参数有所差异。以制冷模式为例，以下为典型特性曲线：
额定（满载）工况的典型性能特性曲线如下：

冷冻水供应温度（° C）	冷却水供应温度（° C）	制冷功率比	COP比
5	16	1.0403	1.3348
5	20	1.0161	1.1843
5	25	0.9859	1.0742
5	30	0.9556	0.9596
5	35	0.9253	0.8629
5	40	0.8951	0.7775
6	16	1.0623	1.3573
6	20	1.0381	1.2292
6	25	1.0081	1.0944
6	30	0.9778	0.9798
6	35	0.9475	0.8809
6	40	0.9175	0.7978
7	16	1.0843	1.382
7	20	1.0601	1.2517
7	25	1.0301	1.1169
7	30	1	1
7	35	0.9699	0.9011
7	40	0.9397	0.8157
8	16	1.1061	1.4045

不同负载率下的典型用能性能特性曲线如下：

负载率	耗电功率比
0.0	0.0000
0.25	0.2497
0.5	0.4956
0.75	0.6902
1.0	1.0000

基础参数

参数名	键值 (key)	单位	备注	类型	描述
元件名称	CompName		元件名称	文本	元件名称
元件类型	CompType		选择元件类型	选择	选择交流元件时为交流电，选择直流元件时为直流电

外界环境

参数名	键值 (key)	单位	备注	类型	描述
冷冻水供应温度	ChilledWaterTemperature	° C	冷冻水供应温度	实数	冷冻水出口温度，即制冷机组的供冷出口温度；分别录入双工况制冷机组在制冷模式和制冰模式两种模式下夏季和过渡季的供冷出口温度，平台默认冬季不供冷，一般制冷模式冷冻水出口温度为3-10 ° C，制冰模式冷冻水出口温度为-10-0 ° C

规划参数

在规划参数中编辑设备的仿真边界条件，主要包含运行方式和运行策略曲线。

参数名	键值 (key)	单位	备注	类型	描述
待选设备类型	DeviceSelection		从设备库中选择设备类型	选择	选择数据管理模块录入的设备型号，将自动绑定为对应设备在数据管理模块中录入的厂家、产品型号、额定运行参数等。
最小供冷容量配置	MinCoolCapacity	kW	设备的最小供冷容量配置	实数	仅当待选设备类型选择数据管理模块输入的设备后生效。
最大供冷容量配置	MaxCoolCapacity	kW	设备的最大供冷容量配置	实数	仅当待选设备类型选择数据管理模块输入的设备后生效。

引脚

引脚用于将元件与其他电设备连接，支持线连接和信号名的连接方式。

引脚的名称、键值、维度、定义描述的详细说明如下表所示。

引脚名	键值 (key)	维度	描述
直流电接口	DC	1×1	可以在引脚处输入相同的字符使得元件与其他元件相连，当基础参数元件类型项是直流元件时，键名为DC
交流电接口	AC	1×1	可以在引脚处输入相同的字符使得元件与其他元件相连，当基础参数元件类型项是交流元件时，键名为AC
热接口	heatPort	1×1	可以在引脚处输入相同的字符使得设备与其他电元件相连

常见问题

元件模型是否具有代表性？

IESLab 平台的设备主要关注能量流的变化和转换过程，主要建立能量转换的通用简化模型。暂未按照其子特征建立详细的子类模型。。

双工况电压缩制冷机的交直流元件有什么区别？

选择交流时为交流电，选择直流时为直流电

注意，交流元件和直流元件不能直接相连。

双工况电压缩制冷机是否支持设置仿真运行策略？

IESLab 规划优化平台暂不支持录入仿真策略，按照既定仿真策略运行，设备运行策略均由系统优化得到。

双工况电压缩制冷机的冷却水温度在特性曲线之外如何处理？

特性曲线需要录入正常工况常见的温度区间，同时拓扑模块中，元件参数的冷却水温度也应设置在特性曲线中，一般认为，超出特性曲线温度区间的工况非正常，平台也有类似插值外推机制处理该异常情况，不建议在异常工况进行规划计算。