理论与实践： 冷水机组IPLV指标应用分析
目前国内对于IPLV指标的理解仍存在一定的差异，进而对其适用性甚至是合理性提出了一些质疑，因此，有必要对我国的IPLV指标的特点和含义、适用范围及如何应用进行分析和明确，为IPLV指标的实际应用提供参考和指导。
1 冷水机组IPLV指标应用现状
IPLV最早由美国空调供热制冷协会(AHRI，原为ARI，2008年更名)在ARI 550/590-1992标准中提出，1998年进行了修订并沿用至今。该标准的最新版ANSI/AHRI Standard 550/590( I-P) -2011(Standard for Performan,ce Ratin,g of Water--Chillin,gand Heat Pump Water-lleating Packages Usin,g theVapor Com,pression, Cycle）的附录D仍保留了IPLV的起源说明文件。
IPLV的提出弥补了当时只有一个满负荷性能评价指标COP的不足，为冷水机组部分负荷特性的评价提供了一个统一的基准和平台，敦促冷水机组生产厂商重视冷水机组部分负荷性能的改善，有效促进了冷水机组实际性能水平的提升。
根据文献[2]的研究内容显示，自从AHRI提出IPLV指标后，冷水机组制造商纷纷采用该方法来测试冷水机组部分负荷性能并进行IPLV指标认证，IPLV指标的引入促进了美国冷水机组市场的转变。可见，冷水机组综合部分负荷性能测试评价方法已经不再仅仅是IPLV指标建立初期假设性的建议了，而是一个实际的评价冷水机组部分负荷特性的指标了。
在美国提出IPLV之后，世界各国纷纷开展了IPLV指标在本国的适用性研究，相继研究制定了本国的IPLV指标及计算公式。IPLV在我国首次提出是在GB 50189-2005《公共建筑节能建筑标准》（以下简称2005版《公建标准》）中，2005版《公建标准》提出了适用于我国的水冷冷水机组IPLV指标计算公式及相应的测试条件。此后，我国的冷水机组产品标准GB/T 18430. 1-2007将IPLV纳入其中，进一步明确了IPLV公式中冷水机组4个特定部分负荷性能系数的测试工况要求，并增加了风冷冷水机组的相应部分负荷测试工况要求。目前，2005版《公建标准》完成了修订，并已发布GB 50189-2015《公共建筑节能建筑标准》（以下简称新版《公建标准》），新版《公建标准》对原IPLV计算公式进行了改进和修订，使新的IPLV公式更能反应我国冷水机组的平均运行情况。
表1为当前各国或地区的冷水机组评价指标及IPLV指标计算公式中4个特定部分负荷对应的权重，相应的各部分负荷工况性能系数测试条件根据各国／地区标准要求而定。表1中加拿大和澳大利亚冷水机组产品测试标准是直接采用AHRI550/590，故其IPLV公式与美国的IPLV公式相同。
可见，目前已有越来越多的国家或地区将IPLV指标纳入到相关标准中对冷水机组的部分负荷能效提出相应的要求，IPLV指标已得到广泛认可。
2 IPLV指标含义、工况及适用范围
2.1 IPLV指标的特点和含义
1)兼顾不同气候区不同类型公共建筑的特点
2005版《公建标准》中IPLV的计算公式，由于受当时条件的限制，只考虑了2003年我国各气候区总的新建建筑分布情况，即以严寒、寒冷、夏热冬冷和夏热冬暖4个气候区当年建成的总建筑面积为权重系数，没有考虑各类公共建筑的实际分布情况；另一方面，当时IPLV公式的计算选用的负荷类型主要以标准办公建筑为主，综合考虑了宾馆、超市和综合商场4种负荷类型。
新版《公建标准》调研了2006~2011年我国冷水机组销售情况以及新建公共建筑面积分布情况，并建立了我国典型公共建筑模型数据库。在进行IPLV公式的更新计算时，选用了公共建筑模型数据库中以冷水机组作为冷源的6类典型公共建筑作为冷水机组负荷类型计算建筑模型，根据调研的冷水机组销售数据，选取全国5个气候区内的21个城市作为典型城市来进行各类建筑的逐时负荷计算，并以2006~ 2011年各城市冷水机组销售数据、不同气候区不同类型公共建筑新建建筑面积为权重，最终加权得到全国统一的冷水机组IPLV计算公式。
因此，新的IPLV计算公式综合考虑了6类公共建筑的负荷特性，全国5个气候区的21个城市的气象条件，以及各类公共建筑的分布情况，更符合当前我国冷水机组的实际使用情况。
2)IPLV指标的含义
IPLV值是冷水机组在4个特定部分负荷工况条件下性能系数的加权平均值，并不是冷水机组的实际运行能效，是一个评价单台冷水机组部分负荷性能的综合指标。
3) IPLV公式中4个权重的含义
IPLV公式中4个特定部分负荷对应的权重综合考虑了建筑类型、气象条件、建筑负荷分布特性以及运行时间，是根据4个特定部分负荷工况对应的累计负荷百分比得出的。4个特定部分负荷工况对应权重表示的是当量部分负荷段内的累计负荷占总累计负荷的比例，不是4个部分负荷的运行时间比例。
4) IPLV公式中4个特定部分负荷的含义
IPLV公式中4个特定部分负荷，100%、75%、50%和25%是对应4个负荷段内的当量平均部分负荷值（累计负荷／累计运行时间），并不是指冷水机组一直以某一特定部分负荷率运行，例如以75%负荷率或50%负荷率等运行。
2.2 IPLV指标的测试工况
IPLV指标的计算，除了公式中4个特定部分负荷工况的权重外，还包括冷水机组在4个特定部分负荷工况下的性能系数A、B、C、D，而性能系数的确定离不开相应的测试工况的要求。测试工况会直接影响测得的冷水机组的性能系数，进而影响其IPLV值，因此，标准需规定统一的测试工况要求，保证IPLV指标评价结果的公平公正性。2005版《公建标准》的IPLV公式建议的测试工况条件是满足冷水机组产品标准GB/T 18430. 1-2001的要求，产品
标准修订后，最新版本GB/T 18430.1-2007将IPLV纳入了其中，并进一步明确了IPLV公式中4个特定负荷的测试工况要求，除了各部分负荷条件下蒸发器和冷凝器侧的温度要求外，还包括了两器的流量、污垢系数要求。新版《公建标准》中IPLV指标中4个特定负荷性能系数测试工况要求与GB/T 18430. 1-2007规定一致，保证标准间的一致性，减少厂商的负担和成本（不需要重新测试），利于冷水机组产品的管理以及市场的规范。IPLV公式中4个特定部分负荷性能系数的测试工况具体要求，如表2所示。
2.3 IPLV指标适用范围
从IPLV指标的初衷及计算公式的建立方法可知，IPLV指标是基于冷源选用单台冷水机组时，根据其负荷分布特性以及冷水机组在4个特定部分负荷工况下的性能系数计算得出的，综合考虑了冷水机组应用在我国不同气候区气候条件下，以及各类公共建筑负荷分布特性之后的加权平均情况，以期体现出冷水机组应用在不同情况下的特性，并不代表某一具体情况或项目，因此，IPLV指标具有一定的适用范围。
1) IPLV指标只能用于评价单台冷水机组在标准规定工况下的综合的部分负荷性能水平，非标准工况下的综合部分负荷性能应该用NPLV指标，下文将详细说明NPLV指标。
2) IPLV指标值体现的是单台冷水机组应用在全国各种情况下的平均性能水平，不是实际能效值，可用于比较不同冷水机组间（脱离具体项目）综合部分负荷性能差异，但是不能用于实际项目的冷水机组运行能效的比较。
3)IPLV指标值不代表其在任何一个具体项目或者实际运行情况下的部分负荷性能，不适用于评估单台冷水机组的运行能耗，更不适用于实际项目的冷水机组能耗计算。
要进行实际项目的冷水机组能耗计算或者能效评估，应该根据具体项目的建筑负荷特性、气候条件、系统具体配置以及运行策略等进行详细的计算分析得出。ANSI/AHRI 550/590-2011附录D中也明确指出，“在任何具体的实际应用项目和具体的运行情况下，不能用IPLV值来预测计算冷水机组的全年运行能耗”，同时还指出，“无论是单一的IPLV值还是COP值，都不能预测计算建筑的实际运行能耗。”。
4) IPLV指标不适用于评价冷源选用多台冷水机组情况下，冷源机组群或者是其中某1台冷水机组在实际运行工况下的性能水平。
IPLV计算公式是基于冷源选用单台冷水机组运行的前提下得出的，只能用于评价单台冷水机组的综合部分负荷性能水平，不适用于冷源选用多台冷水机组的情况。多台冷水机组并联运行时，冷水机组的台数类型配置、群控策略等不同都会改变各台冷水机组的负荷分布情况，与单台冷水机组运行时的负荷分布特性差异很大，因此，不能简单地用只适用于单台冷水机组的IPLV评价方法和指标来评价多台冷水机组中单台冷水机组或机组群的性能。
总之，IPLV是衡量不同冷水机组产品间综合部分负荷性能差别的指标，是满负荷性能指标COP的完善和补充，IPLV和COP共同考核，才能全备地评价一台冷水机组的整体性能水平。在具体工程项目中，当计算冷水机组及整个系统的效率时，应根据实际使用情况，综合考虑气象资料、建筑物的负荷特性、冷水机组的台数及配置情况、运行策略和运行时间、经济器的能力及辅助设备的性能等进行全面分析。
3 IPLV应用分析
3.1 非标准部分负荷性能系数
IPLV指标是由4个特定部分负荷工况性能系数以及对应权重系数两个部分构成，4个特性部分负荷工况的性能系数值应根据标准GB 18430.1-2007规定的IPLV测试工况要求测定。在实际项目应用中，冷水机组厂商可能会根据项目的实际需求，生产设计工况不同于标准规定工况的冷水机组，此时给出设计工况下对应的性能系数更符合实际项目情况，因此，对于非标准工况下冷水机组的综合部分负荷性能指标，不能用IPLV，而应该用NPLV( Non-Standard Part Load Value)。NPLV指标值的计算公式为NPLV=1.2%×A+32. 8%×B+39. 7%×C+26. 3%×D，NPLV公式与IPLV公式的表现形式和权重系数一样，不同之处为4个部分负荷性能系数的测试工况及相应测得的性能系数，其他方面相同。对应的4个部分负荷性能系数应按照标准GB18430. 1-2007规定的NPLV测试工况要求测定。
同样，NPLV只能用于评价单台机组的在非标准工况下的综合部分负荷性能水平，不能用于评价实际项目的冷水机组能效水平，不能用于实际能耗的计算，不能用于多台冷水机组的情况。
由于GB 18430. 1-2007只对水冷冷水机组的25%负荷的冷却水进水温度提出了具体要求，而其他的条件均可选定，具体如表2中NPLV的部分负荷测试工况要求所示。通常冷水机组厂商可根据自身情况选定测试工况，各厂商冷水机组标示的NPLV值测试工况可能并不一致，而实际上测试工况条件对冷水机组的实际性能影响较大，同一机组在不同工况下测得的NPLV值可能差别很大，因此不同的测试工况测得的NPLV值不一定能准确反应不同冷水机组的综合部分负荷性能差异，厂商、用户和设计者在应用NPLV指标时需注意这一情况。
3.2变频冷水机组应用要点
IPLV指标的计算公式中的4个权重体现的是冷水机组应用在不同情况下的累计负荷分布特点，因此对于单台冷水机组不论是定频还是变频的，该评价指标都是适用的。但是由于变频冷水机组本身的技术特点，其在部分负荷工况下调节性能更优，对应IPLV指标计算公式，变频机组在公式中对应权重系数较高的75%、50%甚至25%负荷率条件下，相应的性能系数较高，因而变频冷水机组通常具有更高的IPLV值。但是由于变频冷水机组需额外增加变频控制器自身的能耗，变频冷水机组在额定制冷工况和条件下的COP（满负荷COP）通常相对较低。但实际上，不论是单独的IPLV还是COP指标都不能完整地评价一台冷水机组的性能水平，应综合考虑。
ASHRAE Standard - 90.1标准从2011版开始，就对定频和变频冷水机组分别提出了COP和IPLV的要求，即按照路径A( Path A)和路径B(PathB)分别提出要求，其中Path A是根据定频冷水机组情况分析得出的，COP限值要求相对较高，IPLV相对较低；Path B则针对变频冷水机组的情况，COP限值要求相对较低，IPLV要求则相对较高。
在实际项目应用过程中，应根据实际项目的负荷分布特性，分析满负荷和部分负荷工况的分布情况，结合机组的性能系数COP和综合部分负荷性能IPLV综合考虑，选用性能特点相匹配的冷水机组，不可一味追求单一的高IPLV或高COP。
3.3 IPLV指标在项目应用中的作用
在实际项目设计选型时，多选用多台冷水机组，开利公司（包括美国和上海的合资公司）对其上千个实际冷水机组项目的统计结果显示：86%的大型中央空调项目由两台或两台以上的多台冷水机组组合系统进行应用；但是由于IPLV指标只适用于单台冷水机组综合部分负荷性能水平的评价，于是便有了业界对IPLV指标对冷水机组在实际项目应用中指导作用的质疑，甚至是对IPLV指标合理性的质疑，文献[10]通过选用不同能效不同类型冷水机组比对模拟分析指出，即使冷源选用多台冷水机组，对冷水机组的部分负荷性能提出要求，是合理的也是有利于节能的。并指出采用COP和部分负荷IPLV这两个指标考核冷水机组的能效水平，互为补充，能更好地体现出冷水机组的实际能效水平。
此外，冷源选用多台冷水机组后，冷水机组台数类型的选择、负荷分配策略、运行策略等任何一个因素的改变都会导致单台冷水机组的实际承担的负荷分布特性的改变。根据文献[10]的研究成果，随着台数的增多，每台冷水机组会更多地在高负荷段运行；当选用两台以上冷水机组的时候，后开启冷水机组基本不会运行在低负荷率(25%)的工况下，并且随着台数的继续增加，后开启冷水机组将主要集中在近满负荷状态下运行。但是，不论选用几台冷水机组，优先运行冷水机组还是会有很长时间处于低负荷率工况下运行，即使冷源选用4台冷水机组后，优选运行的冷水机组在50%和25%负荷段的权重仍在30%左右。
由此可知，在集中空调系统冷源设计选型时，根据建筑负荷需求，选用合适的多台冷水机组配置，冷水机组则会更多地处于高负荷工况运行，可充分利用通常冷水机组在高负荷段效率更高的特点，有效地提高冷源的运行效率。但是，对于在系统低负荷情况优先运行的冷水机组，在整个制冷季节都处于开启状态，即使有台数调节和良好的群控策略，还是会有大量的低负荷运行工况，因此，即使冷源选用多台冷水机组运行时，对冷水机组的部分负荷工况能效提出要求也是非常有必要的。
可见，在实际项目应用中，选用多台冷水机组时，不论冷源选用几台冷水机组，采用何种运行策略，应选择部分负荷性能较好的冷水机组作为系统低负荷情况运行（优先运行）的主要机组，选择满负荷性能较好的冷水机组作为高负荷段运行（后运行）的主要机组，根据实际项目的负荷分布特性选择性能相匹配的机组配置并设定合适的运行策略，更有利于实现运行节能。
4结论
1) IPLV指标已得到业界的广泛认可，很多国家和地区都采用IPLV和COP两个指标评价冷水机组性能，并制定了相应的IPLV指标及计算公式。
2) IPLV值是冷水机组在4个特定部分负荷工况条件下性能系数的加权平均值，4个特定部分负荷工况的性能系数应按照标准规定的工况测试得出，对应权重表示的是当量部分负荷段内的累计负荷占总累计负荷的比例，而不是运行时间的比例。IPLV指标并不是冷水机组的实际运行能效，是一个评价单台冷水机组部分负荷性能的综合指标。
3)IPLV指标只适用于评价单台冷水机组在标准工况下部分负荷性能，非标准工况下单台冷水机组的部分负荷性能应采用NPLV指标。选择变频冷水机组时，应结合实际项目的负荷分布特性，选择性能匹配的冷水机组，不可一味追求单一的高IPLV或高COP。
4)冷源选用多台冷水机组时，对冷水机组部分负荷性能提出要求是有必要的，特别是对于长期运行于系统低负荷工况的冷水机组。进行冷水机组的配置和运行策略选择时，应根据实际项目的负荷分布特性选择性能相匹配的机组配置并设定合适的运行策略。
5[摘要]
本文介绍了国内外冷水机组能效评价指标IPLV应用现状，明确了国家标准GB 50189-2015《公共建筑节能设计标准》中IPLV指标及其计算公式的具体含义、工况和适用范围，对非标准工况、变频冷水机组以及实际项目中如何应用IPLV指标进行了分析和说明，为新版标准的贯彻实施提供支撑。
