李志亮，陳新強(qiáng)，馬金平，夏林鋒

（合肥通用機(jī)械研究院，合肥 230001）

0 引言

目前，比較常用的空調(diào)節(jié)能技術(shù)主要有針對新空調(diào)采用的變頻節(jié)能技術(shù)[1]，以及針對在用空調(diào)采用的空調(diào)熱回收技術(shù)和空調(diào)清洗技術(shù)等[2-5]。節(jié)能空調(diào)的能效等級是對未經(jīng)使用的產(chǎn)品通過在實(shí)驗室環(huán)境里測得的數(shù)據(jù)評定而來。這種評定方法存在一定的局限性，無法對于空調(diào)在使用一段時間之后是否仍然節(jié)能給出判定。而空調(diào)不僅要能效高，還要在使用周期內(nèi)保持較為穩(wěn)定的節(jié)能效果，這樣才能算是真正意義上的節(jié)能空調(diào)?？照{(diào)長效節(jié)能評定是“更高級別、更全面、條件更苛刻”的空調(diào)節(jié)能評定，是讓空調(diào)的節(jié)能指標(biāo)從實(shí)驗室數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為實(shí)際使用的運(yùn)行指標(biāo)，即“節(jié)能更要節(jié)材、節(jié)能更要持久、節(jié)能更要長壽、待機(jī)狀態(tài)也要節(jié)能、更能應(yīng)付惡劣的高低溫環(huán)境等?！北疚膶煽羁照{(diào)進(jìn)行人工環(huán)境模擬空調(diào)在進(jìn)行長周期運(yùn)行后的制冷和制熱性能進(jìn)行了分析。

1 試驗系統(tǒng)流程

1.1 試驗?zāi)康?/h3>

根據(jù)空調(diào)器的產(chǎn)品特性，在長時間的運(yùn)行之后，空調(diào)本身會出現(xiàn)性能衰減。這主要是由于空調(diào)本身的機(jī)械磨損、老化以及換熱器表面的污垢等所導(dǎo)致的。故本實(shí)驗對空調(diào)進(jìn)行不間斷運(yùn)行，旨在加速空調(diào)的老化、機(jī)械磨損以及增加換熱器表面的淋雨和粉塵使其影響換熱器的換熱性能，從而影響空調(diào)的制冷性能。在對原有空調(diào)性能指標(biāo)評價的基礎(chǔ)上，采用制冷量性能衰減率、能效比性能衰減率、能效負(fù)荷衰減率三個性能參數(shù)來考核。

制冷量性能衰減率QS(t1-t2)：

空調(diào)器t1時間實(shí)測制冷量Qt1與Qt2時間實(shí)測制冷量之差與t1時間實(shí)測制冷量Qt1之比。

能效比性能衰減率EERS(t1-t2)：

空調(diào)器t1時間實(shí)測EERt1與t2時間實(shí)測EERt2之差與t1時間實(shí)測EERt1之比。

能效負(fù)荷衰減率EERFS(t1-t2)：

額定制冷工況下實(shí)測的EERe與空調(diào)器在高溫負(fù)荷下實(shí)測能效比EERg之差與額定制冷工況下的EERE之比。

1.2 試驗流程

根據(jù)前述實(shí)驗?zāi)康?，系統(tǒng)流程圖如圖1 所示。首先通過對空調(diào)器樣機(jī)進(jìn)行額定制冷量試驗[6-7]，接下來使空調(diào)處于三個高溫工況下進(jìn)行負(fù)荷衰減試驗。然后在每個試驗周期（720 h）內(nèi)對空調(diào)進(jìn)行人為的開停機(jī)模擬、淋水模擬以及粉塵模擬試驗，以其加速空調(diào)的老化周期。在每個試驗周期結(jié)束后再對空調(diào)器樣機(jī)進(jìn)行制冷量測試，下面的B、C 周期依次重復(fù)A 周期內(nèi)的試驗，待試驗全部結(jié)束后對其制冷量性能衰減率、能效比性能衰減率、能效負(fù)荷衰減率三個方面進(jìn)行評價。

圖1 長效周期試驗系統(tǒng)流程圖

2 試驗方法

2.1 一般要求

2.1.1 試驗裝置

空調(diào)器制冷量、能效比EER 的測試裝置、試驗房間、儀器儀表應(yīng)符合GB/T 7725 標(biāo)準(zhǔn)中的要求。本試驗是在合肥通用機(jī)械研究院的焓差試驗室進(jìn)行的。依據(jù)國標(biāo)GB/T 7725-2004，空氣焓差法實(shí)驗需要兩個相鄰的房間，一個作為室內(nèi)側(cè)小室，一個作為室外側(cè)小室，兩個試驗小室的空氣狀態(tài)在試驗機(jī)組和空氣再調(diào)節(jié)機(jī)組的共同作用下，應(yīng)該能保持在試驗條件規(guī)定的范圍內(nèi)，通過空氣取樣裝置分別測量房間空調(diào)器室內(nèi)機(jī)送、回風(fēng)口空氣的干球及濕球溫度以計算相對濕度，即可得到取樣截面處的空氣狀態(tài)，求出送、回風(fēng)空氣間的焓差。同時測量室內(nèi)機(jī)的風(fēng)量。測得的風(fēng)量與焓差相乘即可得到房間空調(diào)器的制冷量或制熱量。本次試驗選用樣機(jī)KFR-32G/SQ+3 壁掛機(jī)進(jìn)行3 個周期的性能測試。

2.1.2 樣品安裝

空調(diào)器按制造商說明書進(jìn)行安裝，進(jìn)行制冷量、能效比EER 測試時，將空調(diào)器室內(nèi)、外空氣進(jìn)行交換的通風(fēng)門和排風(fēng)門（如果有）完全關(guān)閉，其設(shè)定溫度、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速、導(dǎo)向格柵等調(diào)到最大制冷狀態(tài)。室內(nèi)機(jī)出風(fēng)口導(dǎo)向格柵在每次測試的位置應(yīng)處于同一位置。

2.1.3 試驗工況

空調(diào)器進(jìn)行制冷量、能效比EER 測試時，試驗工況依據(jù)GB/T 7725-2004表3 規(guī)定的額定制冷工況進(jìn)行?？照{(diào)器在時間段內(nèi)進(jìn)行連續(xù)運(yùn)行時，環(huán)境溫度應(yīng)在25℃～45℃，相對濕度在50%～90%。

2.2 負(fù)荷衰減率試驗

空調(diào)器設(shè)置參照額定制冷量測試要求，按照表1 工況進(jìn)行制冷量及能效比測試。測試結(jié)束后，回收制冷劑，緊接著進(jìn)行A 周期的連續(xù)運(yùn)行試驗。

2.3 開停機(jī)模擬試驗

空調(diào)器在連續(xù)運(yùn)行期間，每運(yùn)行168 h，采用遙控器關(guān)閉和啟動空調(diào)器的方式，在1 h 內(nèi)重復(fù)開?？照{(diào)器10 次，空調(diào)器在每次啟動后，至少運(yùn)行3 min。

2.4 淋水模擬試驗

開停模擬試驗后，空調(diào)器處于停機(jī)狀態(tài)，用符合GB 4208-2008 標(biāo)準(zhǔn)要求的淋水噴頭以(100±10)L/h 的流量，在室外機(jī)冷凝器上方(500～600)mm 處，在冷凝器垂直表面成10°～20°角位置向冷凝器進(jìn)行淋水，試驗時間1 min。試驗布置見圖2。

圖2 淋水模擬試驗布置圖

2.5 粉塵模擬試驗

樣機(jī)在淋水試驗后靜置1 min，然后開啟制冷模式運(yùn)行，然后采用粉塵吹出裝置吹出總量為100 g的模擬粉塵。試驗時，可將冷凝器等分為3 個區(qū)域，用粉塵吹出裝置對每個區(qū)域吹出相同等分的模擬粉塵。粉塵模擬試驗在0.5 h 內(nèi)完成，試驗過程中，樣機(jī)不停機(jī)繼續(xù)連續(xù)運(yùn)行。粉塵發(fā)出裝置見圖3。

圖3 粉塵發(fā)出裝置圖

3 試驗結(jié)果

3.1 高溫負(fù)荷衰減率

空調(diào)器按照表1 規(guī)定的4 個工況運(yùn)行，測試結(jié)果見圖4。從數(shù)據(jù)中可看出，在室內(nèi)干濕球溫度不變的情況下，空調(diào)器隨著室外干濕球溫度的上升制冷量、制冷消耗功率、制冷性能系數(shù)都呈現(xiàn)遞減趨勢，能效負(fù)荷衰減率反而逐漸增大，由6.38%上升到11.58%。數(shù)據(jù)表明，空調(diào)器的性能受高溫惡劣工況影響很大，主要是由于空調(diào)室外機(jī)冷凝器隨著室外溫度的上升換熱溫差減小，換熱效果差，系統(tǒng)壓力升高，壓縮機(jī)壓比增大，壓縮機(jī)耗功增大，導(dǎo)致整機(jī)的制冷量下降，整機(jī)功率上升，整機(jī)性能下降。

圖4 高溫負(fù)荷性能衰減圖

表1 高溫工況及測試結(jié)果

3.2 制冷量性能衰減率

空調(diào)器依次進(jìn)行額定工況、A、B、C 周期運(yùn)行后，制冷量與制冷量衰減率見圖5。從圖5、表2中可看出，隨著長運(yùn)周期的進(jìn)行，空調(diào)器制冷量、制冷量性能衰減率都在減小。制冷量性能衰減率在A 周期結(jié)束后下降的最明顯，隨后下降趨勢減緩。這是由于空調(diào)器在第一個周期內(nèi)淋雨、粉塵模擬試驗影響換熱器的換熱性能，相比于試驗前換熱影響較大。雖然B、C 周期內(nèi)重復(fù)A 周期試驗，但是相比A 只是增加空調(diào)老化時間，故制冷量衰減率沒有A 周期結(jié)束后影響大。

圖5 長周期空調(diào)器性能衰減圖

表2 空調(diào)器長周期測試數(shù)據(jù)

3.3 能效比性能衰減率

空調(diào)器在長周期運(yùn)行后，從表2 中可看出，能效比的趨勢并不是和制冷量相同，而是在B 周期結(jié)束后能效比最小。這與空調(diào)器的本身特性有關(guān)，出現(xiàn)這種現(xiàn)象可能是與空調(diào)器的機(jī)械磨合有關(guān)：從輸入功率上大致可看出，空調(diào)器在A 周期結(jié)束后功率是最大值1027 W；但是待空調(diào)器慢慢磨合后，空調(diào)器的輸入功率在減小，而制冷量減小速度沒有輸入功率減小速度快，所以會出現(xiàn)C 周期的能效比高于B 周期的能效比。

4 結(jié)論

通過本次試驗，我們可以從另外一方面了解空調(diào)器在經(jīng)歷高溫工況以及長運(yùn)周期之后，空調(diào)器本身的節(jié)能狀況。相比于目前人們僅對未經(jīng)使用過的空調(diào)器的節(jié)能評價，采用長運(yùn)周期的制冷量性能衰減率、能效比性能衰減率、能效負(fù)荷衰減率來評價空調(diào)的節(jié)能特性更具合理性。本試驗受制于時間限制，目前僅進(jìn)行了三個多月的試驗，接下來還要對其冷重比和待機(jī)功率等進(jìn)行分析，增加試驗周期，盡可能多面的對空調(diào)的節(jié)能做出更合理的評價。

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