楊新國(guó) 劉 健

（廣東TCL智能暖通設(shè)備有限公司 中山 528427）

引言

空調(diào)能效標(biāo)準(zhǔn)作為產(chǎn)品節(jié)能控制的有效手段，已被各國(guó)普遍采用，但因地理經(jīng)濟(jì)水平等客觀因素導(dǎo)致各國(guó)能效標(biāo)準(zhǔn)水平不一而足[1]，我國(guó)空調(diào)與熱泵的能效標(biāo)準(zhǔn)，風(fēng)冷從單一工況的制冷能效比 EE R或性能系數(shù) COP，發(fā)展到 SEE R 和供熱季節(jié)性能系數(shù) HSPF；水冷從單一工況 COP，發(fā)展到綜合部分負(fù)荷系數(shù) IPLV[2]。2020年空調(diào)能效新國(guó)標(biāo)GB 21455-2019《房間空氣調(diào)節(jié)器能效限定值及能效等級(jí)》已正式實(shí)施，首次將變頻空調(diào)和定頻空調(diào)的能效標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一起來(lái),整體提升空調(diào)的能效入門標(biāo)準(zhǔn)[3]。

而海外市場(chǎng)也于2020年7月1日發(fā)布Portaria 234-2020，對(duì)Portaria 7-2011和Portaria 643-2012規(guī)定的空調(diào)能效標(biāo)識(shí)計(jì)劃中的合格評(píng)定要求進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)于分體式空調(diào)器：2022年12月31日起，巴西國(guó)內(nèi)制造商必須確保制造或進(jìn)口的產(chǎn)品必須滿足表新能效等級(jí)要求[4]，2023年6月30日起，在巴西市場(chǎng)上所有銷售的產(chǎn)品必須滿足新能效等級(jí)要求[4]，2024年6月30日起，在巴西市場(chǎng)上分銷或貿(mào)易活動(dòng)中的產(chǎn)品必須滿足新能效等級(jí)要求[4]，能效標(biāo)準(zhǔn)的逐步提升對(duì)節(jié)約能源和減少環(huán)境污染起到重要作用[5]。

本文將通過試驗(yàn)驗(yàn)證不同測(cè)試方法及不同參數(shù)對(duì)機(jī)組綜合能效的實(shí)際影響，用于后續(xù)海外市場(chǎng)同類產(chǎn)品開發(fā)參考。

1 測(cè)試介紹

我國(guó)房間空調(diào)器APF測(cè)試時(shí)，主要測(cè)試四個(gè)工況點(diǎn)，額定工況點(diǎn)，中間點(diǎn)，最小點(diǎn)，低溫點(diǎn)，綜合計(jì)算最終的能效值進(jìn)行能效等級(jí)的判定；巴西市場(chǎng)前期是單點(diǎn)能效的測(cè)試進(jìn)行能效考核，現(xiàn)針對(duì)定變頻機(jī)組均已提出新能效測(cè)定的方法，后續(xù)采用新能效標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行考核，下文主要介紹變頻機(jī)組能效測(cè)試方法。

如表1所示為巴西市場(chǎng)新能效測(cè)試所對(duì)應(yīng)的測(cè)試工況，其中Test1和Test2為必測(cè)點(diǎn)，Test1能力要求達(dá)到標(biāo)稱能力的92 %以上，Test2能力要求到達(dá)標(biāo)稱能力的45～55 %，Test3為選測(cè)點(diǎn)，其能力要求達(dá)到標(biāo)稱能力的45～55 %。

表1 測(cè)試工況

巴西新能效IDRS計(jì)算參照ISO 16358-1進(jìn)行，29 ℃低溫中間負(fù)荷點(diǎn)根據(jù)實(shí)際測(cè)試情況，選擇對(duì)應(yīng)的計(jì)算方式即可。

2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

本文以頂出風(fēng)外機(jī)搭配座吊內(nèi)機(jī)為測(cè)試研究對(duì)象，系統(tǒng)原理圖如圖1所示，采用冷媒散熱方式，散熱板前后均設(shè)置電子膨脹閥，機(jī)組制冷/熱的時(shí)候分別采用電子膨脹閥1、2進(jìn)行節(jié)流，而散熱板前的電子膨脹閥在對(duì)應(yīng)模式下固定開度不變，避免控制板出現(xiàn)凝露現(xiàn)象，以此更好的保證機(jī)組的可靠運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)制冷制熱的最優(yōu)效果。

圖1 冷媒散熱系統(tǒng)原理圖

2.1 試驗(yàn)設(shè)置

測(cè)試樣機(jī)配置，如表2所示。

表2 試驗(yàn)樣機(jī)配置

選用6 p焓差式控制實(shí)驗(yàn)臺(tái)，用于提供實(shí)驗(yàn)所需的室內(nèi)工況和室外工況，控制精度干球?yàn)椤?.3 ℃，濕球±0.2 ℃。利用溫度傳感器采集室內(nèi)/外側(cè)的溫度，精度為±0.1 ℃，數(shù)據(jù)的記錄間隔為5 s。

2.2 測(cè)試方案

空調(diào)機(jī)組運(yùn)行過程中，對(duì)能力能效產(chǎn)生影響的參數(shù)較多（包含不同計(jì)算方法），分析認(rèn)為不同參數(shù)對(duì)能力能效的影響呈拋物線趨勢(shì)，系統(tǒng)匹配的最佳效果就是各參數(shù)均處在最高拐點(diǎn)的附近，保證綜合能效的最優(yōu)化。

本文重點(diǎn)驗(yàn)證如下因素的影響：

1）計(jì)算方法：對(duì)比兩點(diǎn)法和三點(diǎn)法（加入選測(cè)測(cè)試點(diǎn)）對(duì)綜合能效的影響；

2）對(duì)比外機(jī)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)單負(fù)荷點(diǎn)能力能效的影響；

3）對(duì)比交直流電機(jī)方案對(duì)綜合能效的影響。

測(cè)試評(píng)價(jià)依據(jù)實(shí)際測(cè)試的能力能效進(jìn)行對(duì)比分析，每項(xiàng)測(cè)試只針對(duì)一個(gè)測(cè)試參數(shù)改變調(diào)整，為保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，對(duì)不同批次機(jī)組相同參數(shù)設(shè)置下的測(cè)試效果也進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 計(jì)算方法的對(duì)比分析

不同的計(jì)算方法對(duì)綜合能效的計(jì)算結(jié)果有較大的影響，由圖2可知，采用三點(diǎn)法計(jì)算，即加入29 ℃中間負(fù)荷選測(cè)點(diǎn)，在保證其余兩個(gè)負(fù)荷點(diǎn)數(shù)據(jù)一致的情況下，隨35 ℃中間負(fù)荷點(diǎn)單點(diǎn)能效的提升，綜合能效計(jì)算值反而呈現(xiàn)逐步下降的趨勢(shì)。

圖2 EER對(duì)IDRS的影響

而采用兩點(diǎn)法計(jì)算，在保證35 ℃額定負(fù)荷點(diǎn)一致的情況下，由圖3可知，此時(shí)隨35 ℃中間負(fù)荷點(diǎn)單點(diǎn)能效的提升，綜合能效計(jì)算值呈現(xiàn)逐步增大的趨勢(shì)，中間負(fù)荷點(diǎn)的加入綜合能效相比額定點(diǎn)單點(diǎn)能效有較大的提升效果。

圖3 EER對(duì)IDRS的影響

對(duì)比兩點(diǎn)法和三點(diǎn)法的測(cè)試效果，在35 ℃中間負(fù)荷點(diǎn)取較高能效時(shí)（對(duì)兩點(diǎn)法計(jì)算有增加趨勢(shì)，對(duì)三點(diǎn)法計(jì)算有減小趨勢(shì)），由表3可知，此時(shí)三點(diǎn)法計(jì)算綜合能效相比兩點(diǎn)法提升了12.9 % ；而當(dāng)35 ℃中間負(fù)荷點(diǎn)取較低能效時(shí)（對(duì)兩點(diǎn)法計(jì)算有減小趨勢(shì)，對(duì)三點(diǎn)法計(jì)算有增加趨勢(shì)），由表3可知，此時(shí)三點(diǎn)法計(jì)算綜合能效相比兩點(diǎn)法提升了46.3% ；三點(diǎn)法計(jì)算中間負(fù)荷點(diǎn)取較低能效有利，兩點(diǎn)法計(jì)算中間負(fù)荷點(diǎn)取較高能效值有利，兩種計(jì)算方法均取最優(yōu)值，三點(diǎn)法較兩點(diǎn)法提升23.4% 。

表3 不同計(jì)算方法比較

對(duì)于內(nèi)銷產(chǎn)品，單點(diǎn)能力能效對(duì)APF的影響都是正相關(guān)關(guān)系，而巴西能效三點(diǎn)法的計(jì)算方式則出現(xiàn)35 ℃中間負(fù)荷點(diǎn)能效與綜合能效呈負(fù)相關(guān)的關(guān)系，因此針對(duì)此類產(chǎn)品，測(cè)試時(shí)該中間負(fù)荷點(diǎn)要取能力高能效低的點(diǎn)，在滿足能力要求的基礎(chǔ)上（45～55 %），壓縮機(jī)盡可能選擇較大的運(yùn)行頻率；確定壓縮機(jī)運(yùn)行頻率后，調(diào)節(jié)其它可控參數(shù)，盡可能提升能力降低能效則綜合能效最優(yōu)。

3.2 交直流電機(jī)方案的對(duì)比分析

搭配座吊內(nèi)機(jī)采用交流電機(jī)，通過三點(diǎn)法計(jì)算綜合能效，主要對(duì)比外機(jī)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速變化對(duì)三個(gè)負(fù)荷點(diǎn)能力能效的影響；在相應(yīng)的負(fù)荷點(diǎn)，固定壓縮機(jī)頻率和閥開度，內(nèi)電機(jī)高風(fēng)檔，外電機(jī)轉(zhuǎn)速手動(dòng)調(diào)節(jié)，由圖4可知，在35 ℃額定點(diǎn)和中間點(diǎn)，隨轉(zhuǎn)速提升，能力都呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，29 ℃中間點(diǎn)，隨轉(zhuǎn)速提升，能力基本無(wú)變化；電機(jī)轉(zhuǎn)速改變，外側(cè)冷凝器換熱效果發(fā)生變化，轉(zhuǎn)速的逐步提升，不同負(fù)荷工況下對(duì)應(yīng)不同的轉(zhuǎn)速點(diǎn)會(huì)有一個(gè)極限點(diǎn)，達(dá)到能力最優(yōu)，此時(shí)外機(jī)轉(zhuǎn)速繼續(xù)提升，對(duì)能力影響不大。

圖4 直流電機(jī)轉(zhuǎn)速變化對(duì)能力的影響

由圖5可知，在35 ℃額定點(diǎn)，隨轉(zhuǎn)速提升能效呈現(xiàn)先增后減的變化趨勢(shì)，而35 ℃中間點(diǎn)、29 ℃中間點(diǎn)均隨轉(zhuǎn)速提升能效均承逐步下降的趨勢(shì)；轉(zhuǎn)速提升，機(jī)組能力提升量低于同比功率的提升量，因此能效基本都是穩(wěn)中有降的趨勢(shì)。

圖5 直流電機(jī)轉(zhuǎn)速變化對(duì)能效的影響

對(duì)比交直流電機(jī)同壓縮機(jī)頻率、風(fēng)檔、開度、外電機(jī)轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)速850 r/min）下，如表4所示，直流電機(jī)方案各負(fù)荷點(diǎn)能力能效較交流電機(jī)方案均有所提升，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速可提升該負(fù)荷點(diǎn)的能力能效；綜合能效提升16.2%。

表4 交直流電機(jī)方案對(duì)比

4 結(jié)論

本文在一定條件下，利用參數(shù)控制法，對(duì)出口巴西頂出風(fēng)變頻空調(diào)系統(tǒng)的綜合能效進(jìn)行驗(yàn)證分析，對(duì)比了不同計(jì)算方法、直流電機(jī)轉(zhuǎn)速、交直流電機(jī)方案等因素對(duì)綜合能效的影響，得到如下結(jié)論：

1）采用三點(diǎn)法計(jì)算綜合能效更有利，調(diào)節(jié)可控參數(shù)保證35 ℃中間負(fù)荷點(diǎn)能力高能效低，其余兩個(gè)負(fù)荷點(diǎn)能力能效調(diào)為最優(yōu)則綜合能效計(jì)算值最優(yōu)；

2）直流電機(jī)方案在額定點(diǎn)能力能效隨轉(zhuǎn)速提升會(huì)有一個(gè)高的拋物線拐點(diǎn)，而中間點(diǎn)隨轉(zhuǎn)速下降能效有明顯的增高趨勢(shì)，滿足能力要求的前提下，對(duì)29 ℃中間點(diǎn)外電機(jī)轉(zhuǎn)速可調(diào)至最低轉(zhuǎn)速；對(duì)35 ℃中間點(diǎn)外電機(jī)轉(zhuǎn)速可調(diào)至最高轉(zhuǎn)速；

3）直流電機(jī)方案較交流電機(jī)方案對(duì)IDRS有明顯提升，需結(jié)合開發(fā)成本綜合考究。

影響變頻空調(diào)器能力能效的因素較多，且不同參數(shù)之間有一定的相關(guān)性，確保綜合能效達(dá)到最優(yōu)是需要進(jìn)一步努力研究的方向。