劉璐璐

（大金（中國(guó)）投資有限公司上海分公司 上海 201108）

引言

能效一直是空調(diào)性能和耗能的直觀體現(xiàn)，空調(diào)的等級(jí)也以此進(jìn)行評(píng)定，用戶也作為購(gòu)買(mǎi)空調(diào)主要考慮參數(shù)之一，從早期商用機(jī)、家用機(jī)的EER，多聯(lián)機(jī)IPLV（C），一直到現(xiàn)在主推的APF，針對(duì)自2013年10月1日，國(guó)家對(duì)變頻空調(diào)（家用的）能效等級(jí)實(shí)施新標(biāo)準(zhǔn)，市場(chǎng)準(zhǔn)入門(mén)檻也由5級(jí)提升至3級(jí)。同時(shí)，變頻空調(diào)能效新標(biāo)準(zhǔn)引入了APF即全年能源消耗效率評(píng)價(jià)指標(biāo)，既考慮了空調(diào)的制冷能力又包含制熱因素，一改以往考核變頻空調(diào)的能效指標(biāo)僅考核制冷季節(jié)內(nèi)空調(diào)的能耗，APF考核的是全年的能耗水平，對(duì)空調(diào)性能的評(píng)估更加全面。針對(duì)多聯(lián)機(jī)2015年12月10發(fā)布了GB/T 18837-2015版本，其中關(guān)于多聯(lián)機(jī)空調(diào)能效由IPLV變更成APF。而生產(chǎn)廠商除了試算外，都會(huì)進(jìn)行對(duì)APF要求的測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)實(shí)測(cè)值來(lái)明確產(chǎn)品最終明示值，故準(zhǔn)確并真實(shí)反映被測(cè)機(jī)的真實(shí)能力，對(duì)用戶負(fù)責(zé)，尤為重要。

1 理論和實(shí)測(cè)的檢討

在變頻多聯(lián)機(jī)APF能效試驗(yàn)中，其中在低溫制冷工況，針對(duì)非定容型空調(diào)機(jī)有2種選擇，一種是不進(jìn)行實(shí)測(cè)，直接根據(jù)實(shí)測(cè)名義制冷使用參數(shù)進(jìn)行計(jì)算得出，如圖示1參數(shù)（摘自GB/T 18837-2015）；另一種是在低溫制冷工況（室外干球29 ℃；室內(nèi)干球溫度27 ℃，濕球溫度19 ℃）下進(jìn)行實(shí)測(cè)。下面就這2種方法，通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行說(shuō)明，測(cè)試方式的不同造成的影響。

之后說(shuō)明使用單個(gè)變量，制冷實(shí)測(cè)能力GB 有相關(guān)要求規(guī)定，中間制冷為名義制冷的1/2，本次固定；而消耗功率沒(méi)特殊要求，故使用名義制冷中間功率的單獨(dú)變化進(jìn)行說(shuō)明。（變化值也為假設(shè)值）針對(duì)方法1，參數(shù)計(jì)算得出，這臺(tái)機(jī)器最終APF 為3.544 （其中實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)僅參考用），當(dāng)名義中間制冷功率實(shí)測(cè)變大后3 513 W變到 5 513 W后，低溫制冷中間為計(jì)算值（根據(jù)GB中給出參數(shù)計(jì)算得出），故也由3 211 W變到5 039 W，相應(yīng)EER由于功率上升而下降，APF由3.554 4 下降成3.175 1，符合并體現(xiàn)機(jī)器能耗上升后能效下降的邏輯性。詳見(jiàn)圖示2所示。

（其中功率上升原因有很多，中間制冷在符合GB標(biāo)準(zhǔn)要求下需要調(diào)整試驗(yàn)機(jī)的狀態(tài)，如壓縮機(jī)頻率，外機(jī)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，室內(nèi)機(jī)、室外機(jī)電子膨脹閥等，會(huì)出現(xiàn)沒(méi)有調(diào)整到機(jī)器最佳狀態(tài)下且不符合機(jī)器出廠設(shè)定時(shí)，會(huì)出現(xiàn)單點(diǎn)能效降低的現(xiàn)象。）

針對(duì)方法2，在低溫制冷工況下進(jìn)行單獨(dú)實(shí)測(cè)得出，故不會(huì)受到名義中間能力和功耗的影響而變化。這臺(tái)機(jī)器最終APF 為3.544（為了方便說(shuō)明，數(shù)據(jù)使用同一份，且假設(shè)低溫制冷工況數(shù)據(jù)為實(shí)測(cè)），

和之前一樣說(shuō)明使用單個(gè)變量，名義制冷中間功率的變化進(jìn)行說(shuō)明。

當(dāng)中間制冷功率實(shí)測(cè)變大后3513 W變到5513 W后，低溫制冷中間為實(shí)測(cè)不變，相應(yīng)EER由于功率上升而下降，但是SEER卻上升，導(dǎo)致APF由3.554 4 上升成3.620 7，體現(xiàn)機(jī)器能耗上升但能效也上升的奇怪現(xiàn)象，不符合機(jī)器實(shí)際情況。詳見(jiàn)圖示3所示。

為何出現(xiàn)這種奇怪現(xiàn)象，難道低溫制冷（29 ℃）實(shí)測(cè)時(shí)無(wú)法體現(xiàn)空調(diào)機(jī)的真實(shí)情況？下面先從APF 計(jì)算的機(jī)理進(jìn)行說(shuō)明，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。方法1和2，主要影響了制冷季節(jié)耗電量CSTE，而CSTE主要根據(jù)P(Tj)曲線得出，圖4就是2種方法的實(shí)際曲線。

圖1 低溫制冷工況試驗(yàn)項(xiàng)目表（摘自GB/T 18837-2015）

圖2 方法1參數(shù)變化圖

圖3 方法2 參數(shù)變化圖

圖4 方法1和方法2實(shí)際曲線圖

圖5 單點(diǎn)理論曲線

單點(diǎn)曲線公式：（選自GB/T 18837-2015：P24）

式中：

Phaf(tj)—室外溫度tj時(shí)，機(jī)組以中間制冷能力運(yùn)行所消耗的功率，單位（W）；

Phaf(35)—機(jī)組按GB規(guī)定方法（室外工況35 ℃）試驗(yàn)時(shí)的實(shí)測(cè)中間制冷消耗功率，單位（W）；

Phaf(29)—機(jī)組按GB規(guī)定方法（室外工況29 ℃）試驗(yàn)時(shí)的實(shí)測(cè)中間制冷消耗功率，單位（W）；

tj—各制冷季節(jié)溫度區(qū)間對(duì)應(yīng)的室外溫度。

由圖示5可見(jiàn)，當(dāng)單點(diǎn)功率在P（35）上升，由于P（29）沒(méi)變化。曲線由P（Tj）變成P（Tj）’上升后，導(dǎo)致產(chǎn)生杠桿作用，在（29～35）℃期間段，受到P（35）上升而上升，而在（22～29）℃期間段，受到P（35）上升而下降。

單點(diǎn)的變化，可以得出整體會(huì)影響CSTE的變化，而CSTE 是計(jì)算全年度的，故本次影響變量P（TJ）曲線中P12，P23階段的能耗，圖6是實(shí)際差異的數(shù)據(jù)表。

圖6 數(shù)據(jù)差異表

圖7是根據(jù)單體變化得出的整體變化曲線，和實(shí)際數(shù)據(jù)曲線相比，趨勢(shì)基本一致。

圖7 整體曲線

其中Tc，Td是根據(jù)實(shí)測(cè)制冷的數(shù)據(jù)按照GB要求和房間負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算得出，本次分析中制冷能力相關(guān)沒(méi)發(fā)送變化，故這里Tc，Td也沒(méi)變化。

同時(shí)根據(jù)單點(diǎn)理論，關(guān)于P3曲線即 P（max）是根據(jù)名義Tb（35 ℃）得出，且只超過(guò)Tb時(shí)，只計(jì)算大于Tb的曲線段，故不會(huì)受到杠桿的影響；而P1曲線即 P（min）是根據(jù)名義Tc得出，也只計(jì)算小于Tc的曲線段，故也不會(huì)受到杠桿的影響；

CSTE公式（選自GB/T 18837-2015：P25），

式中：

CSTE—制冷季節(jié)耗電量；

X(tj)—室外溫度tj時(shí)，建筑物的制冷負(fù)荷與機(jī)組的制冷量之比；

Pmin(tj)—室外溫度tj時(shí)，機(jī)組以最小制冷能力運(yùn)行所消耗的功率，單位（W）；

Pmh(tj)—室外溫度tj時(shí)，機(jī)組在最小制冷能力與中間制冷能力之間，對(duì)應(yīng)建筑熱負(fù)荷的能力連續(xù)可變運(yùn)行所消耗的功率，單位（W）；

Phf(tj)—機(jī)組以最小制冷能力與中間制冷能力之間的能力連續(xù)可變運(yùn)行，室外溫度tj時(shí)的制冷消耗功率，單位（W）；

Pful(tj)—室外溫度tj時(shí)，機(jī)組以名義制冷能力運(yùn)行所消耗的功率，單位（W）；

nj—制冷季節(jié)需要制冷的各溫度發(fā)生時(shí)間，單位（h）。

為方便說(shuō)明，下面用圖示7中簡(jiǎn)易曲線段進(jìn)行說(shuō)明：

CSTE=P1+P12+P23+P3；CSTE’=P1+P12’+P23’+P3，CSTE＞CSTE’，故導(dǎo)致實(shí)測(cè)名義制冷功率上升而計(jì)算出APF也上升的現(xiàn)象。

2 分析和建議

上述可見(jiàn)，在進(jìn)行變頻多聯(lián)機(jī)APF 實(shí)測(cè)時(shí)，若名義中間能力在進(jìn)行調(diào)整時(shí)，沒(méi)按照空調(diào)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)調(diào)整到空調(diào)機(jī)最優(yōu)；而在開(kāi)展實(shí)測(cè)低溫中間制冷能力時(shí)根據(jù)空調(diào)機(jī)實(shí)際狀態(tài)調(diào)整到了最優(yōu)，反而產(chǎn)生能效提升的假象。而根據(jù)機(jī)理發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)此類問(wèn)題不僅僅出現(xiàn)在進(jìn)行實(shí)測(cè)低溫中間制冷情況下，在實(shí)測(cè)低溫最小制冷也同樣明顯；對(duì)于低溫制熱和超低溫制熱工況下實(shí)測(cè)時(shí)，由于制熱涉及化霜區(qū)域和非化霜區(qū)域及諸多溫度界限點(diǎn)影響，此類問(wèn)題不明顯，在特定情況下才會(huì)出現(xiàn)，但依舊說(shuō)明若選做時(shí)，影響的點(diǎn)比較多。

雖然對(duì)選做點(diǎn)測(cè)試點(diǎn)全部使用參數(shù)計(jì)算，可以有效的解決此類問(wèn)題的發(fā)生，但廠商在開(kāi)發(fā)空調(diào)時(shí)，考慮了年間各個(gè)溫度發(fā)生的時(shí)間和比重，對(duì)于壓縮機(jī)的性能，蒸發(fā)器和冷凝器的性能等也進(jìn)行了選擇和最優(yōu)化設(shè)計(jì)，以此保證，如低溫制冷工況下，能效最高，且實(shí)測(cè)單點(diǎn)能效要比參數(shù)計(jì)算出的更好，故而對(duì)選做點(diǎn)進(jìn)行實(shí)測(cè)已經(jīng)成了趨勢(shì)，也能充分體現(xiàn)各自空調(diào)產(chǎn)品的特性。

所以至關(guān)重要的，就是對(duì)于各個(gè)測(cè)試點(diǎn)開(kāi)展準(zhǔn)確的測(cè)試，同時(shí)也要真實(shí)體現(xiàn)空調(diào)機(jī)給到用戶各方面的性能。標(biāo)準(zhǔn)中也有明確的要求的（如風(fēng)量相關(guān)），但由于多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)復(fù)雜，除室外機(jī)的變頻壓縮機(jī)的頻率要針對(duì)房間負(fù)荷進(jìn)行調(diào)節(jié)，此外，其他調(diào)節(jié)更為復(fù)雜，除壓縮機(jī)頻率外的可變因素更多（如內(nèi)機(jī)電子膨脹閥，外機(jī)主電子膨脹閥，外機(jī)過(guò)冷卻電子膨脹閥，噴射閥，回油閥等）

故建議在APF試驗(yàn)時(shí)把握并保證機(jī)器以下幾個(gè)方面，要和出廠相關(guān)設(shè)定，以及實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)保持一致：

1）風(fēng)量方面，在GB中都有相應(yīng)規(guī)定，只要嚴(yán)格執(zhí)行并確認(rèn)即可，室內(nèi)機(jī)風(fēng)量在GB中已明確，室內(nèi)機(jī)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速按照名義冷量試驗(yàn)時(shí)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行試驗(yàn)；室外機(jī)風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)也規(guī)定，若室外機(jī)風(fēng)量可調(diào)，則按照制造商說(shuō)明書(shū)規(guī)定的風(fēng)量進(jìn)行試驗(yàn)；若室外機(jī)風(fēng)量不可調(diào)，則按照名義風(fēng)速檔位進(jìn)行試驗(yàn)；

2）目標(biāo)蒸發(fā)溫度（制冷時(shí)）和冷凝溫度（制熱時(shí)），標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于各個(gè)多聯(lián)空調(diào)機(jī)系統(tǒng)各個(gè)室內(nèi)、外機(jī)冷媒狀態(tài)等其他方面都沒(méi)詳細(xì)的明示，而這兩個(gè)參數(shù)也會(huì)影響系統(tǒng)性能，故在測(cè)試時(shí)，先要明確空調(diào)室外機(jī)在不同容量調(diào)節(jié)下的出廠蒸發(fā)或冷凝溫度的設(shè)定值，并以這個(gè)值去開(kāi)展實(shí)測(cè)的試驗(yàn)并記錄。

3）目標(biāo)過(guò)冷度和過(guò)熱度，同樣也是影響性能最主要參數(shù)之一，若沒(méi)調(diào)整好，會(huì)出現(xiàn)相同能力下功率上升的情況；如針對(duì)制冷，室內(nèi)蒸發(fā)器過(guò)熱度的值太高會(huì)導(dǎo)致制冷能力不好，太低會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)蒸發(fā)器不完全容易濕壓縮，故關(guān)于過(guò)冷或過(guò)熱一般多聯(lián)室內(nèi)機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)優(yōu)化，并都會(huì)有設(shè)定相應(yīng)的目標(biāo)值；而室外機(jī)的主要電子膨脹閥的控制，也是受到制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)蒸發(fā)器出口過(guò)熱度的影響而調(diào)節(jié)，以充分利用室外機(jī)熱交換器；此外一些室外機(jī)會(huì)設(shè)計(jì)過(guò)冷卻回路，以此提升室外機(jī)熱交的利用率，而過(guò)冷卻電子膨脹閥的控制也受到過(guò)冷卻蒸發(fā)側(cè)的氣管過(guò)熱度影響，以充分利用過(guò)冷熱交換器。所以，在測(cè)試時(shí)，先要明確多聯(lián)機(jī)室內(nèi)和室外機(jī)空調(diào)出廠過(guò)冷或過(guò)熱度的設(shè)定值，包含過(guò)冷卻回路相關(guān)目標(biāo)值，并以這個(gè)設(shè)定值去開(kāi)展實(shí)測(cè)的試驗(yàn)并記錄。

4）保護(hù)控制方面，多聯(lián)系統(tǒng)中，特別是室外機(jī)里會(huì)有很多保護(hù)的設(shè)定，也要在測(cè)試期間同實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)方式，同出廠方式一致，目前一些保護(hù)邏輯都是雙重保護(hù)，除了硬件的物理保護(hù)外，還會(huì)在軟件邏輯中設(shè)定二重保護(hù)，所以不能為了測(cè)試值一時(shí)的好壞而改變其軟件中保護(hù)邏輯控制，如壓縮機(jī)吐出溫度限值，噴射回路開(kāi)啟條件，高低壓限值等。上述幾方面的調(diào)整，都會(huì)出現(xiàn)在相同能力下功率上升的情況，從而產(chǎn)生能耗上升但能效也上升的奇怪現(xiàn)象。

3 結(jié)論

最后總結(jié)下，進(jìn)行多聯(lián)機(jī)空調(diào)（熱泵）機(jī)組APF測(cè)試期間，若針對(duì)空調(diào)機(jī)組的特性選做相關(guān)試驗(yàn)，空調(diào)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)應(yīng)按照對(duì)應(yīng)制冷，制熱運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)相一致，其中包括壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速；室內(nèi)、室外風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速；目標(biāo)蒸發(fā)、冷暖溫度；目標(biāo)過(guò)冷度、過(guò)熱度。既然我們選擇測(cè)試點(diǎn)更多的APF替代IPLV進(jìn)行多聯(lián)機(jī)能效的表征，應(yīng)該更為精準(zhǔn)的的體現(xiàn)多聯(lián)機(jī)空調(diào)機(jī)全年的性能，更加貼合實(shí)際，符合用戶場(chǎng)景，不能出現(xiàn)測(cè)試和出廠給到用戶是不同的參數(shù)設(shè)定，反而影響了我們對(duì)用戶負(fù)責(zé)的初衷。