摘 要：多聯(lián)機中央空調(diào)準(zhǔn)確公平的分戶計量是降低大型建筑能耗的有力保障?，F(xiàn)階段行業(yè)內(nèi)存在多種電量實時分?jǐn)偹惴ǎ珱]有統(tǒng)一科學(xué)的測試方法對分?jǐn)偨Y(jié)果的偏差進(jìn)行評估，無法衡量系統(tǒng)分?jǐn)偟臏?zhǔn)確性、公平性?！抖嗦?lián)機中央空調(diào)分戶計量（實時分?jǐn)偅┫到y(tǒng)分戶計量偏差測試方法》提出了合理可行的三種測試場景，對冷熱量分?jǐn)偲罱o出了明確的計算方法，為衡量系統(tǒng)的分?jǐn)倻?zhǔn)確性提供依據(jù)，促進(jìn)行業(yè)技術(shù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：多聯(lián)機中央空調(diào)，分戶計量，測試方法

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.22.024

1 背景意義

隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的加速，大型建筑能耗顯著增加，在“雙碳”政策落實的過程中，建筑群的綠色低碳受到越來越多的關(guān)注。其中中央空調(diào)分戶計量功能是大型公共建設(shè)項目的必備功能，對于大型建筑節(jié)能減排有著重要意義。不同于傳統(tǒng)中央空調(diào)的開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，多聯(lián)機都是封閉式的：主機、末端、控制系統(tǒng)等都來自同一廠家。由于這種封閉性，傳統(tǒng)中央空調(diào)的分戶計量方式無法適用于多聯(lián)機。

目前市場上主流的分戶計量系統(tǒng)是通過電表采集室外機的耗電量，通過自定義的算法將室外機耗電量分?jǐn)偟矫恳慌_室內(nèi)機中。大型建筑的物業(yè)管理者可將分?jǐn)偨Y(jié)果通過報表輸出?，F(xiàn)階段行業(yè)內(nèi)存在多種實時分?jǐn)偹惴?，但沒有統(tǒng)一的測試方法對多聯(lián)機中央空調(diào)分戶計量實時分?jǐn)偨Y(jié)果的偏差進(jìn)行評估，因此無法衡量系統(tǒng)分?jǐn)偟臏?zhǔn)確性、公平性。市場亟須建立用戶、企業(yè)都認(rèn)可的測試方法來評估多聯(lián)機分戶計量系統(tǒng)的分?jǐn)倻?zhǔn)確性，以促進(jìn)多聯(lián)機行業(yè)與分戶計量技術(shù)的進(jìn)步，助力國家低碳節(jié)能進(jìn)程。為解決行業(yè)需求，中國標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會于2023年11月27日發(fā)布并實施團體標(biāo)準(zhǔn)《多聯(lián)機中央空調(diào)冷熱用量分戶計量系統(tǒng)分?jǐn)偲顪y試方法》。

2 標(biāo)準(zhǔn)對象的確定

本標(biāo)準(zhǔn)在第一章范圍里明確：“本文件描述的分戶計量測試方法不適用于無內(nèi)機運行時的外機待機電量分?jǐn)?、公共電量以及其他冗余電量的分?jǐn)偱c測試?！币驗槟壳笆袌錾袭a(chǎn)品對此類電量通常以均攤的方式進(jìn)行計費?！氨疚募贿m用于時間分?jǐn)偡椒ā⒚娣e分?jǐn)偡椒ǖ姆謶粲嬃慨a(chǎn)品?！保@兩種分?jǐn)偡椒ㄒ怨潭ǖ奈锢砹孔鳛橛嬞M依據(jù)，不涉及隨不同環(huán)境進(jìn)行適配變化的情況，無需進(jìn)行測試方法的設(shè)計與試驗。通過對行業(yè)中主流分?jǐn)偡绞竭M(jìn)行對比分析，該標(biāo)準(zhǔn)選取針對依據(jù)冷熱量分?jǐn)傠娏康姆绞竭M(jìn)行試驗方法設(shè)計。

目前市場上的分?jǐn)偡绞街饕辛N：房間面積、運行時間、室內(nèi)機容量比、室內(nèi)機耗電量、冷媒流量、冷熱量[1]。

其中前兩種方式較簡單但準(zhǔn)確度較低?；诜块g面積計量的方式無法綜合考量內(nèi)機實際使用情況，缺乏公平性。按照時間分?jǐn)偟姆绞绞峭ㄟ^監(jiān)測內(nèi)機、風(fēng)機不同擋位等多種運行時間的參數(shù)，綜合計算占比情況進(jìn)行分?jǐn)?。雖然比前一種分?jǐn)偡绞皆跍?zhǔn)確性上略有提高，但室內(nèi)實際獲得的冷熱量不僅與時間有關(guān)系，還受到制冷劑實際流量、風(fēng)量、室內(nèi)溫度等因素影響[1]。

基于內(nèi)機容量比分?jǐn)傆卸喾N計算和修正方式，通過內(nèi)機容量、風(fēng)量、溫度等參數(shù)作為修正系數(shù)，估算室內(nèi)機換熱量。但由于傳熱系數(shù)、傳熱面積、修正系數(shù)等大部分為估值，且需要大量的實驗提供數(shù)據(jù)，該方法的精度受到較大影響[2]。按照室內(nèi)機耗電量占比進(jìn)行分?jǐn)偅捎谑覂?nèi)機能耗與換熱量不是線性關(guān)系[2]，該方法難以準(zhǔn)確反映室內(nèi)機的換熱量[1]。此外，此方法還需在每一個室內(nèi)機加裝電表，這就要求系統(tǒng)為各個末端入口單獨配電線，預(yù)留電表安裝空間。這種方法不僅初始成本較高，且僅適用于新建建筑，對大量的既有建筑，難以應(yīng)用推廣[1-2]。

按照制冷劑流量分?jǐn)傄彩悄壳皯?yīng)用較多的一種方式，此方法是用各室內(nèi)機的制冷劑流入量代表該室內(nèi)機消耗的冷量。但是，由于各末端在實際應(yīng)用中的負(fù)荷不同，使用情況復(fù)雜，流出的制冷劑狀態(tài)不同，即各室內(nèi)機進(jìn)出口制冷劑焓差并不相同，以流量代表冷量會存在偏差[1]。而且，這種方式通常用電子膨脹閥的開度表征制冷劑流量，這進(jìn)一步降低了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性[1]。

以上方式是以時間、流量、電量中的某種物理量作為室內(nèi)獲得冷熱量的表征參數(shù)，如果能按內(nèi)機實際冷量比例進(jìn)行分?jǐn)?，分?jǐn)偨Y(jié)果必然更加公平合理。因此按照冷熱量分?jǐn)偟姆椒ㄖ饾u發(fā)展成熟，如全分戶冷量表方式、風(fēng)機盤管進(jìn)出水溫差和流量等計算冷量、空氣焓差計算冷量等多種方式[7]。

各種冷量分?jǐn)傁到y(tǒng)的準(zhǔn)確度需用統(tǒng)一的測試方法進(jìn)行對比，即將此定為該標(biāo)準(zhǔn)方法的試驗對象并以偏差來表征，且在術(shù)語定義中的3.1和3.4，在“電量分?jǐn)偂倍x中以“注”的形式明確界定本標(biāo)準(zhǔn)測試方法針對采用依據(jù)室內(nèi)機的冷熱用量分?jǐn)偡绞竭M(jìn)行設(shè)計的?！笆覂?nèi)機組消耗電量”中明確定義為：“在一定時間周期內(nèi)，根據(jù)一定規(guī)則將室外機總電量分?jǐn)偟矫颗_室內(nèi)機的電量?！迸c依據(jù)內(nèi)機耗電量的分?jǐn)偡绞竭M(jìn)行區(qū)分。

3 測試場景選取及測試方法

3.1 機組性能影響因素分析

對按冷熱量進(jìn)行電量分?jǐn)偟姆謶粲嬃肯到y(tǒng)進(jìn)行試驗方法的設(shè)計，需要明確對機組制冷制熱性能影響較大的因素。

（1）長配管影響

一拖多型多聯(lián)機組，內(nèi)機安裝位置與外機距離遠(yuǎn)近的差異，導(dǎo)致配管長短有較大差異，而制冷劑流經(jīng)的管路長度、壓損壓降、熱損等都是影響機組性能的重要因素[3]。林鋮志在其《大容量多聯(lián)機的開發(fā)與配管長度對機組性能影響的研究》碩士論文中進(jìn)行了詳細(xì)的分析。管路的壓力損失會隨著管路的加長而增加，系統(tǒng)的能力和能效均會降低[3]。室內(nèi)外機組連接配管長度增加將導(dǎo)致制冷時室內(nèi)機的蒸發(fā)溫度升高、除濕能力降低、制冷量衰減[4]。

在假設(shè)制冷劑流速不變、管徑不變的理想情況下，通過模擬試驗得到制冷量隨管長增加而降低的對應(yīng)關(guān)系：管長為10 m時，制冷量約65 kW，管長為100 m時，制冷量將至約50 kW，當(dāng)管長達(dá)到200 m，制冷量降低至35 kW左右，降幅超過45%。說明同一機組用戶，開啟相同擋位模式運行情況下，10 m配管用戶得到的冷量遠(yuǎn)超200 m配管用戶，在分戶計量系統(tǒng)計算過程中必須考慮并修正該影響公平性的因素。

（2）高落差的影響

為了良好適配大型高層建筑，多聯(lián)機外機容量不斷發(fā)展增容，可配內(nèi)機數(shù)量大幅增多，這種獨特結(jié)構(gòu)決定的安裝問題，實際安裝一般將外機放于頂層或底層，導(dǎo)致內(nèi)機與外機之間存在不可避免的高落差現(xiàn)象[5-6]。圖1為室外機在底層，內(nèi)機安裝至第N層樓高，每層安裝3臺的情況。

燕子騰等人在《高落差多分支管路結(jié)構(gòu)對多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)能力影響的快速仿真》中采用仿真軟件進(jìn)行模擬計算后發(fā)現(xiàn)，隨著內(nèi)機高度遞增，落差增大，內(nèi)機制冷能力嚴(yán)重衰減，室內(nèi)機高度每增加20 m，室內(nèi)機的能力衰減2.7%～11.9%[6]，且高度差過大時，管路內(nèi)的壓降過大、電子膨脹閥前壓力過低，從而導(dǎo)致液態(tài)制冷劑閃蒸，系統(tǒng)無法穩(wěn)定工作[6]。

3.2 測試場景確定

考慮影響多聯(lián)機性能的多種因素，采用控制變量法，該標(biāo)準(zhǔn)選取3種場景進(jìn)行測試：室內(nèi)機容量差異測試、長配管場景測試、高落差場景測試。為兼容3種場景測試，試驗安裝方式如圖2所示。

其中，待測室內(nèi)機#1與待測室內(nèi)機#2之間的容量之比大于等于5，待測室內(nèi)機#2是上述兩臺待測室內(nèi)機中容量較大的室內(nèi)機，待測室內(nèi)機#2與待測室內(nèi)機#3是兩臺相同標(biāo)稱型號的室內(nèi)機。

同時開啟#1和#3，作為容量差異場景測試對比樣機；同時開啟#2和#3，作為長配管場景測試對比樣機；同時開啟#2和#3，通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥，模擬高落差壓差，作為高落差測試對比樣機。每個場景分別進(jìn)行制冷和制熱兩種工況且每種連續(xù)5個小時的測試。下面以高落差場景為例進(jìn)行簡要介紹。

從試驗的實際操作性與經(jīng)濟方面的考慮，很難將內(nèi)機實際安裝到不同高度樓層進(jìn)行測試分?jǐn)倻y試，該標(biāo)準(zhǔn)以落差壓力等效替代的方式進(jìn)行模擬。首先同時開啟#2和#3，不斷調(diào)整調(diào)節(jié)閥1，使壓力差（ρ1-ρ2）等于內(nèi)機高度h時的壓損值（ρgh），其中ρ為調(diào)節(jié)閥1入口處的冷媒密度，h為待測內(nèi)機放置的模擬高度，如本次進(jìn)行模擬40 m高度的內(nèi)機位置，則h取40。調(diào)節(jié)閥1調(diào)整完畢后維持此開度，進(jìn)行如表1所示的5小時制冷工況的運行測試。

采樣率設(shè)為1次/分鐘情況下，整機實時能效比按照公式（1）計算：

EERi ——實時能效比；

Wcti ——室內(nèi)機#2和#3的實時總制冷量，單位為瓦（W）；

Wi——室外機實時功率，單位為瓦（W）。

高落差樣機#2的實時耗電量按照公式（2）計算：

其中：

hci——室內(nèi)機#2的實時制冷量，單位為瓦（W）；

EERi ——實時能效比；

Cci ——室內(nèi)機#2在制冷工況下的實時耗電量，單位為瓦（W）。

最后將5小時的Cci 進(jìn)行累加，得到室內(nèi)機#2按照冷量分?jǐn)偡绞綉?yīng)分?jǐn)偟碾娏?，對比被測系統(tǒng)軟件輸出的分?jǐn)傠娏窟M(jìn)行偏差計算。

在高落差場景制熱工況下測試中，將圖2液管的安裝方式平移到氣管配管連接上，壓差等效方式相同，對內(nèi)機#2和內(nèi)機#3再次進(jìn)行連續(xù)5小時的參數(shù)調(diào)節(jié)和實時功率監(jiān)測。

容量差異測試和長配管測試場景參考高落差場景，開啟對應(yīng)兩組室內(nèi)機做對比。

4 試驗結(jié)果

按照該標(biāo)準(zhǔn)的方法進(jìn)行安裝和試驗以冷熱量方式分?jǐn)偟姆謶粲嬃肯到y(tǒng)，取其中一套測試數(shù)據(jù)示例，如表2所示，不同場景的每1個小時記錄并計算分?jǐn)偲睢?/p>

5 結(jié) 語

我國大型建筑能耗約占全國18%～25%，且根據(jù)發(fā)達(dá)國家的發(fā)展經(jīng)驗來看，建筑能耗會隨著國家發(fā)展而增加[7]。大型建筑所使用的多聯(lián)機設(shè)備是構(gòu)成建筑能耗的重要部分，在滿足用戶合理舒適需求的基礎(chǔ)上，降低多聯(lián)機能耗對我國構(gòu)建綠色節(jié)能建筑具有戰(zhàn)略性意義。通過該標(biāo)準(zhǔn)提出的測試方法對冷熱量分戶計費系統(tǒng)的分?jǐn)偲钸M(jìn)行評估，能推進(jìn)行業(yè)技術(shù)的發(fā)展步伐，通過不斷提高準(zhǔn)確性的分戶計費系統(tǒng)，用經(jīng)濟杠桿調(diào)動國民建立節(jié)能環(huán)保意識，養(yǎng)成良好的用能習(xí)慣，舉國上下共同完成雙碳目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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[7]徐曉寧，丁云飛，朱赤輝，等.基于網(wǎng)絡(luò)控制的中央空調(diào)運行管理、控制與分戶計費系統(tǒng)[J].建筑科學(xué)，2009，25（6）：65-67+72.

作者簡介

胡亞欣，工程師，智能交互試驗室主任工程師，主要從事智能家電檢測和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方向的研究工作。

焦利敏，高級工程師，智能家居試驗室主任，主要從事智能家電檢測和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方向的研究工作。

亓新，正高級工程師，副總工程師，主要從事家電檢測、標(biāo)準(zhǔn)化方向的研究工作。

楊露，工程師，認(rèn)證中心技術(shù)質(zhì)量部副部長，主要從事認(rèn)證質(zhì)量體系運行，認(rèn)證人員、實驗室管理以及認(rèn)證項目等管理工作。

肖慧春，工程師，認(rèn)證中心技術(shù)質(zhì)量部主任，主要從事產(chǎn)品認(rèn)證相關(guān)的工作。

張萌萌，經(jīng)濟師，所長辦公室主任，主要從事檢測領(lǐng)域政策研究申報工作。

（責(zé)任編輯：張佩玉）