风冷多联式空调(热泵)机组能效水平分析

李新平

摘要：制冷空调行业是我国目前比较成熟的制造业，关乎着人民生活质量、工业生产环境和能源环保。但作为支撑空调行业良好发展的空调检测认证机构，目前依旧是以传统的空调热泵机组的检测认证为主，这种检测方式需要依赖更多的标准试验室来进行，而实际运行效率与试验室测试结果在评价指标上会因为安装、运行控制等一系列因素的影响而存在较大的差异性。特别是对于系统较大、安装复杂的空调热泵类产品，如多联机，对性能测试结果的影响会更大。因此通过现场性能测量技术检测空调实际运行性能，对于机制的完善和检测水平的提高具有重要意义。

关键词：风冷;多联式空调(热泵)机组;能效水平;

引言

ＧＢ／Ｔ１８８３７—２０１５《多联式空调（热泵）机组》（以下简称ＧＢ／Ｔ１８８３７—２０１５）对风冷多联式空调（热泵）机组（以下简称“多联机”）的性能评价采用季节能效比。这一性能评价的基本思路与多联机市场相对成熟的日本、欧盟现行标准具有一致性。目前国内多联机厂商按ＧＢ２１４５４—２００８《多联式空调（热泵）机组能效限定值及能源效率等级》的规定进行制冷综合部分负荷性能系数ＩＰＬＶ（Ｃ）能效试验，同时在铭牌、随机文件及样本手册中对应产品标准的要求，普遍标注了季节能效比。为了对多联机市场整体能效水平进行定量判断，基于笔者所在单位搜集的样本及送检样品的铭牌标称值，调研统计了１７家主流厂商、５００台典型型号多联机的能效标称数据，并依据实际检验能效结果对标称值与实测值的偏差进行分析，给出多联机能效的实际现状。

1设计原理

多联式空调（热泵）机组现场测试装置测量原理采用的是空气焓差法，主要涉及的内容包括空调的进出风温度、湿度、风量以及电参数等。该装置由测试元器件、数据采集器及处理终端等部分组成，能够实现测试数据的实时采集和分析。设计的重点在于考虑元器件匹配的合理性、适应性以及整体结构设计的便携性。其中风量使用风量罩测量、温度参数使用铂电阻测量、湿度参数使用湿度传感器测量，再结合高精度的功率模块，最终通过数据采集与处理可直接得到测试空调的能效比。为了较大可能的扩大该现场测试装置的适用性，其设计的风量测试范围在80m3/h～3500m3/h，制冷量范围在1500W～15000W，功率范围在500W～4000W，可满足市场上大部分空调器的测试需求。

2多联机产品能效水平调研

2.1名义制冷量

Ｑ≤１４ｋＷ风冷多联机本冷量范围内的多联机，其主流定位为中小户型家用集中空调，在一定程度上作为房间空调器的高端替代品。多联机系统的基本特征为“一拖多”，这一冷量范围内的产品容量下限普遍不低于８ｋＷ，同时多采用转子压缩机及单风扇或双风扇侧吹风的室外机构型，搭配的室内机以低静压风管机为主。考虑到在１４ｋＷ（５ＨＰ）以下容量范围内，转子压缩机在部分负荷工况下存在先天效率优势，这一冷量范围内的产品季节能效比普遍较高。尤其在室外机换热器相对较大的双风扇侧吹风型号多联机中，往往存在着各厂商全产品系列中的能效最优值。

2.2Ｑ＞６８ｋＷ风冷多联机

本冷量范围的多联机，能效试验中对搭配室内机数量已没有上限要求，能效试验中对组合型式限制较小，进行能效指标的横向比较缺乏足够的边界条件。考虑到试验室实际安装条件，这一冷量范围多联机的能效标称值中理论计算及等效试验推算等因素的作用尤为显著。

3能效评价指标

能效指标是多种在线产品性能的重要指标。随着制冷部门变频调速技术的引进和发展，所有国家的多连接工业和技术水平都逐步提高，由俄方或COP在一个名义运行点对多连接性能的评估没有充分反映空调的实际运行情况，等等通过在多个网络上运行35个运行状态的制冷性能测试，提供完整的运行状态性能模型以评估产品性能。许多研究人员对多线空调实际运行中影响能耗的各种因素进行了大量的基线实验研究，并提出了一套综合能效指标评估系统。2002年，中国颁布了第一项国家级多线产品国际标准GB/t 18837-2002，并首次提出采用综合性能系数IPLV(C)和IPLV(H)分别评估多线制冷和供热运行的性能。2015年，中国标准采用了一种更科学的评估制度，即水产品的综合部分负荷性能系数、大气产品的年度性能系数和制冷产品的季节性能系数。ahri 1230–seer/hspf季节性能源效率比；用于美国2014年名义制冷量低于19kW的家庭；总能效比(IEER)用于大于19kW的多个商业网络。2012年3月10日，关于实施空调和舒适风扇企业资源规划环境设计的(欧盟)第206-2012 [ 17 ]号条例要求空调设计注重环境影响，已正式公布，欧盟起草了一项法案，在14825-2016年标准中规定了SEER的能效要求和季节性能系数(SCOP)，并在标准公布之前对其进行了审查和解释。一般来说，欧洲联盟国家不使用电热产品进行空调，而是使用其他清洁能源来补充热量。

4风冷多联机市场实际能效水平分析

4.1Ｑ≤１４ｋＷ风冷多联机

本冷量范围内多联机主要面向家装市场，其能效水平受市场关注度较高，自产品标准执行以来各地已进行多次季节能效比能效抽检。多联机生产企业对小多联机产品的能效试验较为重视，这类产品在笔者所在单位所检验的多联机产品中也占了很大比例。由于户用小多联机的实际应用特征，相当一部分型号仅可搭配中低静压暗藏吊顶风管机。部分制造商结合这一实际安装特征，采用真实组合方式进行能效试验，造成了相当一部分组合实测结果偏低。依据能效实测值与标称值的偏差分布，对本冷量范围能效限定值及能效等级给出了推荐值。

4.2５０ｋＷ＜Ｑ≤６８ｋＷ风冷多联机

考虑到国内市场对设备一次成本的考量较重，各品牌总体上趋向于提高单体机容量，目前能够普遍实现单体机容量６１．６ｋＷ（２２ＨＰ）以上，而这一类大容量单体机相当一部分落在本冷量范围内。出于成本控制的考虑，大容量单体机的能效显著低于同样容量的模块组合。以某品牌为例，在既有的双涡旋压缩机系列机组基础上派生出了排量增大的单压缩机系列机组，以降低成本及售价，对应地，能效水平的下降也是显著的。同时，自本冷量范围开始，由于能效试验组合对试验室的要求显著提高，能效标称值中等效试验推算及理论计算的成分开始上升。

5启动试验分析及控制优化方案

涡旋式压缩机运行频率曲线多次急速上升后迅速降低,出现多个峰值,最后压缩机停止运行。压缩机排气温度呈现迅速升高后缓慢下降的趋势,且一直处于0℃以下。排气压力对应饱和温度与吸气压力对应饱和温度的差值在压缩机运行阶段维持在50℃,在压缩机停止运行阶段迅速降至0℃。在0~5min时,机组启动,压缩机运行频率快速升高,吸气压力急剧降低,排气压力上升,但运行至8min时,吸气压力达到压缩机工作压力临界点,压缩机自身的保护机制使压缩机运行频率降低,使其恢复正常工作压力。在10~25min时,压缩机维持低频率运行,由于室外温度过低,此时系统吸排气压力逐步降低,造成压缩机过热度严重不足,为防止压缩机出现液击而损坏,压缩机停机保护。30min后压缩机再次重新启动,压缩机频率与吸气压力的相互制约,使压缩机运行频率呈现M形分布,最后以低频稳定运行,运行15min后,机组再次停机。综上,吸气压力是需要改善的重要系统参数,吸气压力过低会导致压缩机限频运行,做功不足,使高低压无法快速建立压差,不利于机组启动。

结束语

尽管在样本选取中已有意识地规避了测试专门机，统计数据与市场实际状况的符合性仍然存在相当大的不确定性。综合考虑市场实测能效平均水平低于检验样品统计水平的客观现实，ＧＢ２１４５４—２０２１规定的能效指标与市场实际能效水平匹配性较好。

参考文献

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