國內(nèi)外空調(diào)器能耗效率試驗(yàn)及計(jì)算方法對(duì)比分析（中）

吳曉麗 蔡寧 胡志強(qiáng)

（中國家用電器研究院 北京 100176）

（續(xù)接本刊上期第40頁）

3.1.2 制熱季節(jié)能源消耗效率（HSPF）

制熱季節(jié)期間，空調(diào)器進(jìn)行制熱運(yùn)行時(shí)，送入室內(nèi)的熱量總和（HSTL）與消耗電量的總和（HSTE）之比。

計(jì)算方法同SEER類似，具體如下：

3.1.2.1 制熱季節(jié)需要制熱的各溫度的發(fā)生時(shí)間

GB/T 7725給出了制冷季節(jié)需要制冷的溫度分布，即從-6℃～16℃共23個(gè)溫度分區(qū)，并給出了各個(gè)溫度分區(qū)占整個(gè)制熱季節(jié)的比例。

3.1.2.2 確定計(jì)算HSPF所需的關(guān)鍵點(diǎn)，并根據(jù)關(guān)鍵點(diǎn)計(jì)算其它溫度點(diǎn)的能力

HSPF確定方法與SEER類似，也分為定頻空調(diào)器和變頻空調(diào)器兩種。具體如下：

（1）定頻空調(diào)器

定頻空調(diào)器制熱季節(jié)能源消耗效率HSPF計(jì)算方法與制冷季節(jié)SEER的確定類似，確定關(guān)鍵點(diǎn)即確定相應(yīng)的負(fù)荷線和能力線所需的測(cè)試點(diǎn)和計(jì)算點(diǎn)。然后用線性插值計(jì)算出其它溫度點(diǎn)的性能，從而計(jì)算出HSPF。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的關(guān)鍵點(diǎn)如表4所示，通過這些點(diǎn)可以確定制熱負(fù)荷線和能力線示意圖（見圖5）。

圖6給出了空調(diào)器制熱季節(jié)能源消耗效率推導(dǎo)的過程，需要注意以下幾點(diǎn)：

（A）制熱量直接用制熱負(fù)荷線確定，而制熱負(fù)荷線與制冷量φful(35)有關(guān)；

（B）季節(jié)耗電量計(jì)算時(shí)分成無霜運(yùn)行區(qū)和結(jié)霜運(yùn)行區(qū)：

◆無霜區(qū)域制熱運(yùn)行的情況（tj≥5.5℃或tj≤-7℃）；即線形插值計(jì)算這些溫度的制熱量時(shí)，用φful(tj)線計(jì)算（即點(diǎn)5-點(diǎn)3線）；

◆制熱運(yùn)行發(fā)生除霜的情況（-7℃

（2）變頻空調(diào)器

變頻空調(diào)器HSPF計(jì)算方法與SEER類似，也分為進(jìn)行25%額定制熱量試驗(yàn)和不進(jìn)行25%額定制熱量試驗(yàn)兩種情況。確定負(fù)荷線需要的點(diǎn)與定頻空調(diào)相同。其他性能線所需要的點(diǎn)見表5。最終可以確定負(fù)荷線與能力線。

（A）如果未進(jìn)行25%額定制熱量試驗(yàn)，HSTE按照下述階段進(jìn)行計(jì)算：

◆空調(diào)器在中間能力點(diǎn)以下斷續(xù)運(yùn)行；

◆空調(diào)器在中間制熱能力和額定制熱能力之間連續(xù)運(yùn)行；

◆空調(diào)器在額定制熱能力和低溫制熱能力之間運(yùn)行；

◆空調(diào)器在低溫制熱能力以上連續(xù)運(yùn)行。

（B）如果進(jìn)行25%額定制熱量試驗(yàn)，HSTE按照下述階段進(jìn)行計(jì)算：

◆空調(diào)器在25%額定制熱能力點(diǎn)以下斷續(xù)運(yùn)行；

◆空調(diào)器在25%額定制熱能力和中間制熱能力之間連續(xù)運(yùn)行；

◆空調(diào)器在中間制熱能力和額定制熱能力之間連續(xù)運(yùn)行；

◆空調(diào)器在額定制熱能力和低溫制熱能力之間連續(xù)運(yùn)行；

◆空調(diào)器在低溫制熱能力以上連續(xù)運(yùn)行。

注：上述每個(gè)階段，均分成無霜區(qū)域運(yùn)行情況（tj≤-7℃，tj≥5.5℃，φmin(tj)＜Lh（tj）≤φhaf(tj)）和制熱運(yùn)行發(fā)生結(jié)霜的情況（-7℃＜tj＜5.5℃，φmin,f(tj)＜Lh（tj）≤φhaf,f(tj)）。

3.1.3 全年能源消耗效率APF及全年運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)季節(jié)耗電量APC

APF和APC的計(jì)算公式如表6所示。

由表6可以看出，國標(biāo)在進(jìn)行APF和APC計(jì)算時(shí)，僅考慮了空調(diào)器運(yùn)轉(zhuǎn)模式的性能，并沒有將待機(jī)、溫控器停機(jī)等其他運(yùn)行模式的耗電量考慮進(jìn)去。

以上是GB/T 7725給出的SEER、HSPF以及APF的計(jì)算方法，需要注意的是，雖然標(biāo)準(zhǔn)中給出

表4 定頻空調(diào)建筑負(fù)荷線和制熱能力（制熱消耗功率）線確定所需點(diǎn)

表5 空調(diào)建筑負(fù)荷線和制熱能力（制熱消耗功率）線確定所需點(diǎn)

**為可選試驗(yàn)，當(dāng)空調(diào)器額定制冷量小于7.1kW時(shí)，不進(jìn)行此項(xiàng)試驗(yàn)；當(dāng)空調(diào)器的額定冷量大于7.1kW時(shí)，應(yīng)進(jìn)行此項(xiàng)試驗(yàn)。如果空調(diào)器額定最小制熱量大于“25%額定制熱量”，φmin(7)為空調(diào)器在額定制熱工況和規(guī)定條件下、壓縮機(jī)處在最小轉(zhuǎn)速下的實(shí)測(cè)最小制熱量、Pmin(7)為實(shí)測(cè)最小制熱消耗功率。

***如果壓縮機(jī)最大轉(zhuǎn)速和額定轉(zhuǎn)速相同則不進(jìn)行壓縮機(jī)最大轉(zhuǎn)速的額定低溫制熱試驗(yàn)，而進(jìn)行壓縮機(jī)額定轉(zhuǎn)速的額定低溫制熱試驗(yàn)，而不用計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。了定頻空調(diào)器SEER和HSPF的計(jì)算方法，但目前定頻空調(diào)器的能效標(biāo)準(zhǔn)僅考慮了制冷能力，且以EER為考核指標(biāo)來進(jìn)行能源效率等級(jí)的劃分。

3.2 ISO 16358標(biāo)準(zhǔn)與GB/T 7725（報(bào)批稿）不同之處

ISO標(biāo)準(zhǔn)考核指標(biāo)同國標(biāo)類似。ISO 16358-1～3分別給出了制冷季節(jié)能源效率CSPF，制熱季節(jié)能源效率HSPF，全年能源消耗效率APF的計(jì)算方法。計(jì)算方法與GB/T 7725的方法相同。主要不同之處如下：

3.2.1 計(jì)算制冷季節(jié)能源效率CSPF與國標(biāo)SEER的不同之處

（1）GB/T 7725中定頻空調(diào)器使用單值法（1個(gè)測(cè)試點(diǎn)）即可，而ISO標(biāo)準(zhǔn)要求是兩點(diǎn)法（即兩個(gè)測(cè)試點(diǎn)），即國標(biāo)中額定低溫制冷φful(29)(Pful(29))由計(jì)算獲得，而ISO則要求在實(shí)際工況下試驗(yàn)獲得；

（2）效率降低系數(shù)CD的測(cè)試工況不同，GB/T 7725要求在額定制冷工況進(jìn)行，而ISO標(biāo)準(zhǔn)要求在低濕斷續(xù)制冷進(jìn)行（干球：27℃，濕球：≤16℃，室外：干球：29℃）；

表6 APF和APC的計(jì)算公式

表7 非激活模式耗電量計(jì)算時(shí)各工況加權(quán)因數(shù)

（3）制冷0負(fù)荷點(diǎn)不同，ISO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的0負(fù)荷點(diǎn)為20℃，而國標(biāo)規(guī)定的0負(fù)荷點(diǎn)為23℃；

（4）制冷季節(jié)需要制冷的各溫度分布及發(fā)生時(shí)間不同（如圖7所示，詳值見相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)）。

3.2.2 計(jì)算制熱季節(jié)能源效率HSPF與國標(biāo)HSPF的不同之處

HSPF的計(jì)算時(shí)的不同之處如下：

（1）100%負(fù)荷點(diǎn)的負(fù)荷不同，GB/T 7725在0℃室外溫度時(shí)的負(fù)荷為1.25*0.82*φful（35），而ISO 16358則規(guī)定0℃室外溫度時(shí)的負(fù)荷為0.82*φful(7)。

（2）由于氣候類型的不同而引起的制熱季節(jié)各溫度分布及發(fā)生時(shí)間不同。

3.2.3 ISO標(biāo)準(zhǔn)中給出了整年的能源消耗效率（TAPF）

在A PF的計(jì)算上ISO標(biāo)準(zhǔn)和國標(biāo)沒有區(qū)別。然而，ISO標(biāo)準(zhǔn)中給出的整個(gè)制冷能源效率（TCSPF）、整個(gè)制熱能源效率（THSPF）、全年能源消耗效率（TAPF）的計(jì)算方法。在計(jì)算全年的能源效率時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)將空調(diào)器的工作模式分為激活模式（active mode）（空調(diào)器正常制冷、制熱運(yùn)行模式）、非激活模式（inactive mode）(非激活模式包含曲軸箱加熱器工作模式)和斷開模式（disconnected mode）（斷開模式的耗電量為0）。

非激活模式下耗電量的測(cè)量如下：

（1）空調(diào)器斷電6h后插電開始測(cè)量；

（2）環(huán)境工況：室內(nèi)、室外均為20℃，耗電量為穩(wěn)定運(yùn)行后測(cè)量1h的數(shù)據(jù)。分別在5℃、10℃、15℃時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行2h。然后按照表7的加權(quán)因數(shù)進(jìn)行加權(quán)得到一個(gè)加權(quán)平均功率Pia。

表8 各種運(yùn)行狀態(tài)時(shí)間分布時(shí)間及全年效率計(jì)算公式

表9 美標(biāo)制冷、制熱負(fù)荷點(diǎn)

表10 ARI 210/240定頻空調(diào)器制冷、制熱工況及測(cè)試點(diǎn)

表11 ARI 210/240變頻空調(diào)器制冷、制熱工況及測(cè)試點(diǎn)

表12 SEER、HSPF和APFR的計(jì)算公式

注：如果在20℃和5℃測(cè)得的功率偏差在5%或1W內(nèi)，則15℃和10℃不強(qiáng)制。這四個(gè)工況的平均值作為結(jié)果。

（3）非激活模式耗電量（IAEC）的計(jì)算

IAEC=Hia×Pia

其中，Hia——非激活模式的小時(shí)數(shù)（見表8）。

3.3 美國標(biāo)準(zhǔn)ARI 210/240與GB/T 7725（報(bào)批稿）不同之處

美標(biāo)ARI 210/240給出了季節(jié)能源消耗效率SEER、HSPF以及全年能源消耗效率APF的計(jì)算方法。其計(jì)算及推導(dǎo)方法與GB/T 7725類似，用確定季節(jié)溫度分布及溫度分布時(shí)間、確定測(cè)試點(diǎn)并根據(jù)測(cè)試點(diǎn)計(jì)算其它點(diǎn)的能力、最終代入公式進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算這三個(gè)步驟來確定最終的SEER、HSPF以及APF。具體差異如下：

（1）確定負(fù)荷線所用的負(fù)荷點(diǎn)不同

如表9所示，注：制熱工況時(shí)，美標(biāo)根據(jù)地理位置分為I、II、III、IV、V、VI等6個(gè)區(qū)，不同區(qū)域制熱負(fù)荷點(diǎn)不同，本次取IV區(qū)為例。

（2）制冷、制熱季節(jié)運(yùn)行溫度及分布時(shí)間不同

美標(biāo)將制冷季節(jié)分成8個(gè)溫度段，并給出了不同溫度段所占的時(shí)間。制熱工況時(shí)，美標(biāo)根據(jù)地理位置分為I、II、III、IV、V、VI等6個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)分成18個(gè)溫度段，并給出了各個(gè)溫度段所總制熱季節(jié)占時(shí)間的比例。

（3）試驗(yàn)工況不同

美標(biāo)定頻空調(diào)器制冷用2點(diǎn)法測(cè)量，制熱采用3點(diǎn)法測(cè)量，而變頻空調(diào)器制冷、制熱均采用5點(diǎn)法，具體測(cè)試點(diǎn)及測(cè)試工況可見表10和表11。SEER、HSPF以及APF的計(jì)算公式見表10～表12。

3.4 日本標(biāo)準(zhǔn)與GB/T 7725（報(bào)批稿）的不同之處

日本JISC 9612給出了兩種制冷季節(jié)能源消耗效率CSPF、制熱季節(jié)能源消耗效率HSPF、全年能源消耗效率APF的計(jì)算方法。一種針對(duì)東京地區(qū)溫度分布的計(jì)算方法（JISC 9612東京），另一種為一般計(jì)算方法，是針對(duì)全國平均溫度分布的計(jì)算方法（JISC 9612全國平均）。計(jì)算方法與GB/T 7725給定的計(jì)算方法基本一致。只是由于地域的不同，而使得在負(fù)荷點(diǎn)、季節(jié)溫度分布及所占時(shí)間上有一定的區(qū)別。具體如下：

表13 國標(biāo)與日本標(biāo)準(zhǔn)制冷負(fù)荷對(duì)比

表14 日標(biāo)制熱負(fù)荷點(diǎn)

（1）確定負(fù)荷線的負(fù)荷點(diǎn)不同

制冷負(fù)荷：0負(fù)荷點(diǎn)與GB/T 7725一致，以室外氣溫在23℃負(fù)荷為0負(fù)荷。而另一個(gè)負(fù)荷點(diǎn)GB/T 7725選取在35℃，而JISC 9612選擇在33℃，詳見表13。

制熱負(fù)荷：在確定制熱負(fù)荷時(shí)，JISC 9612針對(duì)東京地區(qū)溫度分布的計(jì)算方法與國標(biāo)相同，而按照全國平均分布計(jì)算時(shí)，則有所區(qū)別，JISC 9612標(biāo)準(zhǔn)中按地區(qū)分成溫暖地和寒冷地分布規(guī)定負(fù)荷點(diǎn)，詳見表14。

（2）效率降低系數(shù)CD

JISC 9612東京給定了效率降低系數(shù)CD=25，JISC 9612全國平均則是通過空調(diào)器的斷續(xù)試驗(yàn)計(jì)算獲得。GB/T 7725則默認(rèn)值和試驗(yàn)方法均給出，一般選默認(rèn)值CD=25。

（3）測(cè)試點(diǎn)數(shù)量

JISC 9612東京的方法不需要測(cè)量最小制冷、制熱能力，而JISC 9612全國平均則要求測(cè)量最小制冷、制熱能力。

（4）制冷、制熱季節(jié)溫度發(fā)生時(shí)間不同

日本標(biāo)準(zhǔn)給出了東京地區(qū)和全國平均的制冷、制熱需要制冷、制熱的溫度分布和個(gè)溫度分布占總制冷、制熱季節(jié)的時(shí)間。制冷從室外環(huán)境溫度24℃到室外環(huán)境溫度38℃共15個(gè)溫度點(diǎn)，而制熱季節(jié)室外環(huán)境溫度從-14℃～16℃分成31個(gè)溫度點(diǎn)，溫暖地需要制熱的溫度點(diǎn)從9～31。給出關(guān)鍵點(diǎn)的測(cè)量，而其他點(diǎn)則用線性插值的方法獲得，最終代入相應(yīng)的公式獲得，測(cè)試點(diǎn)以及公式推導(dǎo)與GB/T 7725草案一致。

（未完待續(xù)）

圖5 定頻空調(diào)器建筑負(fù)荷與制熱能力示意圖

圖6 定頻空調(diào)器制熱季節(jié)能源消耗效率推導(dǎo)

圖7 GB/T 7725與ISO 16358制冷季節(jié)各溫度發(fā)生時(shí)間對(duì)比