基于EN14825标准规定下的房间空调器季节能效计算方法解析及变频空调器性能设计方法探讨

78FLUID MACHINERYVol. 46，No.3，2018          收稿日期：2017-06-20修稿日期：2017-08-29文章编号：1005-0329（2018）03-0078-06基于EN14825标准规定下的房间空调器季节能效计算方法解析及变频空调器性能设计方法探讨汪东明，鲁益军（TCL空调器（中山）有限公司，广东中山 528427）摘 要： 对EN14825-2016房间空调器关于SEER/SCOP的计算方法进行了解析；对家用房间空调器在欧盟能效标准约束条件下的性能设计方法进行了探讨。欧盟房间空调器的制冷SEER与制热SCOP测试时，重点关注测试B点工况的能力能效。在测试制冷模式与制热模式下的B、C、D各工况点时，要根据变频空调功率分布特征，调整风机转速，制冷系统的节流机构参数，使能力能效达到最优。在进行D点工况测试时，应适当调高压缩机的回转速度，避免压缩机在低频运行区段造成的高功耗，从而影响SEER与SCOP。关键词： EN14825-2016；季节能效比；季节制热性能系数；变频空调器；消耗功率；控制模式；性能中图分类号：TH12；TB65文献标志码：Adoi：10.3969/j.issn.1005-0329.2018.03.016AnalysisofCalculationMethodforSeasonalEnergyEfficiencyofRoomAirConditionerBasedonEN14825andDiscussiononPerformanceDesignMethodofInverterAirConditionerWANGDong-ming，LUYi-jun（TCLair-condition（zhongshang）Co.，Ltd.，Zhongshan528427，China）Abstract： In this paper，the calculation method of SEER/SCOP in EN14825-2016 room air conditioner is analyzed.The performance design method of home room air conditioner under the restriction of energy efficiency standard in European Union is discussed. The Erp air conditioner cooling SEER and heating SCOP test，focusing on the ability to test B point conditions， energy efficiency. When testing the working conditions of B，C，D， the fan speed and the throttling mechanism parameters of the refrigeration system should be adjusted according to the power distribution characteristics of the inverter air conditioner，so that the capacity and energy efficiency can be optimized. the test of D point work condition，the rotation speed of compressor should be adjusted properly so as to avoid the high power consumption caused by compressor in low frequency operation section，thus affecting SEER and SCOP.Keywords： EN14825-2016；SEER；SCOP；inverter air conditioner；power；control model；capability1前言自2011年2月16日欧盟向WTO通报了ErP指令关于空调的实施条例草案（G/TBT/N/EEC/362）和新能源标识条例草案（G/TBT/N/EEC/363）。空调新能源标识条例（EU）No.626/20112011年7月6日正式公布，2012年3月10日，空调和舒适风扇的ErP生态设计实施条例（EU）No.206/2012在官方公报公布。本条例规定了空调和舒适性风扇的生态设计要求、合格评定方式、市场监管中的验证程序等内容。房间空调器要进入欧盟市场进行销售，必需符合欧盟房间空调器生态设计要求，注重环境友好，根据气候特点进行差异化设计。因此欧盟制定了系列法案：EN14825-2016，关于房间空调器的季节能效比SEER，季节制热性能系数SCOP；EN12102-2008关于噪声的规定；EN62301-2006关于待机功耗的规定。EN14825-2016标准发布前，中国家用电器研究院的齐云等学者对标准草案进行了研究解读［1］。欧盟标准执行期间，79流 体 机 械第46卷第3期，2018年3月工程技术人员从逻辑控制与实验方法了提高空调器测试能效的研究，但鲜有人对设计方案进行探讨。本文就欧盟关于房间空调器生态设计指令的相关法规进行解析，从而对家用转速可控型房间空调器符合标准要求的性能设计方法进行探讨。2欧盟关于房间空调器生态设计指令的要点欧盟关于房间空调器生态设计指令的理念主要体现在如下几个方面：（1）欧盟国家的环保与节能观念强，普遍不喜欢带电加热的产品。房间空调器制热量不够的情况可以接受，然后用其它清洁能源（风能、太阳能、地热能等）补充。根据建筑物热负荷确定房间空调器的能力参数是其核心要求，所以转速可控型房间空调器（也就是业内俗称的变频空调器）才能适应要求。（2）欧洲地域广，制热需求季节摄氏零度以下的气温时间多，不仅关注空调器的制热能力和SCOP，而且特别关注制热时换热器结霜及除霜对空调系统能耗的影响。EN14825-2016标准定义了3种不同的制热气候温度范围，即平均气候，极限气温在-10~20℃之间；寒冷气候，极限气温在-22~20℃之间；温暧气候，极限气温在2~20℃之间，其中对SCOP要求是以均温气为基准来进行测试评价。（3）考核空调器非运行能耗，要求空调器设计时尽可能降低非运行能耗，非运行能耗包括但不限于遥控关机能耗，温控关机能耗，待机模式功能耗，曲轴加热带模式能耗等。（4）SEER和SCOP的取得有2种方式，一种是宣称法，也就是由生产厂家标识宣称值，理论推算而得，未经实测确认；另一种是测量法，所有数据均在相应的工况条件下实测得出。SEER和SCOP的计算必须在相同的口径下进行，即宣称法时A，B，C，D等工况下能力和EER\COP必须都是宣称数据。同理，测量法时，都必须为实测数据（设计负荷也必须用实测的数据来计算）。3EN14825-2016房间空调器SEER/SCOP的计算方法解析及空调器性能设计方法3.1EN14825规定的房间空调器SEER/SCOP计算方法SEERQQSEERHPHPHPHPCECEonTOTOSBSBCKCKOFFOFF=++++（1）其中QPHCEdesigncCE=SEERhpThpTEERTonjnjcjjnjcjj=()()()==∑∑11式中QCE——参考年度制冷需求量，kW·hSEERon——运行模式下的季节能效比，kW·h/kW·hPTO——温控器关闭时的功率消耗，kWHTO——温控关机模式使用时间，hHSB——待机模式使用时间，hPSB——待机模式下的功率消耗，kWHCK——压缩机曲轴箱加热带使用时间，hPCK——曲轴加热带模式下的功率消耗，kWHOFF——关机模式使用时间，hPOFF——关机模式下的功率消耗，kWPdesignc——设计制冷负荷，kWHCE——等效制冷时间，hhj——相应温度区间内的制冷工作时间，hPc（tj）——对应区间温度Tj时建筑物的制冷量需求，kWTj——区间工作温度，℃EER（Tj）——对应温区间工作温度时的能效比j——下标，温度区间数n——区间总个数运行模式时季节制热性能系数SCOP计算式为：SCOPQQSCOPHPHPHPHPHEHEonTOTOSBSBCKCKOFFOFF=++++（2）其中SCOPhpThpTelbuTCOPTelbuTonjnjhjjnjhjjjj=()()−()()+()==∑∑11式中QHE——参考年度制热需求量，KW·hSCOPon——在运行模式时的季节制热性能80FLUID MACHINERYVol. 46，No.3，2018系数，kW·h/kW·h式中Ph（tj）——在对应区间温度Tj时建筑物的制热量需求，kWCOP（Tj）——对应区间温度的制热性能系数elbu——辅助电加热量，kW通过给定的计算公式分析，SEER/SCOP与使用的温度区间与时间强相关，同时与待机功率、温控关机率、曲轴加热功率等有关联。3.2制冷测试条件与测试方法解析及空调器性能设计方法探讨EN14825-2016规定，当室外气温高于16℃时需要给室内提供冷量。制冷参考设计温度条件规定为：室外侧干球温度35℃，湿球温度24℃；室内侧干球温度27℃，湿球温度19℃。在此条件下空调机组必需满负荷运行。在16~35℃之间设定4个温度区间，依次是16℃＜T≤20℃，20℃＜T≤25℃，25℃＜T≤30℃，30℃＜T≤35℃。根据EN14825-2016标准要求制冷模式下4个温区的测试点及部分负荷要求见表1。各温区的单点能效对于SEER的权重由各温度发生时间数决定。表1 制冷模式下4个温度范围的测试点及部分负荷要求环境温度（℃）1620253035制冷负荷比（%）0214774100SEER权重（%）015303520测试点DCBA在制冷测试模式下，各测试点的部分负荷曲线与压缩机的运转速率及能力曲线基本相近。在进行能力能效调试时，应先调试制冷测试B点的能力能效，用制冷测试B点的能力推算出制冷测试A点的能力。房间空调器用制冷压缩机一般为旋转式空调压缩机，制冷压缩机的选型设计，制冷能力的大小可根据压缩机的实际排气量与单位工质制冷量的乘积获得［2］。2IFIF=Δηννδ（3）式中Qe——压缩机的理论制冷量，Wην——容积效率νh——理论输气量，m3/sΔhe——蒸发器出口比焓与入口比焓之差，J/Kg2IFIF=Δηννδ——压缩机的吸气比容，m3/kg以名义制冷量为6.4KW的KFR-64GW/Bp为例，根据EN14825-2016标准要求，实际制冷量Q≥6.4×0.92kW即为合格，考虑到设计余量，一般按照GB/T7725的规定偏差来选取计算即Q≥6.4×0.95=6.08KW。名义设计制冷量一般为制冷模式A点的制冷能力。在压缩机气缸容积一定的情况下，压缩机的回转速度确定了压缩机制冷量的参数指标。某型号的变频压缩机在压缩机测试额定测试条件下即回转速度60r/min，理论制冷量为4.480kW，可以推出其在6.4kW制冷量需求时的回转速度为60r/min＜V≤85r/min。事实上，房间变频空调器用压缩机的理论制冷量与其回转速度成线性关系。调试选取压缩机回转速度后，调整节流机构参数，内风机转速与外风机转速设定为最高即可满足A点制冷能效要求。根据制冷理论循环，利用制冷压焓图进行分析，理论设计后再通过试验调整。制冷测试B点、C点、D点相对于制冷测试A点，最大的变化是室外气温降低而室内温度不变，对应的冷凝温度与冷凝压力也相应降低。根据图2所示，当冷凝温度由t'变成t时，制冷剂在冷却和冷凝过程中放出热量，计算式qK'＝h2'－h3'变成qK=h2－h3，理论压缩功w'0变成w0＝h2－h1数值变小。在此条件下，室外换热器换热能力有冗余。根据变频空调器电功率分布特征，在此条件下需要