欧盟家用空调季节能效新法规分析

缪曼 陈刚

（1．广东省建筑材料研究院 510160；2．江苏添福产品服务有限公司广州分公司 510656）

1 背景介绍

2011年7月份，欧盟发布了家用空调的能效标签法规(EU) no. 626/2011［1］,2012年3月，欧盟官方发布了家用空调的ErP法规 (EU) No 206/2012［2］。这两个法规都规定，除了移动空调和双风管机继续采用之前的能效比考核方法之外，其他类型的空调都需要采用季节能效评估方法进行考核。从2013年1月1日起，制冷量在12kW以下的家用空调要符合最低季节能效的要求，见表1。

这两个法规的出台引发了国内广大制造商的疑问：季节能效如何评估，应该如何应对？本文针对这两个问题给出了解答，并给出了实际测试计算的案例，希望对制造商克服绿色技术贸易壁垒有所启示。

2 定义介绍

法规提出了一些新的概念和定义，下面列出几个重要的定义，以帮助理解法规的要求：

设计负载(design load)：在标准设计温度下的制冷负载或制热负载。

部分负载率(part load ratio)：指一个比值，即室外温度减去16度和标准设计温度减去16度的比值。

部分负载(part load)：指在具体一个室外温度下的制冷负载或制热负载，由设计负载乘以部分负载率得到。

季节类型(season)：指四种环境工况之一（其中，一个制冷季节，三个制热季节：平均/较冷/较热）。每个季节类型都规定了在该季节类型下，任一室外温度所占的小时数。

极限运行温度(TOL): 指制造商宣称的产品可以制热运行的最低环境温度，低于该温度，产品将不能制热。

等价温度(Tbiv或者Tbivalent): 指制造商宣称的室外温度，在该温度时，制造商宣称的制热能力等于该温度下的制热部分负载。低于该温度，则需要辅助电加热来满足制热部分负载的要求。

3 欧盟季节能效的评估方法的介绍与分析

3.1 季节能效的测试方法

根据欧盟的官方通告2012/ C 172/01规定，家用空调季节能效的考核采用EN 14511［3］和EN 14825［4］两个标准进行测试。每种测试工况对应不同的部分负载率。

例如，制冷工况有4个测试工况，见表2。

而制热工况，以平均季节类型为例，则有6个测试工况，见表3。

在对每个工况进行测试时，可以用EN 14511标准中的量热计方法或者焓差法进行测试。样机的设置、安装，对测试设备的要求等依据EN 14511标准。

3.2 季节能效的计算方法

3.2.1 制冷季节能效的计算

表1 季节能效最低要求

表2 制冷测试工况

表3 制热测试工况（平均季节类型）

根据欧盟的官方通告2012/ C 172/01【5】规定，制冷季节能效的计算公式如下：指室外温度，也是对应j温度段的温度；hj指分配到对应的室外温度Tj的小时数；Pc(Tj)指对应于室外温度Tj的部分负载，由设计负载乘以部分负载率而得出；EERPL(Tj)指产品在室外温度Tj下的能效比EER，A工况直接取EER做为其EERPL(Tj)，B, C, D工况的则由公式(4)计算出：

公式(4)中，EERd(Tj) 指产品在室外温度Tj下的能效比；Pdc(Tj) 指产品在室外温度Tj下的制冷量。Cdc指下降系数可以取默认值0.25, 也可以通过测试后计算出。

3.2.2 制热季节能效的计算

根据欧盟的官方通告2012/ C 172/01［5］规定，制热季节能效的计算公式如下：

公式(5)中，Pdesignh指制热设计负载，HHE指空调处于制热运行模式的时间。

SCOPon指制热运行模式下的能效比，根据公式(6)计算出：

公式(7)中，j指温度段；n指温度段的数量；Tj指室外温度，也是对应j温度段的温度；hj指分配到对应的室外温度Tj的小时数；Ph(Tj)指对应于室外温度Tj的部分负载；COPPL(Tj)指产品在室外温度Tj下的能效比COP；elbu(Tj)指辅助电加热的能力，当产品在室外温度Tj下的热泵制热量满足不了其对应的部分负载时，需要补充电加热，电加热的COP认为是1。

3.3 影响空调季节能效的因素分析

通过上文对季节能效评估方法的介绍可以看出，以下三个因素对空调季节能效的影响较大：

（1）低功率模式的功率值

空调产品在四种低功率模式下的功率越小，对提高季节能效就越有利。所以，制造商要注意降低四种低功率模式的功率。

（2）空调在各温度段的能效比

对于制冷模式而言很简单，提升各工况下的能效比可以提高季节能效。

对于制热模式，要考虑加强产品在低温下的制热能力和能效比，因为，如果制热能力不满足该温度下制热负载的要求，则默认不足的部分由电加热来补充。电加热的能效比默认为1，这样会降低空调的季节能效。而在环境温度高于等价温度Tbiv时，制热能力往往超出了制热部分负载的需求，有些浪费。所以，需要更加关注于提高能效比。图1给出了制热能力，制热部分负载和等价温度的关系。

表4 制冷和制热季节温度段

当空调产品的制冷(制热)能力和制冷(制热)负载刚好匹配时，季节能效比会最高。由此可见，可以通过调节压缩机频率而获得相应的制冷(制热)能力的变频空调容易获得较理想的空调季节能效值。而对定频空调而言，因为往往不得不在计算中引入下降系数Cd，从而导致季节能效值不理想。

表5 不同类型空调在各模式下分配的小时数

表6 制冷季节能效测试和计算结果

表7 制热季节能效测试和计算结果

（3）空调在各模式下和各温度段下被分配的小时数

这个因素是欧盟基于欧盟的季节类型、建筑物情况和人们的使用习惯而确定的。例如，制热季节类型中，欧盟不同区域由于气候的不同，可以分为较热，平均和较冷三种类型。建筑物则考虑了家用住宅、小型办公楼和小型商铺三种类型。人们的使用习惯，则包括人们在三种建筑物中的时间、在建筑物中时所设置的温度和不在时所设置的温度等因素。在文献[6]中，欧盟对这些因素做出了分析和说明。在欧盟ErP法规中，空调在四种季节下各温度段分配的小时数见表4， 各模式下的小时数见表5。

4 空调季节能效的计算案例

对某品牌的一台变频空调进行了测试和季节能效的计算，该空调是单分体变频式冷暖空调，制热是按平均季节，没有压缩减曲轴加热带。测试时，对压缩减频率进行锁频操作。如果不能调节制冷量/制热量到部分负载的±10%范围之内，则可能需要用到效率降低系数Cd, 本文采用Cd的默认值0.25进行计算。具体的测试和计算结果如下：

4.1 SEER的计算结果

制冷设计负载为3.2kW, SEER的计算结果见表6。

4.2 SCOP的计算结果

制热的设计负载为3.35kW，等价温度Tbiv为-7°C，SCOP的计算结果见表7。

5 对家用空调制造商的建议

（1） 研发变频空调。由于定频空调不能随着环境温度的变化而相应调节其制冷制热能力，所以，在计算空调季节能效时往往需要考虑到效率降低系数，因此，定频空调的季节能效值一般都比较低，未来将逐步被淘汰。这也是欧盟制定法规的初衷。

（2）努力提高变频空调的低温(负温)制热能力和能效。

[1] (EU) no. 626/2011, supplementing Directive 2010/30/EU of the European Parliament and of the Council with regard to energy labelling of air conditioners

[2] (EU) No 206/2012, implementing Directive 2009/125/EC of the European Parliament and of the Council with regard to ecodesign requirements for air conditioners and comfort fans

[3] EN 14511-3:2011, Air conditioners, liquid chilling packages and heat pumps with electrically driven compressors for space heating and cooling- Part 3: Test methods

[4] EN 14825, Air conditioners, liquid chilling packages and heat pumps with electrically driven compressors for space heating and cooling-Testing and rating at part load conditions and calculation of seasonal performance

[5] 2012/ C 172/01, Commission Communication in the framework of the implementation of Commission Regulation (EU) No 206/2012 of 6 March 2012 implementing Directive 2009/125/EC of the European Parliament and of the Council with regard to ecodesign requirements for air conditioners and comfort fans and of Commission delegated Regulation(EU) No 626/2011 of 4 May 2011 supplementing Directive 2010/30/EU of the European Parliament and of the Council with regard to energy labelling of air conditioners

[6] ECODESIGN Lot 10 Draft of Chapter 4, Preparatory study on the environmental performance of residential room conditioning appliances (airco and ventilation) Draft report of Task 4 March 2009