多联机空调系统性能现场检测与评估研究

郭新想 于等春 李增林

(1.启迪设计集团股份有限公司，江苏 苏州 215000； 2.苏州中正工程检测有限公司，江苏 苏州 215000)

多联机空调系统由于性能高，控制灵活等优势，大量大型公共建筑在规划建设过程中即引入多联机空调系统设计，大幅改善了人类的办公、生活环境。近年来，随着原有系统设备的老化和空调设备技术的不断革新，大型公共建筑中央空调冷热源系统改造升级工作逐渐成为物业运维工作的重要组成部分。对中央空调冷热源系统运行现状开展客观、准确的性能检测分析，业已成为一项确定改造项目立项、确保安全节能运维必不可少的工作。

多联机空调系统的现场安装、调控及运行环境与实验室有较大差异，故不能用实验室的测试结果表征设备的实际运行性能。因此，只有通过现场性能测试才能明确多联机的实际运行性能。

空气—水型热泵通常采用水侧量热计法进行现场测量，即直接测量产品的耗电量，并通过用户侧冷热水的温差和流量测量其制冷(热)量，该方法原理简单，可操作性强。但对于多联机空调系统，在实际测量时多采用室内或室外侧空气焓差法，本文将探索多联机空调现场测试方法，并对苏州地区的一套多联机空调系统进行现场检测，根据检测结果评估空调系统的实际运行性能。

1 测试原理

图1为多联机空调系统运行原理，性能现场检测的核心在于获得机组的制冷(热)量和输入能耗。输入能耗可以通过电能表直接测量、电能质量分析仪或钳形电流表间接测量。制冷(热)量可以通过室内机换热量、室外机换热量采用空气焓差法测量：现场测试室内机和室外机送回风的干球温度、湿球温度和循环风量，同步测试空调机组的运行电流、电压和功率因数，通过制冷量或制热量和输入功率，计算出性能系数。

1)室内机换热量。设定温度运行工况下，分别对室内机组的运行风量、空气进出口焓值进行测量，通过式(1)计算室内机制冷量。

(1)

其中，Qc为室内机制冷量，kW；Houtc为室内机送风口空气焓值，kJ/kg;Hinc为室内机回风口空气焓值，kJ/kg;Lc为室内机循环风量，m3/h；ρ1为室内机回风口处空气密度，kg/m3。

2)室外机换热量。利用风量罩对室外机各个压缩机排风量进行测试，利用温湿度传感器测定外机进风、排风温湿度，通过式(2)计算室外机释热量。

(2)

其中，Qe为室外机释热量，kW；Houte为室外机排风口空气焓值，kJ/kg；Hine为室外机进风口空气焓值，kJ/kg；Le为室外机循环风量，m3/h；ρ2为室外机排风口处空气密度，kg/m3。

3)机组输入功率。同步测试空调机组的运行电流、电压和功率因数，通过式(3)计算机组输入功率。

P=φUI

(3)

其中，P为机组输入功率，kW；U为电压，V；I为电流,A；φ为功率因数。

根据能量守恒定律，冷凝热、制冷量和机组输入功率满足式(4)，根据该关系式验证制冷量、功耗和散热量的正确性。

Qe=Qc+P

(4)

2 测试对象

苏州某办公大楼于2009年建成投入使用，空调系统形式为多联机变频系统。测试对象选择一台型号为RZP350PY1的双压缩机的多联机空调系统，连接两台室内机。室外机放置于2层屋面，室内机放置于1层会议室。测试时间选择8月初室外平均气温高的天气进行。测试前，室外机和室内机开机并稳定运行1 h以上，测试期间，室外平均温度37.5 ℃，室内温度25 ℃。

3 测试过程

3.1 室内侧换热量

温湿度测试：室内机形式为四面出风嵌入式，四周为条形送风口，中间为百叶回风口。测试前采用红外热成像仪探索风口温度分布规律。从图2可知，回风口温度范围为22.9 ℃～24.9 ℃，送风口温度范围为12.8 ℃～16.5 ℃，测点的布置位置对检测结果影响较大，本次检测分别在回风口和送风口的中点和端点设置温湿度自记仪(见图3)。

图4与图5为采用温湿度自记仪在10 min的测试时段内送回风口的温湿度数据变化，中点和端点的温度偏差在5 ℃，相对湿度偏差在5.9%。在室内温度稳定后，测试时段内温湿度的变化较小，温度偏差在1.0 ℃左右，相对湿度在4%左右。

选择测试时段内的中点和端点的平均值作为室内机送风和回风的温湿度值。

风量测试：空调风口出的气流比较复杂，相对于风口风速法，风量罩能迅速准确的测量风口的平均通风量。本次测试采用风量罩(见图6)，在测试时段内测得室内机的回风口风量为805 m3/h。

制冷量计算：根据送回风空气焓差和循环风量，计算测试室内机的制冷量为5.16 kW，见表1。

表1 测试室内机制冷量计算表

3.2 室外侧换热量

温湿度测试：分别在室外机的进风口和排风口的中点和端点设置温湿度自记仪。因检测环境于室外，探头尽量布置在遮阴处避免阳光直晒，同时采用铝箔包住探头。

从表2可知，测试时段内进风口温度的变化较小，近似于室外空气温度，排风口温度波动较大，温度变化范围为43.0 ℃～49.2 ℃。选择测试时段内的平均值作为室内机送风和回风的温湿度值。空调室外机风量与温湿度测试现场图见图7。

表2 室外机进排风口温湿度测试数据

风量测试：本次测试采用风量罩，在测试时段内测得室外机的排风口的风量为1 650 m3/h。

冷凝量计算：根据送进排风空气焓差和循环风量，计算测试室外机的冷凝量为6.04 kW，见表3。

表3 测试室外机冷凝量计算表

3.3 机组输入功率

采用钳形电流表测试室外机三相输入电流，选择测试时段内的平均值8.94 A作为机组电流值，在稳定情况下，电压为220 V，功率因数0.75，见表4。

表4 室外机输入电流测试数据 A

4 测试结果及评估

表5 测试结果

根据JGJ 174—2010多联机空调系统工程技术规范中对多联机性能参数的规定：名义制冷量大于8.4 kW的多联机的制冷综合性能系数的最低值应为3.10。另根据大金空调RZP350PY额定制冷工况下性能系数为3.24，本次测试对象的COP为2.33，低于标准要求值，机组投入运行10年以上，空调性能有所下降。

5 结语

空气焓差法主要用于空气—空气型热泵的现场测试，其主要优点是需要测试的参数较少，但在实际测试中存在的问题是风量以及进、出风截面的温湿度测试精度难以保障。其主要原因是：换热器进、出风截面特别是出风截面的温湿度和风速分布极不均匀。

由于采用了风量罩，避免了测试过程中漏风、漏热的问题，风量测试的准确度较高，且采用多组温湿度测点，减小了因温湿度不均匀带来的误差，因此该方法的准确性较高。

室内焓差法和室外焓差法测试出的制冷量存在偏差，可以用于互相校核测试数据，在偏差允许范围内，采用室内焓差法测试的制冷量作为计算依据。

输入功率的测试在条件允许情况下，采用电能表或电能质量分析仪，可以获得完整的输入功率或电流、电压和功率因数数值，仅采用电流表，输入功率存在偏差。

空气焓差法可以作为多联机空调性能的现场检测评估的方法，其测试数值可以作为评估空调实际性能的基本判定依据。