关于变频多联机APF能效试验中针对低温制冷实测时准确性的检讨和建议

刘璐璐

（大金（中国）投资有限公司上海分公司 上海 201108）

引言

能效一直是空调性能和耗能的直观体现，空调的等级也以此进行评定，用户也作为购买空调主要考虑参数之一，从早期商用机、家用机的EER，多联机IPLV（C），一直到现在主推的APF，针对自2013年10月1日，国家对变频空调（家用的）能效等级实施新标准，市场准入门槛也由5级提升至3级。同时，变频空调能效新标准引入了APF即全年能源消耗效率评价指标，既考虑了空调的制冷能力又包含制热因素，一改以往考核变频空调的能效指标仅考核制冷季节内空调的能耗，APF考核的是全年的能耗水平，对空调性能的评估更加全面。针对多联机2015年12月10发布了GB/T 18837-2015版本，其中关于多联机空调能效由IPLV变更成APF。而生产厂商除了试算外，都会进行对APF要求的测试点进行试验，通过实测值来明确产品最终明示值，故准确并真实反映被测机的真实能力，对用户负责，尤为重要。

1 理论和实测的检讨

在变频多联机APF能效试验中，其中在低温制冷工况，针对非定容型空调机有2种选择，一种是不进行实测，直接根据实测名义制冷使用参数进行计算得出，如图示1参数（摘自GB/T 18837-2015）；另一种是在低温制冷工况（室外干球29 ℃；室内干球温度27 ℃，湿球温度19 ℃）下进行实测。下面就这2种方法，通过实测数据进行说明，测试方式的不同造成的影响。

之后说明使用单个变量，制冷实测能力GB 有相关要求规定，中间制冷为名义制冷的1/2，本次固定；而消耗功率没特殊要求，故使用名义制冷中间功率的单独变化进行说明。（变化值也为假设值）针对方法1，参数计算得出，这台机器最终APF 为3.544 （其中实测数据仅参考用），当名义中间制冷功率实测变大后3 513 W变到 5 513 W后，低温制冷中间为计算值（根据GB中给出参数计算得出），故也由3 211 W变到5 039 W，相应EER由于功率上升而下降，APF由3.554 4 下降成3.175 1，符合并体现机器能耗上升后能效下降的逻辑性。详见图示2所示。

（其中功率上升原因有很多，中间制冷在符合GB标准要求下需要调整试验机的状态，如压缩机频率，外机风扇转速，室内机、室外机电子膨胀阀等，会出现没有调整到机器最佳状态下且不符合机器出厂设定时，会出现单点能效降低的现象。）

针对方法2，在低温制冷工况下进行单独实测得出，故不会受到名义中间能力和功耗的影响而变化。这台机器最终APF 为3.544（为了方便说明，数据使用同一份，且假设低温制冷工况数据为实测），

和之前一样说明使用单个变量，名义制冷中间功率的变化进行说明。

当中间制冷功率实测变大后3513 W变到5513 W后，低温制冷中间为实测不变，相应EER由于功率上升而下降，但是SEER却上升，导致APF由3.554 4 上升成3.620 7，体现机器能耗上升但能效也上升的奇怪现象，不符合机器实际情况。详见图示3所示。

为何出现这种奇怪现象，难道低温制冷（29 ℃）实测时无法体现空调机的真实情况？下面先从APF 计算的机理进行说明，产生这种现象的原因。方法1和2，主要影响了制冷季节耗电量CSTE，而CSTE主要根据P(Tj)曲线得出，图4就是2种方法的实际曲线。

图1 低温制冷工况试验项目表（摘自GB/T 18837-2015）

图2 方法1参数变化图

图3 方法2 参数变化图

图4 方法1和方法2实际曲线图

图5 单点理论曲线

单点曲线公式：（选自GB/T 18837-2015：P24）

式中：

Phaf(tj)—室外温度tj时，机组以中间制冷能力运行所消耗的功率，单位（W）；

Phaf(35)—机组按GB规定方法（室外工况35 ℃）试验时的实测中间制冷消耗功率，单位（W）；

Phaf(29)—机组按GB规定方法（室外工况29 ℃）试验时的实测中间制冷消耗功率，单位（W）；

tj—各制冷季节温度区间对应的室外温度。

由图示5可见，当单点功率在P（35）上升，由于P（29）没变化。曲线由P（Tj）变成P（Tj）’上升后，导致产生杠杆作用，在（29～35）℃期间段，受到P（35）上升而上升，而在（22～29）℃期间段，受到P（35）上升而下降。

单点的变化，可以得出整体会影响CSTE的变化，而CSTE 是计算全年度的，故本次影响变量P（TJ）曲线中P12，P23阶段的能耗，图6是实际差异的数据表。

图6 数据差异表

图7是根据单体变化得出的整体变化曲线，和实际数据曲线相比，趋势基本一致。

图7 整体曲线

其中Tc，Td是根据实测制冷的数据按照GB要求和房间负荷进行计算得出，本次分析中制冷能力相关没发送变化，故这里Tc，Td也没变化。

同时根据单点理论，关于P3曲线即 P（max）是根据名义Tb（35 ℃）得出，且只超过Tb时，只计算大于Tb的曲线段，故不会受到杠杆的影响；而P1曲线即 P（min）是根据名义Tc得出，也只计算小于Tc的曲线段，故也不会受到杠杆的影响；

CSTE公式（选自GB/T 18837-2015：P25），

式中：

CSTE—制冷季节耗电量；

X(tj)—室外温度tj时，建筑物的制冷负荷与机组的制冷量之比；

Pmin(tj)—室外温度tj时，机组以最小制冷能力运行所消耗的功率，单位（W）；

Pmh(tj)—室外温度tj时，机组在最小制冷能力与中间制冷能力之间，对应建筑热负荷的能力连续可变运行所消耗的功率，单位（W）；

Phf(tj)—机组以最小制冷能力与中间制冷能力之间的能力连续可变运行，室外温度tj时的制冷消耗功率，单位（W）；

Pful(tj)—室外温度tj时，机组以名义制冷能力运行所消耗的功率，单位（W）；

nj—制冷季节需要制冷的各温度发生时间，单位（h）。

为方便说明，下面用图示7中简易曲线段进行说明：

CSTE=P1+P12+P23+P3；CSTE’=P1+P12’+P23’+P3，CSTE＞CSTE’，故导致实测名义制冷功率上升而计算出APF也上升的现象。

2 分析和建议

上述可见，在进行变频多联机APF 实测时，若名义中间能力在进行调整时，没按照空调实际运转状态调整到空调机最优；而在开展实测低温中间制冷能力时根据空调机实际状态调整到了最优，反而产生能效提升的假象。而根据机理发现，出现此类问题不仅仅出现在进行实测低温中间制冷情况下，在实测低温最小制冷也同样明显；对于低温制热和超低温制热工况下实测时，由于制热涉及化霜区域和非化霜区域及诸多温度界限点影响，此类问题不明显，在特定情况下才会出现，但依旧说明若选做时，影响的点比较多。

虽然对选做点测试点全部使用参数计算，可以有效的解决此类问题的发生，但厂商在开发空调时，考虑了年间各个温度发生的时间和比重，对于压缩机的性能，蒸发器和冷凝器的性能等也进行了选择和最优化设计，以此保证，如低温制冷工况下，能效最高，且实测单点能效要比参数计算出的更好，故而对选做点进行实测已经成了趋势，也能充分体现各自空调产品的特性。

所以至关重要的，就是对于各个测试点开展准确的测试，同时也要真实体现空调机给到用户各方面的性能。标准中也有明确的要求的（如风量相关），但由于多联机系统复杂，除室外机的变频压缩机的频率要针对房间负荷进行调节，此外，其他调节更为复杂，除压缩机频率外的可变因素更多（如内机电子膨胀阀，外机主电子膨胀阀，外机过冷却电子膨胀阀，喷射阀，回油阀等）

故建议在APF试验时把握并保证机器以下几个方面，要和出厂相关设定，以及实际运转保持一致：

1）风量方面，在GB中都有相应规定，只要严格执行并确认即可，室内机风量在GB中已明确，室内机风机转速按照名义冷量试验时风机转速进行试验；室外机风量标准也规定，若室外机风量可调，则按照制造商说明书规定的风量进行试验；若室外机风量不可调，则按照名义风速档位进行试验；

2）目标蒸发温度（制冷时）和冷凝温度（制热时），标准中对于各个多联空调机系统各个室内、外机冷媒状态等其他方面都没详细的明示，而这两个参数也会影响系统性能，故在测试时，先要明确空调室外机在不同容量调节下的出厂蒸发或冷凝温度的设定值，并以这个值去开展实测的试验并记录。

3）目标过冷度和过热度，同样也是影响性能最主要参数之一，若没调整好，会出现相同能力下功率上升的情况；如针对制冷，室内蒸发器过热度的值太高会导致制冷能力不好，太低会导致室内蒸发器不完全容易湿压缩，故关于过冷或过热一般多联室内机在设计时会优化，并都会有设定相应的目标值；而室外机的主要电子膨胀阀的控制，也是受到制热运转时蒸发器出口过热度的影响而调节，以充分利用室外机热交换器；此外一些室外机会设计过冷却回路，以此提升室外机热交的利用率，而过冷却电子膨胀阀的控制也受到过冷却蒸发侧的气管过热度影响，以充分利用过冷热交换器。所以，在测试时，先要明确多联机室内和室外机空调出厂过冷或过热度的设定值，包含过冷却回路相关目标值，并以这个设定值去开展实测的试验并记录。

4）保护控制方面，多联系统中，特别是室外机里会有很多保护的设定，也要在测试期间同实际运转方式，同出厂方式一致，目前一些保护逻辑都是双重保护，除了硬件的物理保护外，还会在软件逻辑中设定二重保护，所以不能为了测试值一时的好坏而改变其软件中保护逻辑控制，如压缩机吐出温度限值，喷射回路开启条件，高低压限值等。上述几方面的调整，都会出现在相同能力下功率上升的情况，从而产生能耗上升但能效也上升的奇怪现象。

3 结论

最后总结下，进行多联机空调（热泵）机组APF测试期间，若针对空调机组的特性选做相关试验，空调机的运行状态应按照对应制冷，制热运转状态相一致，其中包括压缩机转速；室内、室外风机转速；目标蒸发、冷暖温度；目标过冷度、过热度。既然我们选择测试点更多的APF替代IPLV进行多联机能效的表征，应该更为精准的的体现多联机空调机全年的性能，更加贴合实际，符合用户场景，不能出现测试和出厂给到用户是不同的参数设定，反而影响了我们对用户负责的初衷。