歐盟家用空調(diào)季節(jié)能效新法規(guī)分析

繆曼 陳剛

（1．廣東省建筑材料研究院 510160；2．江蘇添福產(chǎn)品服務(wù)有限公司廣州分公司 510656）

1 背景介紹

2011年7月份，歐盟發(fā)布了家用空調(diào)的能效標(biāo)簽法規(guī)(EU) no. 626/2011［1］,2012年3月，歐盟官方發(fā)布了家用空調(diào)的ErP法規(guī) (EU) No 206/2012［2］。這兩個(gè)法規(guī)都規(guī)定，除了移動(dòng)空調(diào)和雙風(fēng)管機(jī)繼續(xù)采用之前的能效比考核方法之外，其他類(lèi)型的空調(diào)都需要采用季節(jié)能效評(píng)估方法進(jìn)行考核。從2013年1月1日起，制冷量在12kW以下的家用空調(diào)要符合最低季節(jié)能效的要求，見(jiàn)表1。

這兩個(gè)法規(guī)的出臺(tái)引發(fā)了國(guó)內(nèi)廣大制造商的疑問(wèn)：季節(jié)能效如何評(píng)估，應(yīng)該如何應(yīng)對(duì)？本文針對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題給出了解答，并給出了實(shí)際測(cè)試計(jì)算的案例，希望對(duì)制造商克服綠色技術(shù)貿(mào)易壁壘有所啟示。

2 定義介紹

法規(guī)提出了一些新的概念和定義，下面列出幾個(gè)重要的定義，以幫助理解法規(guī)的要求：

設(shè)計(jì)負(fù)載(design load)：在標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)溫度下的制冷負(fù)載或制熱負(fù)載。

部分負(fù)載率(part load ratio)：指一個(gè)比值，即室外溫度減去16度和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)溫度減去16度的比值。

部分負(fù)載(part load)：指在具體一個(gè)室外溫度下的制冷負(fù)載或制熱負(fù)載，由設(shè)計(jì)負(fù)載乘以部分負(fù)載率得到。

季節(jié)類(lèi)型(season)：指四種環(huán)境工況之一（其中，一個(gè)制冷季節(jié)，三個(gè)制熱季節(jié)：平均/較冷/較熱）。每個(gè)季節(jié)類(lèi)型都規(guī)定了在該季節(jié)類(lèi)型下，任一室外溫度所占的小時(shí)數(shù)。

極限運(yùn)行溫度(TOL): 指制造商宣稱(chēng)的產(chǎn)品可以制熱運(yùn)行的最低環(huán)境溫度，低于該溫度，產(chǎn)品將不能制熱。

等價(jià)溫度(Tbiv或者Tbivalent): 指制造商宣稱(chēng)的室外溫度，在該溫度時(shí)，制造商宣稱(chēng)的制熱能力等于該溫度下的制熱部分負(fù)載。低于該溫度，則需要輔助電加熱來(lái)滿足制熱部分負(fù)載的要求。

3 歐盟季節(jié)能效的評(píng)估方法的介紹與分析

3.1 季節(jié)能效的測(cè)試方法

根據(jù)歐盟的官方通告2012/ C 172/01規(guī)定，家用空調(diào)季節(jié)能效的考核采用EN 14511［3］和EN 14825［4］兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。每種測(cè)試工況對(duì)應(yīng)不同的部分負(fù)載率。

例如，制冷工況有4個(gè)測(cè)試工況，見(jiàn)表2。

而制熱工況，以平均季節(jié)類(lèi)型為例，則有6個(gè)測(cè)試工況，見(jiàn)表3。

在對(duì)每個(gè)工況進(jìn)行測(cè)試時(shí)，可以用EN 14511標(biāo)準(zhǔn)中的量熱計(jì)方法或者焓差法進(jìn)行測(cè)試。樣機(jī)的設(shè)置、安裝，對(duì)測(cè)試設(shè)備的要求等依據(jù)EN 14511標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 季節(jié)能效的計(jì)算方法

3.2.1 制冷季節(jié)能效的計(jì)算

表1 季節(jié)能效最低要求

表2 制冷測(cè)試工況

表3 制熱測(cè)試工況（平均季節(jié)類(lèi)型）

根據(jù)歐盟的官方通告2012/ C 172/01【5】規(guī)定，制冷季節(jié)能效的計(jì)算公式如下：指室外溫度，也是對(duì)應(yīng)j溫度段的溫度；hj指分配到對(duì)應(yīng)的室外溫度Tj的小時(shí)數(shù)；Pc(Tj)指對(duì)應(yīng)于室外溫度Tj的部分負(fù)載，由設(shè)計(jì)負(fù)載乘以部分負(fù)載率而得出；EERPL(Tj)指產(chǎn)品在室外溫度Tj下的能效比EER，A工況直接取EER做為其EERPL(Tj)，B, C, D工況的則由公式(4)計(jì)算出：

公式(4)中，EERd(Tj) 指產(chǎn)品在室外溫度Tj下的能效比；Pdc(Tj) 指產(chǎn)品在室外溫度Tj下的制冷量。Cdc指下降系數(shù)可以取默認(rèn)值0.25, 也可以通過(guò)測(cè)試后計(jì)算出。

3.2.2 制熱季節(jié)能效的計(jì)算

根據(jù)歐盟的官方通告2012/ C 172/01［5］規(guī)定，制熱季節(jié)能效的計(jì)算公式如下：

公式(5)中，Pdesignh指制熱設(shè)計(jì)負(fù)載，HHE指空調(diào)處于制熱運(yùn)行模式的時(shí)間。

SCOPon指制熱運(yùn)行模式下的能效比，根據(jù)公式(6)計(jì)算出：

公式(7)中，j指溫度段；n指溫度段的數(shù)量；Tj指室外溫度，也是對(duì)應(yīng)j溫度段的溫度；hj指分配到對(duì)應(yīng)的室外溫度Tj的小時(shí)數(shù)；Ph(Tj)指對(duì)應(yīng)于室外溫度Tj的部分負(fù)載；COPPL(Tj)指產(chǎn)品在室外溫度Tj下的能效比COP；elbu(Tj)指輔助電加熱的能力，當(dāng)產(chǎn)品在室外溫度Tj下的熱泵制熱量滿足不了其對(duì)應(yīng)的部分負(fù)載時(shí)，需要補(bǔ)充電加熱，電加熱的COP認(rèn)為是1。

3.3 影響空調(diào)季節(jié)能效的因素分析

通過(guò)上文對(duì)季節(jié)能效評(píng)估方法的介紹可以看出，以下三個(gè)因素對(duì)空調(diào)季節(jié)能效的影響較大：

（1）低功率模式的功率值

空調(diào)產(chǎn)品在四種低功率模式下的功率越小，對(duì)提高季節(jié)能效就越有利。所以，制造商要注意降低四種低功率模式的功率。

（2）空調(diào)在各溫度段的能效比

對(duì)于制冷模式而言很簡(jiǎn)單，提升各工況下的能效比可以提高季節(jié)能效。

對(duì)于制熱模式，要考慮加強(qiáng)產(chǎn)品在低溫下的制熱能力和能效比，因?yàn)椋绻茻崮芰Σ粷M足該溫度下制熱負(fù)載的要求，則默認(rèn)不足的部分由電加熱來(lái)補(bǔ)充。電加熱的能效比默認(rèn)為1，這樣會(huì)降低空調(diào)的季節(jié)能效。而在環(huán)境溫度高于等價(jià)溫度Tbiv時(shí)，制熱能力往往超出了制熱部分負(fù)載的需求，有些浪費(fèi)。所以，需要更加關(guān)注于提高能效比。圖1給出了制熱能力，制熱部分負(fù)載和等價(jià)溫度的關(guān)系。

表4 制冷和制熱季節(jié)溫度段

當(dāng)空調(diào)產(chǎn)品的制冷(制熱)能力和制冷(制熱)負(fù)載剛好匹配時(shí)，季節(jié)能效比會(huì)最高。由此可見(jiàn)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)頻率而獲得相應(yīng)的制冷(制熱)能力的變頻空調(diào)容易獲得較理想的空調(diào)季節(jié)能效值。而對(duì)定頻空調(diào)而言，因?yàn)橥坏貌辉谟?jì)算中引入下降系數(shù)Cd，從而導(dǎo)致季節(jié)能效值不理想。

表5 不同類(lèi)型空調(diào)在各模式下分配的小時(shí)數(shù)

表6 制冷季節(jié)能效測(cè)試和計(jì)算結(jié)果

表7 制熱季節(jié)能效測(cè)試和計(jì)算結(jié)果

（3）空調(diào)在各模式下和各溫度段下被分配的小時(shí)數(shù)

這個(gè)因素是歐盟基于歐盟的季節(jié)類(lèi)型、建筑物情況和人們的使用習(xí)慣而確定的。例如，制熱季節(jié)類(lèi)型中，歐盟不同區(qū)域由于氣候的不同，可以分為較熱，平均和較冷三種類(lèi)型。建筑物則考慮了家用住宅、小型辦公樓和小型商鋪三種類(lèi)型。人們的使用習(xí)慣，則包括人們?cè)谌N建筑物中的時(shí)間、在建筑物中時(shí)所設(shè)置的溫度和不在時(shí)所設(shè)置的溫度等因素。在文獻(xiàn)[6]中，歐盟對(duì)這些因素做出了分析和說(shuō)明。在歐盟ErP法規(guī)中，空調(diào)在四種季節(jié)下各溫度段分配的小時(shí)數(shù)見(jiàn)表4， 各模式下的小時(shí)數(shù)見(jiàn)表5。

4 空調(diào)季節(jié)能效的計(jì)算案例

對(duì)某品牌的一臺(tái)變頻空調(diào)進(jìn)行了測(cè)試和季節(jié)能效的計(jì)算，該空調(diào)是單分體變頻式冷暖空調(diào)，制熱是按平均季節(jié)，沒(méi)有壓縮減曲軸加熱帶。測(cè)試時(shí)，對(duì)壓縮減頻率進(jìn)行鎖頻操作。如果不能調(diào)節(jié)制冷量/制熱量到部分負(fù)載的±10%范圍之內(nèi)，則可能需要用到效率降低系數(shù)Cd, 本文采用Cd的默認(rèn)值0.25進(jìn)行計(jì)算。具體的測(cè)試和計(jì)算結(jié)果如下：

4.1 SEER的計(jì)算結(jié)果

制冷設(shè)計(jì)負(fù)載為3.2kW, SEER的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表6。

4.2 SCOP的計(jì)算結(jié)果

制熱的設(shè)計(jì)負(fù)載為3.35kW，等價(jià)溫度Tbiv為-7°C，SCOP的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表7。

5 對(duì)家用空調(diào)制造商的建議

（1） 研發(fā)變頻空調(diào)。由于定頻空調(diào)不能隨著環(huán)境溫度的變化而相應(yīng)調(diào)節(jié)其制冷制熱能力，所以，在計(jì)算空調(diào)季節(jié)能效時(shí)往往需要考慮到效率降低系數(shù)，因此，定頻空調(diào)的季節(jié)能效值一般都比較低，未來(lái)將逐步被淘汰。這也是歐盟制定法規(guī)的初衷。

（2）努力提高變頻空調(diào)的低溫(負(fù)溫)制熱能力和能效。

[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