歐盟變頻空調(diào)器SEER與SCOP計(jì)算方法研究分析

田 磊

（珠海格力電器股份有限公司 廣東珠海 519070）

歐盟變頻空調(diào)器SEER與SCOP計(jì)算方法研究分析

田 磊

（珠海格力電器股份有限公司 廣東珠海 519070）

歐盟EN 14825標(biāo)準(zhǔn)中，變頻空調(diào)器季節(jié)能效比SEER與SCOP的評(píng)估需要進(jìn)行不同工況點(diǎn)的測(cè)試，本文從這幾個(gè)工況入手，首先對(duì)其進(jìn)行理論分析，并介紹了標(biāo)準(zhǔn)中的計(jì)算方法，供相關(guān)人員參考。

EN 14825；變頻空調(diào)器

歐盟于2009年10月31日，在其官方公報(bào)上發(fā)布了2009/125/EC號(hào)指令，即ErP（Energy-related Products）指令（能源相關(guān)產(chǎn)品生態(tài)設(shè)計(jì)指令）,并于2009年11月正式生效。

新的能效標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于額定制冷(制熱) 12kW的風(fēng)冷冷風(fēng)空調(diào)進(jìn)行新的Erp指令，它規(guī)定了歐盟能效的評(píng)價(jià)方式由單一的能效比EER轉(zhuǎn)變?yōu)槿昙竟?jié)能效比（SEER）, 并且要求 2013 年 1 月 1日后投入歐盟市場(chǎng)的空調(diào)必須符合新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。歐盟Erp能效標(biāo)準(zhǔn)考慮了空調(diào)器全年中的各種狀態(tài)模式，運(yùn)行模式、待機(jī)、停機(jī)等模式，給出了一種全面的能源消耗效率，對(duì)器具的要求較高。因此，深入研究其計(jì)算方法就顯得非常必要。基于此，筆者對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行一些分析，力求為相關(guān)人員提供一定的參考。

1 標(biāo)準(zhǔn)及法規(guī)要求

1.1 涉及的標(biāo)準(zhǔn)及法規(guī)（見(jiàn)表1）

標(biāo)準(zhǔn)中給出了SEER、SEERon、SCOP、SCOPon、SCOPnet等能源消耗效率，具體含義如下：

SEER：指整個(gè)制冷季節(jié)的季節(jié)能源消耗效率，包括空調(diào)器的停機(jī)、待機(jī)等狀態(tài)；

SEERon：指整個(gè)制冷季節(jié)制冷運(yùn)行時(shí)的能源消耗效率；

SCOP：指整個(gè)制熱季節(jié)能源消耗效率，包括停機(jī)、待機(jī)、曲軸箱加熱器運(yùn)行等狀態(tài)；

SCOPon：指整個(gè)制熱季節(jié)制熱運(yùn)行模式下的季節(jié)能源消耗效率，包括輔助電加熱工作狀態(tài)；

SCOPnet：指整個(gè)制熱季節(jié)制熱運(yùn)行模式且不含電加熱制熱的季節(jié)能源消耗效率。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)要求

根據(jù)EN 14825-2013標(biāo)準(zhǔn)，變頻空調(diào)器需要進(jìn)行4個(gè)工況的測(cè)試，如表2所示。

表2中A，B，C，D工況都是必測(cè)工況，用于測(cè)試在不同負(fù)載條件下的制冷量及消耗功率。注意測(cè)試的時(shí)候，內(nèi)機(jī)應(yīng)都按照最高風(fēng)檔進(jìn)行測(cè)試。

1.3 測(cè)試工況與建筑負(fù)荷的關(guān)系

建筑負(fù)荷是EN 14825標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)理念，建筑負(fù)荷簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是對(duì)于一個(gè)建筑系統(tǒng)而言的冷量需求。

從圖1可以看出，當(dāng)環(huán)境溫度低于F點(diǎn)時(shí)，建筑物負(fù)荷需求降低，而變頻空調(diào)器在最低頻率下的制冷能力升高，此時(shí)制冷能力與建筑負(fù)荷能力不平衡，故變頻空調(diào)會(huì)出現(xiàn)在某一溫度點(diǎn)停機(jī)的情況，EN 14825就增加了衰減系數(shù)Cd的考核。

當(dāng)環(huán)境溫度在F～A點(diǎn)范圍之間，即壓縮機(jī)最小轉(zhuǎn)速與壓縮機(jī)最大轉(zhuǎn)速之間，從圖1函數(shù)圖像易看出，此時(shí)建筑負(fù)荷需求增加，但未超過(guò)空調(diào)器最大制冷能力。此時(shí)，變頻空調(diào)器可以在最小轉(zhuǎn)速和最大轉(zhuǎn)速之間進(jìn)行調(diào)節(jié)，變頻空調(diào)由于控制單元監(jiān)控，可以根據(jù)建筑負(fù)荷需求自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整。

當(dāng)環(huán)境溫度在A點(diǎn)時(shí)，此時(shí)建筑物負(fù)荷需求較高，變頻空調(diào)器必須要在最大轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，才可以滿足建筑負(fù)荷需求。

2 SEER計(jì)算方法

式中：

Qc為制冷季節(jié)建筑總制冷負(fù)荷，單位：kW?h。

PTO、PSB、PCK、POFF為機(jī)組在恒溫模式、待機(jī)模式、曲軸箱加熱模式和關(guān)機(jī)模式的電功率。

HTO、HSB、HCK、HOFF為機(jī)組在恒溫模式、待機(jī)模式、曲軸箱加熱模式和關(guān)機(jī)模式分別對(duì)應(yīng)的時(shí)間，按照EN 14825中表A.4。

計(jì)算時(shí)需要24個(gè)工況下的每一個(gè)工況Tj下對(duì)應(yīng)的制冷需求Pc和EER(Tj)。顯然為了計(jì)算的真實(shí)性進(jìn)行24個(gè)工況的測(cè)試不現(xiàn)實(shí)，因此EN 14825選擇了四個(gè)工況作為代表（A、B、C、D工況），其他20個(gè)工況的EER通過(guò)內(nèi)插法或外插法計(jì)算得出。

PTO：指產(chǎn)品的制冷或者制熱功能打開(kāi)，但是產(chǎn)品沒(méi)有制冷量或者制熱量的輸出，如壓縮機(jī)停機(jī)、室內(nèi)外風(fēng)機(jī)和控制器帶電運(yùn)行的情況下消耗的電功率。

表1 涉及的標(biāo)準(zhǔn)及法規(guī)

圖1 環(huán)境溫度與建筑負(fù)荷關(guān)系圖

該模式耗電量試驗(yàn)方法：溫控器關(guān)閉模式的耗電量在斷續(xù)試驗(yàn)時(shí)確定；如果不進(jìn)行斷續(xù)測(cè)試，則在D工況試驗(yàn)完成后，將溫控器設(shè)定點(diǎn)溫度調(diào)高至壓縮機(jī)停止。測(cè)量不低于一小時(shí)的耗電量并減去待機(jī)耗電量，即為溫控器斷開(kāi)模式的耗電量。

PSB：指待機(jī)功耗，此時(shí)空調(diào)器處于關(guān)閉待機(jī)狀態(tài)，可以通過(guò)遙控器等設(shè)置激活的狀態(tài)。

待機(jī)模式耗電量試驗(yàn)方法：冷A工況試驗(yàn)結(jié)束后，使用控制裝置將空調(diào)器關(guān)閉。10min后，測(cè)量耗電量，假定這一耗電量為待機(jī)耗電量。

PCK：指曲軸電加熱帶的功率，如壓縮機(jī)的電加熱帶就屬于此類(lèi)型的裝置。

曲軸箱加熱工作模式耗電試驗(yàn)方法：僅適用于制熱模式，故Pck=0。

POFF：指關(guān)機(jī)功耗，此時(shí)空調(diào)器處于關(guān)閉狀態(tài)，用遙控器等設(shè)置不能激活的狀態(tài)。若產(chǎn)品沒(méi)有關(guān)機(jī)模式，關(guān)機(jī)功率POFF＝待機(jī)功率PSB，據(jù)EN 14825附錄D可知，冷暖機(jī)關(guān)機(jī)模式運(yùn)行時(shí)間HOFF為0，單冷機(jī)關(guān)機(jī)模式運(yùn)行時(shí)間HOFF為5088h，故POFF只對(duì)單冷機(jī)能效有影響，對(duì)冷暖機(jī)的能效沒(méi)有影響。

關(guān)機(jī)模式耗電量測(cè)試方法：待機(jī)功率測(cè)試后，空調(diào)器用開(kāi)關(guān)關(guān)閉但保持插頭在位。10min后，測(cè)量功率，即為關(guān)機(jī)功率。若沒(méi)有關(guān)閉開(kāi)關(guān)，則認(rèn)為關(guān)機(jī)功率等于待機(jī)功率。

3 SCOP計(jì)算方法

式中：

Qh為制熱季節(jié)建筑需求總制熱負(fù)荷，kW?h。

PTO、PSB、PCK、POFF為機(jī)組在恒溫模式、待機(jī)模式、曲軸箱加熱模式和關(guān)機(jī)模式的電功率。

HTO、HSB、HCK、HOFF為機(jī)組恒溫模式、待機(jī)模式、曲軸箱加熱模式和關(guān)機(jī)模式分別對(duì)應(yīng)的消耗功率發(fā)生時(shí)間，按照EN 14825中表A.4。

從EN 14825標(biāo)準(zhǔn)表C.2，我們可以看到，計(jì)

算SCOPon需要26個(gè)工況下的每一個(gè)工況Tj下對(duì)應(yīng)的制冷需求Ph(Tj)和COPbin(Tj)。顯然地，要一個(gè)個(gè)計(jì)算真實(shí)的情況，我們要逐個(gè)對(duì)26個(gè)工況點(diǎn)一一進(jìn)行測(cè)試，但這樣測(cè)試不現(xiàn)實(shí)，故EN 14825選擇了六個(gè)工況作為代表，即A、B、C、D、E、F工況。A、B、C、D四個(gè)工況參考其它的22個(gè)工況的EER計(jì)算，方法是通過(guò)內(nèi)插法或者外插法計(jì)算得出，這在EN 14825標(biāo)準(zhǔn)中的表C.2中已經(jīng)全部體現(xiàn)出來(lái)。

E工況是用于考核產(chǎn)品的能夠提供制熱能力的極限溫度，低于該極限溫度，產(chǎn)品不能提供任何制熱量，在計(jì)算中的主要作用是用以確定產(chǎn)品能夠制熱運(yùn)行的工況，低于該極限溫度的空調(diào)運(yùn)行時(shí)間為零，能效為零。

F工況適用于考核產(chǎn)品能夠提供制熱能力的臨界溫度，低于該溫度，產(chǎn)品提供的制熱量不能滿足建筑負(fù)荷要求，需要搭配輔助的電熱才能滿足建筑負(fù)荷的要求，在計(jì)算中主要體現(xiàn)在評(píng)估需要的輔助電熱的量。

4 各模式下消耗功率的測(cè)試方法和要求

PTO：溫控器斷開(kāi)模式耗電量試驗(yàn)方法：溫控器關(guān)閉模式的耗電量在斷續(xù)試驗(yàn)時(shí)確定；如果不進(jìn)行斷續(xù)測(cè)試，則在D工況試驗(yàn)完成后，將調(diào)低設(shè)定點(diǎn)溫度至壓縮機(jī)停機(jī)。測(cè)量不低于一小時(shí)的耗電量并減去待機(jī)耗電量，即為溫控器斷開(kāi)模式的耗電量。

PSB：待機(jī)模式耗電耗電量試驗(yàn)方法：制熱D工況試驗(yàn)結(jié)束后，使用控制裝置將空調(diào)器關(guān)閉。10min后，測(cè)量耗電量，假定這一耗電量即為待機(jī)耗電量。

PCK：曲軸箱加熱器工作模式耗電試驗(yàn)方法：當(dāng)曲軸箱電加熱器在待機(jī)狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，則認(rèn)為功耗曲軸箱加熱器模式應(yīng)被視為等于待機(jī)功耗。當(dāng)曲軸箱加熱器在待機(jī)模式下不工作時(shí)，按如下方法進(jìn)行測(cè)試：在制熱B工況試驗(yàn)結(jié)束后，用控制器裝置關(guān)閉空調(diào)器。測(cè)量8h的耗電量。計(jì)算8h的平均功率，待機(jī)功率應(yīng)從上述功率中減去。

POFF：關(guān)機(jī)模式耗電：待機(jī)功率測(cè)試后，空調(diào)器用開(kāi)關(guān)關(guān)閉但保持插頭在位。10min后，測(cè)量功率，即為關(guān)機(jī)功率。若沒(méi)有關(guān)閉開(kāi)關(guān)，則認(rèn)為關(guān)機(jī)功率等于待機(jī)功率。

5 如何提高SEER

由SEER的計(jì)算公式可以看出，季節(jié)能效比主要有幾個(gè)影響因素，即溫控器關(guān)機(jī)、待機(jī)、壓縮機(jī)加熱模式和關(guān)機(jī)的時(shí)間；溫控器關(guān)機(jī)、待機(jī)、壓縮機(jī)加熱模式，關(guān)機(jī)的電功率；空調(diào)器的總除熱量；PTO、PSB、PCK、POFF為機(jī)組在恒溫模式、待機(jī)模式、曲軸箱加熱模式和關(guān)機(jī)模式的電功率。

對(duì)于待機(jī)模式功耗對(duì)SEER的影響，可以使整機(jī)在此模式下，通過(guò)控制單元使室內(nèi)機(jī)與室外機(jī)處于斷電狀態(tài)，讓其待機(jī)功耗PSB不超過(guò)1W。

通過(guò)對(duì)變頻空調(diào)器的開(kāi)發(fā)調(diào)試，使其在恒溫狀態(tài)時(shí)，使其壓縮機(jī)與風(fēng)機(jī)停機(jī)，此時(shí)變頻空調(diào)器沒(méi)有制冷量或者制熱量輸出，最大限度降低功耗PTO,將恒溫下機(jī)組功耗降低至最小，有利于提高整機(jī)SEER。

表2 SEER試驗(yàn)工況

表3 SCOP試驗(yàn)工況

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了，由軸電加熱帶的測(cè)試是在制熱運(yùn)行B工況之后進(jìn)行的，即測(cè)試的工況是室外環(huán)境為2℃。在開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，盡量要使機(jī)組在此工況下，曲軸電加熱處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)PCK＝0，有利用提高整機(jī)SEER。

此外，Cd系數(shù)的選取也對(duì)整機(jī)SEER有影響。Cd系數(shù)的引入原因是開(kāi)停機(jī)引起了效率降低。當(dāng)空調(diào)器連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行制冷量大于房間建筑需求負(fù)荷時(shí)，空調(diào)器會(huì)進(jìn)行周期性的開(kāi)、停運(yùn)行，以維持房間內(nèi)溫度的恒定。在周期性開(kāi)、停運(yùn)行時(shí)，空調(diào)器的制冷量比連續(xù)運(yùn)行時(shí)制冷量減小，而周期性開(kāi)、停運(yùn)行時(shí)的功率消耗比連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的功率消耗增大。因此，開(kāi)、停運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的能效比比連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的能效比減小。Cd系數(shù)正是用于量化這種開(kāi)停狀態(tài)產(chǎn)生的能效損失。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了如果無(wú)法用實(shí)驗(yàn)確定Cd系數(shù)的話，規(guī)定默認(rèn)為0.25。

6 結(jié)束語(yǔ)

希望通過(guò)本文簡(jiǎn)要介紹，使相關(guān)人員對(duì)歐盟變頻空調(diào)器能效計(jì)算方法有一個(gè)大體的了解，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供幫助。

[1] 曾偉, 歐盟Erp指令實(shí)施措施與我國(guó)能耗標(biāo)準(zhǔn)的比對(duì)研究，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)報(bào)，2012.10

[2] No 206/2012《空調(diào)和舒適性風(fēng)扇ErP生態(tài)設(shè)計(jì)指令（歐盟能效）》

[3] No 626/2011《空調(diào)新能效標(biāo)識(shí)實(shí)施條例（歐盟能效）》

[4] EN 14511:2013《使用電力驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)為空間加熱和制冷的空調(diào)器、液體制冷機(jī)和熱泵裝置》

[5] EN 14825-2013《空調(diào)器、液體冷卻式整裝機(jī)及帶電動(dòng)壓縮機(jī)用于冷暖空氣調(diào)節(jié)的熱泵裝置-部分負(fù)載條件下的試驗(yàn)和分級(jí)以及季節(jié)性能計(jì)算》

[6] 歐盟能效政策法規(guī)實(shí)用指南, 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社

[7] 國(guó)內(nèi)外空調(diào)器能源消耗效率試驗(yàn)及計(jì)算方法對(duì)比分析,吳曉麗, 蔡寧, 胡志強(qiáng)2014/03

Calculation methods on the variable air conditioner SEER and SCOP of European Union

TIAN Lei
(GREE Electric Appliances, Inc. of Zhuhai Zhuhai 519070)

In European EN 14825 standard, the variable air conditioner SEER and SCOP assessments need to be tested on different operating points, the paper first of all analyze the theory, and introduces the calculation method standard, which for relevant officers.

EN 14825; Variable air conditioner