印度ISEER標準解讀及其變頻空調技術趨勢研究

朱利鋒 袁浩

上海海立電器有限公司 上海 201206

1 引言

印度地處熱帶，除西北喜馬拉雅山區終年低溫以外，多數地區氣候受冬季東北和夏季西南兩大季風影響，屬于熱帶季風型（Tropical Monsoon Type），年平均氣溫在22℃以上，夏季長達8～9個月，大部分城市最高氣溫超過40℃，部分地區甚至達到50℃以上。作為“金磚”五國之一，印度近年經濟持續保持快速發展，尤其是莫迪政府上臺后，改革大刀闊斧，人心向背。2015年印度GDP增速為7.6%，正式超越中國成為全球增速最快的經濟體，2016年印度GDP增速為7.4%，連續兩年超越中國。

酷熱的氣候和高速發展的經濟，推動著印度空調行業加速發展，空調市場常年保持10～15%的增速，規模從2012年的340萬臺，發展到2017年的540萬臺。印度空調行業從2012年1月1日開始實施能效標準，以空調額定點的COP為依據，劃分成5個星級，此后每兩年標準提升一次。2018年1月1日開始，為進一步倡導節能減排，推動變頻空調的發展，印度能源能效局（BEE）開始對空調行業實施同時適用于定速空調和變頻空調的ISEER標準。該標準除了進一步提升空調能效的準入標準以外，對于4星和5星空調的能效要求進行大幅度提升，以達到促進變頻空調發展的目的[1]。因此詳細解讀和研究該標準，分析適合ISEER標準的空調關鍵技術，對于空調壓縮機的設計非常重要。

2 印度變頻空調市場發展預測

早期在印度，由于高昂的銷售稅，空調還是一種奢侈品。進入21世紀后，隨著稅費結構的合理化和稅率的降低，空調才慢慢被大多數中產階層的消費者接受，空調行業得到一定程度的發展[2]。2008年～2013年間，由于印度經濟的疲軟，空調市場規模一直在300萬臺左右徘徊。2014年后，隨著莫迪政府的上臺，印度經濟得到快速發展，空調市場常年維持10～15%的增速，到2017年市場規模已達到540萬臺。

有研究認為所有白色家電產品中，空調與GDP的發展關系最為緊密[3]。也有專家認為一個國家人均GDP達到3000美金時，其空調規模將出現一個跳躍式的增長。對比中國和印度的人均GDP和空調規模發展情況，可以發現中國2009年的人均GDP突破3000美金，空調行業規模隨之發生質的飛躍，當年增幅達27.1%，2010年的同比增幅更是達到36.8%，總量突破5000萬臺。而當前印度由于人均GDP在2000美金以下，其空調市場規模增速較慢，年平均增長幅度仍在10～15%左右，與中國21世紀初的情況相當。

隨著莫迪政府穩健經濟政策的持續發酵，經濟增勢看好，后續幾年按8%的平均增幅預測，印度人均GDP將在2022年前后將達到3000USD，因此預測印度市場空調規模將在2022年前后發生跳躍式增長，總量將突破1000萬臺，2023年有望沖刺1500萬臺。

2015年以前，印度市場僅日立、三菱和大金等高端品牌有少量變頻空調銷售，份額在5%以下。隨著ISEER能效標準的確定，外資品牌率先開始進行新標準下變頻空調的研發投入和產品開發，變頻空調的份額從2015年開始逐步提升，2016年變頻空調的市場份額接近10%。2017年印度本土空調品牌開始推出變頻產品，全年變頻空調的市場規模接近130萬臺，份額達到24%。2018年隨著ISEER能效標準的正式實施，及變頻空調的節能優勢逐漸被用戶接受，變頻空調規模預計進一步提升，市場份額將突破30%，并在后面幾年穩步發展，預計2020年將突破300萬臺，2023萬前后達到600萬臺規模。因此，分析印度變頻空調的能效標準和技術發展趨勢顯得尤為重要。

3 印度空調ISEER標準

印度ISEER標準是由印度能源能效局（BEE）和制冷協會（RAMA）成員共同討論制定的適合印度氣候條件和空調用戶使用習慣的空調季節能效比標準。空調測試方法的建立主要參考ISO-16358-1：2013，并選取印度全國54個城市，以2014年的氣候溫度和時間為依據作相應的修正。溫度范圍從24℃到43℃，年度的空調總制冷運行時間為1600小時，各溫度點的運行時間如表1所示。

新標準下，變頻空調測試兩個工況，分別為額定制冷工況和50%額定制冷工況（中間工況），如表2所示。通過兩個工況測得的制冷能力和功耗，根據表1所列的溫度點和時間數，運用SEER的計算方法可以得到變頻空調的ISEER能效值，并以此確定空調的能效星級。而定速空調僅以標準ASHRAE工況測得的空調COP值確定空調的能效星級（定速空調測試工況與原標準相同）。星級劃分如圖1所示。

4 印度空調ISEER標準解析

圖2為中國APF標準、日本APF標準和印度ISEER標準下各溫度點的時間數，從圖2中可以看出，日本APF標準偏向于制熱，而中國APF標準的制冷和制熱時間數相對比較平均，印度ISEER標準為單冷。

根據建筑熱負荷曲線，及空調的制冷能和功率消耗力曲線，可以計算額定工況和中間工況的權重系數。圖3為不同環境溫度下，空調額定和中間制冷能力曲線與建筑熱負荷曲線對比及房間熱功耗與空調功耗的對比曲線。在左圖中，紅色曲線表示各溫度點下，達到設定溫度時房間需要的制冷量，粉色和藍色曲線分別表示空調在額定工況和中間工況下運行的實際制冷能力。在藍線與紅線的交點tc以下，由于房間需要的制冷量少，空調以中間工況運行；在粉線與紅線的交點tb以上，房間需要制冷量大，空調以額定制冷工況運行；而在tc和tb之間，空調部分以中間工況運行，部分以額定工況運行，可以通過標準制定的算法計算兩者的比例。通過相同原理，從右圖可以計算額定工況和中間工況的功耗比例[4]。

根據以上方法可以計算日本APF、中國APF和印度ISEER標準的各工況權重比例。日本APF標準下中間工況效率權重最大，為87.3%；而印度ISEER與中國APF標準的中間工況能效權重相當，分別為59.1%和59.3%。這從圖2的時間數分布中也有所體現，印度ISEER標準的時間數看中低溫區域（24～29℃）的時間數大于中國APF標準，而實際從印度空調的實際使用條件和用戶體驗來看，印度用戶真正使用空調主要集中在35℃以上的高溫區域，因此分析認為后續印度ISEER能效標準的時間數可能進行進一步修正。而從滿足當前ISEER標準的角度看，改善中間工況效率是提升印度變頻空調能效的關鍵。

圖1 印度空調ISEER能效等級劃分

圖2 中國APF、日本APF和印度ISEER標準的溫度點和時間數對比

圖3 不同溫度點下房間熱負荷與空調制冷能力、熱功耗與空調功耗的對比曲線

5 適用于ISEER標準的變頻空調技術趨勢

眾所周知，控制器、換熱器和節流裝置改善等方面均有助于提升變頻空調的能效。但壓縮機作為空調的核心零部件，考慮性價比的前提下，其單體性能和適配性對空調系統的能效起到決定性的作用。在壓縮機能效提升方面，主要有泵體和電機的設計改善，包括缸徑缸高比、裝配間隙、零部件加工進度、電機槽型和極對數優化、電機反電動勢設計等，而適配性主要從排量選擇和油循環率控制等方面考慮。

表1 印度ISEER標準的溫度點和時間數

表2 印度ISEER標準的測試工況

表3 供測試的R410A變頻壓縮機各方案單體參數對比

表4 供測試的R410A變頻空調系統配置

表5 空調系統測試結果

針對印度ISEER能效標準，要提升中間工況的系統能效，壓縮機排量的選擇和電機反電動勢的優化是最為關鍵的兩點。分別選取幾款不同排量和不同反電動勢的R410A變頻壓縮機在印度某客戶的18K空調系統中進行測試優化和驗證。

供測試的R410A變頻壓縮機泵體設計平臺相同，僅排量不同；電機疊高相同，僅發電電壓不同，各樣品單體參數如表3所示。

從壓縮機的單體數據可以發現：相同排量的壓縮機，隨著發電電壓的提升，壓縮機單體效率大幅提升，尤其是中間工況效率提升幅度更大；電機相同，排量不同的兩款壓縮機，由于小排量壓縮機泵體效率略低，相同工況和轉速下的單體效率略低。

將以上壓縮機在印度某客戶的18K R410A變頻空調上進行測試，確認不同的方案對空調系統APF能效的影響。該18K翅片式銅管空調系統的配置如表4所示。三款供測試壓縮機在系統上的匹配結果如表5所示。

從測試結果可以看出：相同排量，發電電壓大的壓縮機在空調系統中效率差異進一步放大，其ISEER能效提升達到2.42%；而相同發電電壓排量小的壓縮機，為達到同等的制冷能力，其轉速遠遠大于大排量壓縮機，高轉速下的電機效率更高，因此雖然兩個壓縮機單體效率相當，但在空調系統匹配時，使用(A-2)cc/rev排量壓縮機的ISEER能效比Acc/rev排量壓縮機高3.62%。因此，隨著控制器技術的進一步完善，轉速可進一步提升，繼續加大發電電壓，系統效率可進一步提升。

6 結論

隨著新能效標準的時候，印度變頻空調將進入快速發展的通道。本文結合中日印三國的空調能效標準，詳細分析了印度ISEER標準下各測試工況點的能效占比，從而提出提升印度空調ISEER能效的關鍵點；并通過試驗分析和驗證，提出適合當前ISEER標準下的印度變頻空調技術發展趨勢。然而，從印度空調的實際使用條件看，本文認為后續ISEER標準下各溫度點的時間數分布可能進行修正，從用戶體驗的角度出發，提升最大制冷的效率權重。

參考文獻

[1] 于兆濤.《印度空調能效標準再升級，變頻普及步伐堅實》. 電器, 2017年第6期, 78-79.

[2] 徐航.《印度空調業發展狀況》. 家電科技, 2003年第9期, 29-30.

[3] 劉曉紅.《中國制冷空調行業二十年發展情況分析》. 制冷與空調，2010，第十卷第1期, 4-9.

[4] 王碩淵.《中國與日本APF標準的差異》. 家電科技, 2013年第9期,38-40.