GB/T 25127-2020《低環境溫度空氣源熱泵（冷水）機組》系列標準解析

張子祺 吳曉麗 楊雙 潘權

ZHANG Ziqi1 WU Xiaoli1 YANG Shuang1 PAN Quan2

1.中家院（北京）檢測認證有限公司 北京 100176;2.中國家用電器研究院 北京 100053

1. CHEARI (Beijing) Certification & Testing Co., Ltd. Beijing 100176;2. China Household Electrical Appliances Research Institute Beijing 100053

1 引言

近年來，國家和地方密集出臺的清潔取暖政策，涉及頂層設計、財稅政策、支持方案等方面，為北方地區清潔取暖改造在更大范圍、更科學扎實的展開鋪就了坦途。2016年12月21日，中央財經領導小組第十四次會議決策推進北方地區冬季清潔取暖，要求按照企業為主、政府推動、居民可承受的方針，宜氣則氣、宜電則電，加快提高清潔供暖比重；2017年3月5日，國務院總理李克強在作政府工作報告時提出：堅決打好藍天保衛戰，全面實施散煤綜合治理，推進北方地區冬季清潔取暖，完成以電代煤、以氣代煤300萬戶以上，全部淘汰地級以上城市建成區燃煤小鍋爐；2017年8月18日，《京津冀及周邊地區2017～2018年秋冬季大氣污染綜合治理攻堅行動方案》出臺，要求當年10月底前，“2+26”城市完成以電代煤、以氣代煤300萬戶以上。

低溫空氣源熱泵（冷水）機組作為“煤改清潔能源”的明星產品，憑借其節能、舒適、安裝相對靈活的特點，成為了北方“煤改電”的主力軍。GB/T 25127系列標準作為低溫空氣源熱泵（冷水）機組執行的產品標準，在煤改電項目中起著重要作用，GB/T 25127.1針對工業或商用機組，GB/T 25127.2針對家用及類似用途機組。該系列標準首次發布于2010年[1][2]，當時“煤改電”政策還沒有推行，市場上產品主要的關注點在夏季制冷和生活熱水，研發重心也沒有放在低溫采暖上。而隨著以北京為首的華北地區加快“煤改電”的步伐，低溫空氣源熱泵如雨后春筍，出現了大大小小的企業近千家。低溫空氣源熱泵技術的不斷發展，以及各地政府部門的迫切需要加速了GB/T 25127系列國家標準的修訂。2019年4月，國標委發布能效標準GB 37480-2019《低環境溫度空氣源熱泵（冷水）機組能效限定值及能效等級》，第一次按照不同的匹配末端給出了能效評價，使標準的發展更貼近用戶的實際使用情況。鑒于以上行業發展歷程，2020年6月2日GB/T 25127.1-2020和GB/T 25127.2-2020標準正式發布，該標準將于2021年4月1日正式實施，新標準從范圍、術語和定義、型式和基本參數、技術要求、試驗方法等方面進行了修訂。

2 重點技術內容解讀

2.1 范圍

新標準在范圍上主要做了三方面的調整：

（1）針對GB/T 25127.1和GB/T 25127.2標準的劃分界限，舊版標準以名義制冷量劃分，而新版標準調整為用名義制熱量來劃分，明確了該標準以制熱性能為主要的研究方向；

（2）劃分商用與家用標準的冷量范圍調整，由名義制冷量50 kW調整為名義制熱量30 kW，一般機組的名義制熱量都高于名義制冷量，調整成用名義制熱量來劃分商用與家用標準的界限后，劃分的冷量值也調小，意味著新標準實施后，會有很大一部分產品由原來屬于GB/T 25127.2標準范疇，變為屬于GB/T 25127.1標準范疇，企業及相關人員應重點關注執行標準問題；

（3）機組工作的最低環境溫度由-20℃調整為-25℃，充分考慮東北等北方地區實際制熱工況的需求；與此同時，將-20℃工況作為能力考核的工況點，即舊版標準僅要求-20℃機組可正常運行即可，但新版標準不僅要求機組可以正常工作，而且還將對其正常工作時的能力進行要求，與舊版標準相比，新版標準對機組的要求更加嚴格。

2.2 術語和定義

新版標準在術語和定義部分做了很大的調整，引入了低溫工況制熱性能系數（COPdh）的概念，同時還增加了制冷季節能效比（SEER）、制熱季節性能系數（HSPF）、全年性能系數（APF）三個術語定義，取代舊版標準的綜合部分負荷性能系數（IPLV(C)和IPLV(H)）指標。采用APF替代特定負荷下運行時間的加權獲得的IPLV來考核機組的性能，充分考慮了制熱在有除霜運行（非穩態）情況下的特性，這更符合機組實際的運行情況，使能效評價更全面、更客觀。

需要注意的是低溫空氣源熱泵（冷水）機組執行的能效標準GB 37480-2019《低環境溫度空氣源熱泵（冷水）機組能效限定值及能效等級》仍采用IPLV來確定能效，該標準和能效備案實施規則于2020年11月1日實施。而當新版GB/T 25127系列標準在2021年4月實施時，由于GB 37480-2019的試驗方法參照舊版GB/T 25127標準，這就要求企業既需參照新版GB/T 25127的試驗要求和方法進行產品設計和出廠檢驗，又需在能效方面參照舊版GB/T 25127標準的試驗方法進行檢測。

2.3 型式和基本參數

在型式與基本參數上，新版標準細化了型式分類，并增加根據器具匹配末端不同的分類方式，即：地板輻射型、風機盤管型、散熱器型及其他類型[3]，常見末端典型圖例如圖1所示，其中地板輻射型機組使用側出水溫度通常為35℃，風機盤管型機組使用側出水溫度通常為41℃，而散熱器型機組使用側出水溫度通常為50℃。

圖1 機組末端樣式

需要注意的是，此處出水溫度與能效標準GB 37480-2019的規定有所不同，詳見表1所示。在執行標準時，一定要明確標準，確保產品設計能夠滿足執行標準的規定。

表1 新版GB/T 25127與能效標準出水溫度對照

2.4 技術要求

GB/T 25127系列標準對機組的一般要求、密封性能、強度、性能、電氣安全、變工況運行以及防護等級等方面提出了相應的技術要求。

2.4.1 一般要求重點關注內容

隨著國家電子信息產品污染控制“國推RoHS認證”的全面開展，新版標準增加了對有害物質含量的規定[4]。規定工商業用機組的控制系統硬件、戶用機組的整個機組與房間空調器一樣，都要符合標準GB/T 26572《電子電氣產品中限用物質的限量要求》的限值要求。

2.4.2 密封性能變化內容[5]

2010版標準中，氣密性試驗采用5×10-6Pa·m3/s的鹵素檢漏儀進行檢驗，新標準增加了可選擇采用氦檢；真空試驗的抽真空壓力和回壓由300 Pa和150 Pa，更改為266 Pa和133 Pa。

2.4.3 性能要求變化

性能要求的主要變化內容如下：

（1）低溫制熱（-20℃）工況成為能力測試工況，并增加判定要求。

新版GB/T 25127系列標準低溫制熱（-20℃）工況不僅要求能正常運行，而且其運行時的能力也應滿足相應的要求。其中，GB/T 25127.1要求機組實測制熱量不低于名義制熱量明示值的75%；GB/T 25127.2要求機組實測制熱量不低于名義制熱量明示值的80%。同時要求機組低溫制熱消耗功率實測值應不大于低溫制熱消耗功率明示值的110%。該目的是要求隨著環境工況的溫度降低，機組能效不應產生過大的衰減。

（2）增加-25℃制熱工況運行要求。

新版標準增加了機組在額定電壓、額定頻率、-25℃環境工況以及明示的熱泵最高出水溫度下平穩運行1 h安全裝置不應動作的技術要求。

（3）COP性能系數提升，綜合性能系數由IPLV調整為APF。

2010版標準性能系數要求針對制冷COPc、制熱COPh和綜合性能系數IPLV(C)、IPLV(H)給出要求，新版標準根據不同的末端分別給出了制冷COPc、制熱COPh要求，整體要求較舊版標準有所提升。此外，增加了低溫制熱（-20℃）COPdh的要求，用APF（風機盤管型）、HSPF（地板輻射型、散熱器型）取代IPLV，并給出限值要求，明確地板輻射型和散熱器型僅需考核制熱工況，暫不考核制冷工況。相關要求詳見表2和表3。

表2 性能系數（GB/T 25127.1）

表3 性能系數（GB/T 25127.2）

為了防止虛標，除了應滿足標準規定的限值外，上述性能系數均不能低于明示值的95%。

（4）噪聲要求細化

對于工商業用機，新版GB/T 25127.1要求噪聲實測值為不大于明示值+2 dB（A），與舊版標準要求的實測值不大于明示值有所放寬。對于戶用機，新版GB/T 25127.2對于制冷與制熱均根據制熱量的能力范圍規定限值，與舊版標準相比更為細化；另外，制熱噪聲限值根據不同的匹配末端形式分別規定。

（5）電氣安全要求具體化，執行性更強

區別于舊版標準籠統的要求機組的安全要滿足標準GB 25131《蒸汽壓縮循環冷水（熱泵）機組安全要求》的要求，新版標準明確規定了工商業機組的絕緣電阻、電氣強度、接地裝置等安全試驗的方法與技術要求；新版GB/T 25127.2還規定機組工作溫度下泄漏電流應滿足標準GB 4706.1-2005的相關規定[6]；防護等級需要滿足標準GB/T 4208-2017的相關要求[7]。其中，對于接地裝置，要求保護接地電路應符合標準GB/T 5226.1-2019中8.2的規定，機組安裝及電氣連接完成時，通過回路阻抗試驗檢驗保護接地電路的連續性[8]。

2.5 試驗方法解讀

2.5.1 提升測試工況讀數允差

新版標準對測試工況的允差條件進行了一定的修改，詳見標準GB/T 25127.1中的表5、表6，以及GB/T 25127.2中的表7、表8。其中最大的變化就是干濕球溫度，舊版標準干濕球溫度允差范圍是±1℃。隨著檢測技術的不斷發展，舊版標準允差范圍過寬，新版標準按現在一般實驗室的技術條件將允差調整到±0.5℃。新版標準還給出了平均變動幅度和最大變動幅度兩個概念。其中，平均變動幅度指實測讀數的平均值與各試驗工況的規定值的偏差；最大變動幅度指試驗過程中實測讀數的最大值和最小值與各試驗工況的規定值的偏差。當以上兩個表格對應條件均滿足要求，才認為機組達到穩定運行狀態[9]。

2.5.2 明確融霜工況測試方法

2010版標準對于融霜的試驗方法并不明確。新版標準規定：機組在首次融霜結束后，再連續運行兩個完整的制熱融霜周期或連續運行3 h，取其長者。如果連續運行3 h期間，沒有出現融霜，試驗總時間為從首次融霜結束時開始，至3 h后首次出現的融霜結束為止。如果連續運行滿3 h時，有一個制熱融霜周期還沒有結束，則試驗總時間應延長至這一個制熱融霜周期結束為止。融霜試驗周期的明確對于非穩態試驗和相關計算具有指導意義。

2.5.3 明確水側壓力損失工況條件

新版標準明確了制熱和制冷狀態下都要測量水側壓力損失，取兩種狀態下的較大值作為機組的水側壓力損失。GB/T 25127.2指出，自帶循環水泵的機組不測水側壓力損失。標準增加了制熱狀態下的水側壓力損失的工況條件，按表4規定執行。

2.5.4 明確噪聲測試方法，細化測點位置

新版標準增加附錄C噪聲試驗方法[10]。從測定場所、測量儀器、運行條件、測點位置等幾個方面對噪聲測試進行規定。其中，明確了測定場所應為反射平面上的半自由聲場或者經過消聲處理的試驗室，且被測機組的噪聲與背景噪聲之差應為6 dB（A）以上；另外，對于室內機，測點位置是距室內機正面幾何中心處1 m，測點離地面不得低于0.5 m；對于室外機，測點位置分為側出風和頂出風兩種方式，側出風測3個點（見圖2），頂出風測4個點（見圖3）。

表4 制熱狀態下水側壓力損失測量工況

圖2 側出風室外機測點位置

圖3 頂出風室外機測點位置

2.5.5 增加制熱性能試驗要求

新版標準考慮到機組處于制熱模式時會有融霜的情況發生，此時機組運行處于非穩定狀態，為此增加非穩態制熱相關附錄內容，將制熱性能試驗過程分為預處理階段、平衡階段、數據采集階段，并給出試驗判穩及數據選取的方法。進行非穩態制熱測試時，應嚴格按照該附錄要求進行數據的判穩及數據選取。

2.5.6 增加季節能源消耗試驗和計算方法

新版標準采用季節能源消耗效率APF或HSPF取代IPLV作為機組綜合能效的考核指標，并以附錄形式給出了APF測試及計算的相關要求。

APF的確定與建筑負荷、實測樣機能力、制冷制熱季節溫度分布和時間分布等參數有關，APF計算通常需借助專門的軟件來實現，作為標準使用者應了解APF計算的方法。在確定APF的試驗及計算過程中有以下3個關鍵因素應明確：

（1）關鍵因素1——確定負荷線。表5中給出了GB/T 25127系列標準確定制冷、制熱負荷線所需的關鍵點。其他點則通過線性插值獲取；

（2）關鍵因素2——確定實測工況點。詳見表6所示。

表5 建筑負荷線確定用關鍵點

表6 APF確定用制冷和制熱實測點工況

制熱為A、B、C、D、E共5個工況點，水流量均按照名義制熱工況下的水流量，工業用機組標準GB/T 25127.1-2020和家用機組標準GB/T 25127.2-2020的主要區別是熱負荷部分負荷率不同，其他熱源側和使用側溫度要求均一致。需要注意的是，針對散熱器型末端，名義制熱工況B使用側的出水溫度為50℃，而能效標準GB 37480-2019規定的出水溫度為55℃。這要求產品開發既要滿足強制性能效標準的要求，又要符合所宣稱執行的產品推薦性標準的要求，避免因為標準差異導致設計出不合格產品，并且企業在標注銘牌信息和進行能效相關測試時應明確執行標準。

制冷工況僅適用于風機盤管型，而地板輻射和散熱器型制冷工況不作要求，制冷時水流量均為名義制冷工況下的水流量，工業用機組標準GB/T 25127.1-2020為A、B、C、D共4個工況點，其中A、D工況點為選測項目，也就是制冷最多4個工況點，最少2個工況點，而家用機組標準GB/T 25127.2-2020為A、B、C三個工況點，其中A工況點選做。

（3）關鍵因素3——確定制冷、制熱季節溫度和時間分布。

制冷制熱季節的溫度和時間分布是確定APF的三大因素之一，不同的標準制冷、制熱季節溫度和時間分布也各不相同，地區不同，溫度和時間的分布也各不相同，GB/T 25127.1-2020和GB/T 25127.2-2020標準分別給出了北京、濟南、天津等8個城市的典型制冷、制熱季節溫度和時間分布，并明確規定以北京的溫度時間分布為基準，用于確定低環境溫度冷水機組的季節能效比。

同時，以下兩點在APF試驗計算中也要加以關注：

①實測工況點時應滿足以下要求：

在按照實測工況點進行測試時，標準規定了不同工況點下的負荷率（詳見表6），對變頻或變容機組，可根據實際負荷要求調解規定負荷點進行測試，而對定頻定容機組或者變頻變容機組若無法調解至規定范圍（C、D、E工況機組制熱量=名義制熱量×部分負載率×（100±10）%），使得機組處于斷續運行狀態時，則應通過CD系數來確定要求負荷下對應的COPbin值，用于APF的計算。制冷COPbin推導圖和制熱COPbin推導圖如圖4、圖5所示。

圖4 制冷COPbin推導圖

圖5 制熱COPbin推導圖

②在制熱工況HSPF確定時，當機組制熱不足需要補充輔助電加熱時，用到了溫度tj時機組實測制熱量φful(tj)，但標準并沒有給出該量的計算公式，建議參考COPbin(tj)的插值公式，通過A、B、C、D、E工況實測制熱量插值獲得。

3 其它注意事項

3.1 檢驗規則

新版標準與舊版的主要變化在于壓力試驗從出廠檢驗（每臺必檢）中去除，只需在抽樣檢驗和型式試驗中進行，這樣可以大大提高企業的生產效率。另外，新版標準明確了型式檢驗是在新品開發以及定型產品方面進行重大改進，當對產品性能產生影響時，對第一臺產品進行，其它情況應每三年進行一次。

3.2 標志

3.2.1 可燃性制冷劑的使用

隨著可燃性制冷劑的逐步使用，新版標準對該類機組銘牌上面以及機組的顯著位置要求標示“當心火災”的標志，它的樣式在GB 2894-2008里有明確規定[11]。

3.2.2 銘牌內容

新版標準對單熱型和冷暖型的機組有不同的要求，要注意的是單熱型機組噪聲只標注名義制熱工況下的噪聲（聲壓級），冷暖型機組既要標注名義制冷工況下的噪聲值（聲壓級），也要標注名義制熱工況下的噪聲值（聲壓級）；另外還要在銘牌上標注末端匹配的機組型式。

3.3 產品標準和能效標準的差異和共存

隨著能效標準GB 37480-2019的發布和實施（國家標準化管理委員會發文2020年11月1日實施），GB/T 25127系列產品標準中的HSPF/APF與能效標準中的IPLV（H）兩種評價方式，將在未來比較長的一段時間內同時實施。故在此期間，企業既要標注新版產品標準中的HSPF/APF，也要標注能效標準中的IPLV（H），做到能效標準和產品標準雖然不同，但產品分別都要滿足要求。

4 結束語

低環境溫度空氣源熱泵（冷水）機組是近年來國家出臺的冬季清潔取暖政策（即“煤改電”）的主推產品。2010年，GB/T 25127系列標準首次發布時，由于當時“煤改電”政策還沒有推行，機組性能考核依據和試驗方法還不夠完善；同時，作為企業產品研發的重要手段和各級政府部門質量監管的必備條件，行業也缺少相應的方法依據。

新版GB/T 25127系列標準采用行業流行的APF能效評價方法替代原有的IPLV評價方法，有助于低環境溫度空氣源熱泵產品的規范化及技術進步；新的系列標準按照不同的匹配末端提出了不同的性能要求，緊密結合產品及技術的發展，考慮了產品研發、制造及使用等多個方面的具體要求進行技術內容的修訂，更貼合行業的實際需求；同時，各地政府部門也可以利用更完善的性能考核方法作為制定“冬季清潔取暖政策”的重要依據和市場監管的有效手段。該標準的實施，將加速產業升級，淘汰落后產能，對于推動我國低溫熱泵采暖技術和驗證手段的進步，提升行業整體競爭力具有重要意義。

由于該標準發布和實施的時間正好與對應能效標準有交叉，因為內容上存在的差異，IPLV和APF兩套能效評價系統還要并行使用一段時間，這需要企業在過渡期內充分做好準備，完成標準切換，提高產品競爭力；行業監管和標準制訂單位也需要積極配合，使新舊標準能有序過渡，不斷完善標準的內容，最終實現能效評價方法的統一。