中國APF標(biāo)準(zhǔn)中低溫制熱的影響

0 前言

2013年6月9 日，中國正式發(fā)布了GB21455-2013《轉(zhuǎn)速可控型房間空氣調(diào)節(jié)器能效限定值及能效等級》，將于2013年10月1日起正式實(shí)施。今后，國內(nèi)銷售的變頻空調(diào)將采用全年能源消耗效率APF (Annual Performance Factor)指標(biāo)的評價方法。與目前僅考慮制冷性能的季節(jié)能源消耗效率SEER評價方法相比，APF采用了兼顧制冷與制熱性能的評價方法，更加客觀地反應(yīng)變頻空調(diào)器的效率。

由于國內(nèi)的使用習(xí)慣，空調(diào)在低溫環(huán)境性能受到特別的關(guān)注，在APF評價標(biāo)準(zhǔn)中，低溫制熱對于空調(diào)器APF值具有較大的影響。提高低溫制熱性能，從而提高APF值是目前各空調(diào)器廠商研究的重要課題之一。

1 APF計算方法簡介

根據(jù)GBT7725《房間空調(diào)調(diào)節(jié)器》的規(guī)定，通過測定空調(diào)器的5個工況（中間制冷、額定制冷、中間制熱、額定制熱、低溫制熱）性能來計算空調(diào)的APF值。各工況點(diǎn)性能見表1所示。

表1 變頻空調(diào)各工況測試性能

根據(jù)GBT7725，規(guī)定了建筑物的4點(diǎn)負(fù)荷（如表2所示），并根據(jù)4點(diǎn)負(fù)荷確定了不同環(huán)境溫度下，建筑物的負(fù)荷。

表2 建筑物負(fù)荷

圖1 APF計算方法

tf：低溫制熱能力與房間冷負(fù)荷相等時的環(huán)境溫度；

tg：額定制熱能力與房間冷負(fù)荷相等時的環(huán)境溫度；

tq：中間制熱能力與房間冷負(fù)荷相等時的環(huán)境溫度；

tb：中間制冷能力與房間熱負(fù)荷相等時的環(huán)境溫度；

tc：額定制冷能力與房間熱負(fù)荷相等時的環(huán)境溫度；

通過測試空調(diào)的5個工況性能后，計算出每個環(huán)境溫度下的能力和功率，每一溫度下建筑物負(fù)荷與時間的乘積之和即為總能力，每一溫度下消耗功率與時間的乘積之和即為總功率，總功率與總能力的比值，即為空調(diào)器的APF，如下所示：

式中，CSTL—全年制冷總負(fù)荷；

HSTL—全年制熱總負(fù)荷；

CSTE—全年空調(diào)制冷消耗總功率；

HSTE—全年空調(diào)制熱消耗總功率。

2 低溫制熱對于空調(diào)APF的影響

但是，從圖1可以看出，當(dāng)環(huán)境溫度低于tf時，空調(diào)器的制熱量不能滿足房間冷負(fù)荷的要求，根據(jù)國內(nèi)APF計算方法，此時，將以電加熱的形式補(bǔ)充制熱量不足部分。設(shè)PRH表示電加熱，則有：

式中，Q(a,b)—溫度a、b之間，空調(diào)累計制冷 (熱)量；

P(a,b)—溫度a、b之間，空調(diào)累計消耗功率。

所以，低溫制熱性能對于APF的影響主要有5個方面，PRH，Q(-7,tf)，Q(tf,tg)，P(-7,tf)，P(tf,tg)。

從中可以發(fā)現(xiàn)，由于電加熱的效率按1.0計算，如果這部分比例大，將嚴(yán)重影響APF的性能，而PRH的大小，由tf決定。

由于建筑物的冷負(fù)荷由空調(diào)額定制冷量決定，所以，可以定義以下參數(shù)：

低溫制熱量比例：

但是，空調(diào)制熱能力的提高，必然會導(dǎo)致輸入功率的增加，即APF計算式中，P(-7,tf)和P(tf,tg)增加，所以，可以根據(jù)不同的低溫制熱能力和低溫制熱功率，畫出一條等AFP曲線，利用等APF曲線判斷APF是否達(dá)到最優(yōu)。

3 案例分析

以國內(nèi)某款冷暖式空調(diào)為例，其5個工況的匹配數(shù)據(jù)及全年能源消耗效率APF計算值如表3所示。

表3 某款變頻空調(diào)性能測試結(jié)果

通過調(diào)整低溫制熱量及低溫功率，可以畫出三組等APF曲線，如圖2所示。

圖2 空調(diào)等APF曲線

同時可以畫出低溫制熱COP與APF曲線的關(guān)系，如圖3所示。

圖3 低溫制熱COP與APF關(guān)系

從圖2中可以看出，相同低溫功率時，低溫制熱量越高，APF值越高；相同低溫制熱量時，低溫制熱功率越低，APF值越低。從圖3中可以看出，達(dá)到同樣的APF值，隨著低溫制熱量的提高，低溫制熱的能效比COP可以降低，這與空調(diào)匹配的實(shí)際情況是一致的。

所以，我們可以調(diào)整匹配，提高低溫制熱的制熱量，當(dāng)制熱功率的增加量超過等APF曲線中功率的增加量，說明低溫制熱性能達(dá)到了最佳狀態(tài)，此時可以獲得最佳的APF值。

圖2中等COP曲線與等APF曲線的夾角，近似反映了可調(diào)整的空間，夾角越大，可調(diào)整空間越大，夾角越小，可調(diào)整空間越小。

通過以上分析，我們調(diào)整了該款空調(diào)低溫制熱的匹配參數(shù)，結(jié)果如表4所示。

表4 某款變頻空調(diào)低溫制熱匹配優(yōu)化后結(jié)果

從優(yōu)化結(jié)果來看，低溫制熱量提高了6.5%，雖然低溫制熱能效比COP下降了5.4%，但是APF提高了0.4%。

4 結(jié)論

低溫制熱性能對于空調(diào)APF值有較大的影響，不僅低溫制熱功率影響APF值，低溫制熱量也影響APF值。

低溫制熱在匹配過程中，存在一最佳值，使APF效果達(dá)到最佳。

參考資料

[1]中國國家標(biāo)準(zhǔn)：GB7725《房間空氣調(diào)節(jié)器》.

[2]中國國家標(biāo)準(zhǔn)：GB21455《轉(zhuǎn)速可控型房間空氣調(diào)節(jié)器能效限定值及能源效率等級》