冷水機組能效標識入境驗證及檢測研究

李朝振　山宏剛　吳之中　李　敏（上海出入境檢驗檢疫局　上?！?00120）

冷水機組能效標識入境驗證及檢測研究

李朝振山宏剛吳之中李敏
（上海出入境檢驗檢疫局上海200120）

冷水機組產品本身較為復雜，某些冷水機組產品國內外標準存在差異，我國冷水機組標準內容也存在爭議，并且國內缺少相關檢測能力，這些問題對冷水機組產品的入境監(jiān)管工作過程造成了很大困難。本文對問題進行了深入分析，對問題的形成原因進行挖掘梳理，對問題的解決提出具體措施，旨在較好地解決冷水機組在入境驗證中存在的問題，并促進我國相關標準的完善。

水冷冷水機組；能效標識；標準

1　前言

2005年國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局發(fā)布第17號令《能源效率標識管理辦法》，對進口的能源效率標識產品監(jiān)管提出了要求。上海入境檢驗檢疫局于2013年發(fā)布《上海檢驗檢疫局進口能源效率標識產品入境驗證工作規(guī)定》，對包括冷水機組在內的八批產品進行入境驗證。在8批共28種產品中，冷水機組遇到的問題較多，既有現存問題，也有潛在問題，比如對于某些冷水機組國內缺少檢測能力，對于標準存在爭議，國內外標準存在差異等。這對冷水機組的能效標識入境驗證造成了一定影響，有必要進行深入研究。

2　冷水機組介紹

冷水機組是指由電動機驅動的采用蒸汽壓縮制冷循環(huán)產生冷水的機組。產生冷水時稱為冷水機組，產生熱水時稱為熱泵機組。我國能效標準僅對冷水機組進行了要求。

冷水機組俗稱冷凍機、制冷機、冰水機、凍水機、冷卻機等，因各行各業(yè)的使用非常廣泛，所以在產品進口報關時名字也就各種各樣，這對入境監(jiān)管帶來了一定困難。從技術角度來說，正規(guī)分類也較為復雜。按壓縮機形式可分為：活塞式冷水機組、螺桿式冷水機組和離心式冷水機組；按燃料種類可分為：燃油型（柴油、重油）和燃氣型（煤油、天然氣）；按冷凝器冷卻方式可分為：水冷式冷水機和組風冷式水冷水機；按能量利用形式可分為：單冷型熱泵型、熱回收型和單冷冰蓄冷雙功能型；按冷水出水溫度可分為：空調型（7℃、10℃、13℃、15℃）和低溫型（-5℃～-30℃）；按密封方式可分為：開放式、半封閉式、全封閉式；按載冷劑可分為：水冷冷水機組、鹽水冷水機組、乙二醇冷水機組；按能量補償不同可分為：電力補償（壓縮式）和熱能補償（吸收式）；按熱源不同（吸收式）可分為：熱水型、蒸汽型、直燃型。隨著科技的發(fā)展，新型冷水機組的應用領域得到進一步拓展。工業(yè)領域、眾多新型領域均需要一個低溫環(huán)境，很多新興工藝均需要冷水機組進行冷卻降溫。就民用場合來說，小型化、高效能是冷水機組的發(fā)展趨勢。

冷水機組與常見家用制冷產品差異較大，技術更復雜。常見的冰箱和家用空調，制冷劑的冷量通過盤管直接傳遞給空氣；冷水機組則是將制冷劑的冷量傳遞給水，通過水將空間或工藝部件冷卻，冷量輸送能力更強，可以實現更多的用途。用于空間制冷時，冷水機組可以實現空調的功能，冷量輸送范圍大，適于大型的商業(yè)建筑。相對于制冷劑直接制冷，冷水與空氣溫差小，舒適度更高。用于工業(yè)用途時，冷凍水流經工藝環(huán)節(jié)或實驗室設備，實現復雜多變的溫度要求，廣泛應用于機制和工廠機械冷卻的各行各業(yè)。

3　冷水機組入境驗證要求

3.1入境驗證流程

產品能效標識入境驗證遵循程序如圖1所示。就入境的冷水機組產品來說，已經備案的情況極少，部分產品屬于特殊用途 （比如研發(fā)、專供出口產品等）。對于屬于范圍內產品但沒有能效標識認證的產品，需要進行能效檢測。冷水機組的檢測過程，首先需要符合《冷水機組能源效率標識實施規(guī)則》［1］，實施規(guī)則參照了強制性標準 《GB19577-2004冷水機組能效限定值及能源效率等級》［2］的要求，GB19577-2004中的試驗方法主要涉及到推薦標準 《GB/T 18430.1-2007蒸氣壓縮循環(huán)冷水（熱泵）機組 第1部分：工業(yè)或商業(yè)用及類似用途的冷水 （熱泵）機組》［3］、《GB/T 18430.2-2008蒸氣壓縮循環(huán)冷水（熱泵）機組 第2部分：戶用及類似用途的冷水（熱泵）機組》［4］。18430.1-2007、18430.2-2008兩個標準的差異主要體現在針對產品的范圍不同：18430.1-2007針對工、商業(yè)及類似用途，裝機容量大于50 kW；18430.2-2008針對戶用及類似用途，產品裝機容量不大于50 kW。

圖1　　入境驗證流程圖

3.2現存問題

冷水機組的能效標識入境驗證存在較多問題。這類進口產品基本沒有經過能效標識認證，而且相關企業(yè)也無這種意識。其中的小型水冷冷水機組國內很少有生產，缺少該類產品的能效標識監(jiān)管，因此也就沒有相關的檢測能力。該類產品的國內外標準差異較大，既和國內外標準發(fā)展水平相關，也和國內外氣候條件等客觀因素相關。同時，國內外標準的差異及國內標準爭議也對冷水機組入境驗證形成潛在影響，需要深入分析這些問題及其形成原因并給出解決方案。

4　問題探討

4.1檢測能力缺乏

小型水冷冷水機組在國內缺少檢測能力。我國對于較為大型（≥20大卡，合20.32 kW）的冷水機組采用生產許可證制度，在申請生產許可證的過程必須提供能效標識認證。對于小型（＜20大卡）的冷水機組，安全方面需要申請CCC認證，而CCC認證和能效標識認證是相互獨立的，因此小型冷水機組的能效標識認證需要獨立進行。對于小型風冷冷水機組的能效標識認證，市場監(jiān)管體系較為完善，實驗室條件也較為完備；而對于小型水冷冷水機組的能效標識認證，則缺少試驗條件，監(jiān)管也較為缺乏。就市場產品分布來講，我國水冷冷水機組企業(yè)多生產100 kW以上的水冷冷水機組，100 kW以下的冷水機組較為少見。而在入境驗證的水冷冷水機組中，經常有100 kW以下，甚至20大卡以下的產品。

國內的檢測實驗臺通常是針對大于100 kW或大于50 kW的冷水機組產品，對于小型的冷水機組缺少檢測能力。造成這一現象的根本原因是國內缺少相關產品的生產企業(yè)，即使有少量產品的生產，因為缺少監(jiān)管，企業(yè)也不會主動尋求認證，也就缺少相關的能力建設。

對于其他能效標識產品的入境驗證，由于流程問題，通常是口岸監(jiān)管稍滯后于國內產品的監(jiān)管，國內已經有完善的監(jiān)管和檢測體系；借鑒國內監(jiān)管的經驗，口岸監(jiān)管實施會比較順利。前述某些類型的冷水機組屬于特例，由于國內缺少相關產品的制造商，也就缺少相關檢測機構及監(jiān)督活動，因此，這類產品主要依賴進口，口岸就先于國內提出了產品監(jiān)管要求。

4.2標準差異

冷水機組國內外標準存在較大差異，需要了解這些差異及其成因，一方面可以更好地實施監(jiān)管工作，另一方面也可以為其潛在影響提前提出應對措施。

目前針對冷水機有相關標準的國家和地區(qū)有美國、加拿大、澳大利亞、歐盟等，其中加拿大、澳大利亞冷水機標準的測試工況和測試方法是按照美國標準制定的，因此由美國空調制冷協(xié)會（簡稱ARI）制定與頒布的ARI 550/590-2003《performance rating of water-chilling packages using the vapor compression cycle》［5］標準在世界范圍內得到廣泛應用。歐盟冷水機組能效標準為EN14511-2011《Air conditioners，liquid chilling packages and heat pumps with electrically driven compressors for space heating and cooling》［6］，同時歐盟地區(qū)還存在EUROVENT冷水機組認證標準6/C/003-2011。

首先在針對產品的范圍上標準之間差異較大。歐盟標準EN14511-2011從標準名稱上看其冷水機組的用途為空間制冷/熱，明確提出能效要求不針對工藝用水冷冷水機組，原文為Installations used for heating and/or cooling of industrial processes are not within the scope of this standard。而美國標準ARI 550/590中詳細列出了十幾條詳細的范圍情況，特別對水冷冷水機組的制冷量范圍提出了要求，60 Hz的產品小于2000冷噸（7034 kW），50 Hz的產品則只針對大于200-1000冷噸（703 kW-3517 kW）的產品。

就機組能效方面來說，差異主要體現在對綜合能效指標IPLV的要求上。綜合部分性能系數是考慮了100%、75%、50%、25%負荷點不同權重而計算出的綜合能效系數，相對于單點能效比，綜合部分性能系數可以更好的評價機組的能效特性，類似于空調能效比和季節(jié)能效比的差別，采用綜合部分性能系數是評價冷水機組能效特性的趨勢。美國ARI 550/590-2011版標準對綜合能效IPLV從要求、測試方法及其作用都有明確要求：在IPLV的推導背景說明中，明確指出冷水機組滿負荷時的效率僅代表設計工況下滿負荷的性能，IPLV是一個反映實際氣象數據、建筑負荷特征、運行小時數等綜合能效指標，應作為冷水機組性能評價并列指標。歐盟EN14511-2011版，還沒有綜合能效IPLV的測試方法及要求，但在EUROVENT冷水機組認證標準6/ C/003-2011中對冷水機組歐盟季節(jié)能效有明確的測試要求和測試方法，明確要求冷水機組必須測試其部分負荷性能。我國只引入了IPLV的概念及計算方法，還未強制考核，并且IPLV的工況條件及計算公式均不相同。

4.3國內法規(guī)爭議

《冷水機組能源效率標識實施規(guī)則》中說明：本規(guī)則適用于電機驅動壓縮機的蒸汽壓縮循環(huán)冷水（熱泵）機組能源效率標識的使用、備案和公告。標準 《GB19577-2004冷水機組能效限定值及能源效率等級》中關于產品范圍僅指出了：“本標準適用于電機驅動壓縮機的蒸汽壓縮循環(huán)冷水（熱泵）機組”。相對于歐美標準中大篇幅對于產品范圍的限定，我國法規(guī)對產品范圍的界定非?；\統(tǒng)，這也就導致了執(zhí)行上的困難。入境驗證首先要依據上述的法規(guī)和強制性標準，然而在這兩部內容中對冷水機組的范圍沒有界定，即使考慮到沒有強制性要求的GB/T標準，產品范圍仍然模糊。就進口冷水機組來說，其中有很大比例的產品是用于工藝過程，比如用于激光頭冷卻，工廠操作臺冷卻等。這部分產品，根據我國法規(guī)屬于能效標識范圍產品，從產品功能上屬于工業(yè)或商業(yè)類似用途，應該參照《GB/T 18430.1-2007蒸氣壓縮循環(huán)冷水（熱泵）機組 第1部分：工業(yè)或商業(yè)用及類似用途的冷水（熱泵）機組》。然而標準GB/T 18430.1-2007是針對50kW以上的產品，而這類產品制冷量通常小于50 kW，甚至小于3 kW。根據制冷量只能依據標準《GB/T 18430.2-2008蒸氣壓縮循環(huán)冷水（熱泵）機組 第2部分：戶用及類似用途的冷水（熱泵）機組》，但是這類產品又無法劃分到戶用及類似用途中。經過向GB/T18430標準委員會詢問，委員會無法給出清晰解釋，但建議按照GB /T 18430.2進行測試；詢問能效標識中心，其給出了冷水機組能效標識實施規(guī)則的三個例外情況：《冷水機組能源效率標識實施規(guī)則》不適用于：a、蒸發(fā)器或冷凝器的進出水溫差超過7℃的冷水機組；b、污垢系數未按GB/T18430.1-2007標準規(guī)定的冷水機組；c、載冷劑非水或冷卻水非水的機組。但是三個例外情況仍然無法解決出現的矛盾。

這一矛盾造成更為突出的問題是：這一類產品通常能效都很低，遠低于法規(guī)要求的能效限值。

5　解決方案

對于冷水機組在入境驗證過程出現的多個問題，需要從不同方面給出解決措施。

5.1標準法規(guī)完善

和歐美標準相比，我國冷水機組標準法規(guī)還不夠完善。首先是產品范圍的界定方面，歐美標準中都對冷水機組能效要求的產品范圍進行了詳細界定，詳細列舉了可以豁免能效要求的產品特點，均有十條以上的說明，值得我國法規(guī)標準借鑒。具體到前文提及的小型工藝用冷水機組，歐美能效標準均未包含這類產品。美國冷水機組（50 Hz）能效標準只針對20冷噸以上的冷水機組，而歐洲標準則明確規(guī)定用于工藝處理的冷水機組沒有能效要求。

鑒于冷水機組的多樣性，有必要在我國冷水機組能效法規(guī)的范圍界定方面進一步細化。然而標準的更新周期比較長，就冷水機組能效標識入境驗證中遇到的具體問題，建議出入境檢驗檢疫部門先行出臺相關工作規(guī)定。

冷水機組雖然具有多樣性，但是從用途來分，可以明確分為空間制冷用和工藝環(huán)節(jié)用?？臻g制冷的目的是提供一個冷卻后的舒適空間環(huán)境，這也是節(jié)能潛能最大的一個領域。而工藝環(huán)節(jié)用冷水機組最主要的目的在于實現工藝環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性與精確性，是否節(jié)能倒是其次。從能效法規(guī)的制定初衷來看，工藝環(huán)節(jié)用冷水機組不應該包括在內，并且在入境驗證中引起判斷分歧的主要是這類機組。當務之急應該對這類機組進行界定，比如可以用于工藝處理的水冷冷水機組免除能效標識要求，至少對小于20大卡的機組豁免。這樣既符合節(jié)能法規(guī)制定的初衷和國際通行做法，也解決了冷水機組入境驗證中的絕大部分問題。

5.2實驗室建造

對于范圍內確實需要能效檢測的小型水冷冷水機組，解決辦法就是增加檢測能力建設。試驗臺的建設既需要考慮現有問題的解決，同時還需要考慮相關法規(guī)標準未來的發(fā)展趨勢。上海出入境檢驗檢疫局機電中心已經具備風冷冷水機組的檢測能力，水冷冷水機組試驗臺也在建設之中，其原理圖如圖2所示。

圖2　　水冷冷水機組試驗臺系統(tǒng)原理圖

試驗臺系統(tǒng)可以測量0-100 kW水冷冷水機組，包括熱量回收系統(tǒng)、獨立制冷系統(tǒng)、冷卻塔換熱系統(tǒng)。系統(tǒng)對小流量下的流量控制、熱量回收進行了特殊設計。根據冷水機組制冷量大小不同，試驗臺配備了兩套流量和數據測量系統(tǒng)以及管路系統(tǒng)，以滿足不同制冷機組對精度的不同要求。另外，試驗臺中還采用了百分比型閥門等技術，更容易實現小流量下的精確控制。

6　結論

針對冷水機組在能效標識入境驗證中遇到的特殊問題，本文進行了原因探討，并多角度給出了解決方案，對冷水機組入境驗證工作具有借鑒意義；對我國相關標準的完善提出了具體建議，并根據工作需要對水冷冷水機組試驗臺進行了研制，解決了現實問題，增加了技術把關的技術實力，為入境驗證及國內相關產品的監(jiān)管提供了硬件基礎及技術支撐。

［1］冷水機組能源效率標識實施規(guī)則［S］.

［2］GB19577-2004冷水機組能效限定值及能源效率等級［S］.

［3］GB/T 18430.1-2007蒸氣壓縮循環(huán)冷水（熱泵）機組 第1部分：工業(yè)或商業(yè)用及類似用途的冷水（熱泵）機組［S］.

［4］GB/T 18430.2-2008蒸氣壓縮循環(huán)冷水 （熱泵）機組 第2部分：戶用及類似用途的冷水（熱泵）機組［S］.

［5］ARI550/590-2003performanceratingofwater-chilling packages using the vapor compression cycle［S］.

［6］EN14511-2011 Air conditioners，liquid chilling packages and heatpumpswithelectricallydrivencompressorsforspace heating and cooling［S］.

Study of Liquid Chilling Packages Energy Label Inspection and Test

LI Chaozhen，SHAN Honggang，WU Zhizhong，LI Min
（Shanghai Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau，Shanghai，200120）

Liquid chilling package is a complex product.There is much difference between standards of China and other countries and there are different opinions about GB standards.The test lab of some chilling packages is absent.The inspection of chilling packages is difficult for these problems.The reasons of the problem are studied and resolvent is given in this paper.It is aim to promote develop of correlative standards of China.

Liquid Chilling Package；Energy Label；Standard

TK01+8

E-mail：licz@shciq.gov.cn

上海出入境檢驗檢疫局項目 （HK030-2015）

2015.08.31