風(fēng)冷式變頻多聯(lián)(熱泵)機(jī)組APF的測(cè)試分析與研究

李 彬，王 琦

( 珠海格力電器股份有限公司，珠海 519070 )

風(fēng)冷式變頻多聯(lián)(熱泵)機(jī)組APF的測(cè)試分析與研究

李 彬，王 琦

( 珠海格力電器股份有限公司，珠海 519070 )

多聯(lián)式空調(diào)(熱泵)機(jī)組依靠其眾多優(yōu)點(diǎn)，已躋身為中央空調(diào)的主流產(chǎn)品，市場(chǎng)占有率也已經(jīng)躍居第二位。其中，風(fēng)冷式多聯(lián)機(jī)的占比已超九成。APF(全年性能系數(shù))作為風(fēng)冷多聯(lián)機(jī)的評(píng)價(jià)指標(biāo)被引入評(píng)價(jià)體系已成定局。本文即圍繞風(fēng)冷式多聯(lián)(熱泵)機(jī)組APF的測(cè)試做了一定的研究和分析。

風(fēng)冷式多聯(lián)機(jī)；APF；測(cè)試

引言

2016年7月1日，國(guó)內(nèi)多聯(lián)式空調(diào)(熱泵)機(jī)組的能效新標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18837-2015(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“標(biāo)準(zhǔn)”)開(kāi)始頒布實(shí)施。對(duì)于風(fēng)冷式多聯(lián)機(jī)來(lái)說(shuō)，能效指標(biāo)在原來(lái)的IPLV(C)(制冷綜合部分負(fù)荷性能系數(shù))的基礎(chǔ)上，新增了APF(全年性能系數(shù))。與IPLV(C)僅考慮到單一工況的性能相比，APF涉及到了制冷、制熱的多個(gè)工況，能夠更全面更準(zhǔn)確地評(píng)估空調(diào)機(jī)組的性能水平?；诖它c(diǎn)，筆者首先對(duì)內(nèi)銷(xiāo)風(fēng)冷式多聯(lián)機(jī)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行理論分析，再結(jié)合實(shí)驗(yàn)提出一些提高整機(jī)APF的方法，旨在為相關(guān)設(shè)計(jì)人員提供一定參考。

1 理論分析

1.1 內(nèi)銷(xiāo)風(fēng)冷式多聯(lián)機(jī)APF測(cè)試工況

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，風(fēng)冷式變頻多聯(lián)機(jī)的APF需要進(jìn)行7個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的測(cè)試，涉及到1個(gè)制冷工況和2個(gè)制熱工況，如表1所示?？梢钥吹剑珹PF各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)對(duì)開(kāi)啟內(nèi)機(jī)比例和內(nèi)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速等有一定的要求。

表1 APF實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

性能系數(shù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)工況(干球溫度/濕球溫度)內(nèi)機(jī)要求APF名義制冷室內(nèi)27/19℃,室外35/24℃全開(kāi)中間制冷室內(nèi)27/19℃,室外35/24℃全開(kāi);內(nèi)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與名義制冷保持一致最小制冷室內(nèi)27/19℃,室外35/24℃應(yīng)關(guān)閉名義制冷量不小于機(jī)組名義制冷量25%的室內(nèi)機(jī);內(nèi)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與名義制冷保持一致名義制熱室內(nèi)20/15℃,室外7/6℃全開(kāi)中間制熱室內(nèi)20/15℃,室外7/6℃全開(kāi);內(nèi)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與名義制熱保持一致最小制熱室內(nèi)20/15℃,室外7/6℃應(yīng)關(guān)閉名義制熱量不小于機(jī)組名義制熱量25%的室內(nèi)機(jī);內(nèi)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與名義制熱保持一致低溫制熱室內(nèi)20/15℃,室外2/1℃全開(kāi)

1.2 各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目EER或COP對(duì)APF的影響

APF，即全年性能系數(shù)：在制冷(熱)季節(jié)，空調(diào)機(jī)組進(jìn)行制冷(熱)運(yùn)行時(shí)，從室內(nèi)除去的熱量及向室內(nèi)送入的熱量的總和與同一時(shí)間內(nèi)消耗的電量總和之比，也叫全年綜合能效比[1]。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，整機(jī)APF是各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的能力和功率加權(quán)計(jì)算得到的結(jié)果。同時(shí)，各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的EER或COP也是實(shí)測(cè)能力除以實(shí)測(cè)功率的結(jié)果。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)單點(diǎn)能效提升時(shí)，整機(jī)的綜合能效也會(huì)得到相應(yīng)提升。但是，這個(gè)經(jīng)驗(yàn)是否適用于整機(jī)APF的測(cè)試，仍需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

2 實(shí)驗(yàn)研究

2.1 實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介

根據(jù)以上理論分析，選取一套風(fēng)冷式變頻多聯(lián)機(jī)進(jìn)行APF的測(cè)試。對(duì)于同一套機(jī)組，主要進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)研究以提升整機(jī)APF：

(1)通過(guò)控制變量的方法，對(duì)于某一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，保持其它實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的EER或COP不變，對(duì)比測(cè)試該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中APF隨EER或COP的變化趨勢(shì)；

(2)研究如何通過(guò)調(diào)整單一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的EER或COP使整機(jī)APF得到提升。

2.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果如表2所示。

表2 整機(jī)APF隨各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中EER或COP變化情況

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目標(biāo)稱(chēng)值(W)△EER或△COP00.020.050.080.1名義制冷22400實(shí)測(cè)能力(W)2247922254219892175221533EER(W/W)2.622.672.752.832.88APF(W/W)4.434.444.454.464.46中間制冷11200實(shí)測(cè)能力(W)1186911649113731099410709EER(W/W)4.774.875.015.155.25APF(W/W)4.414.424.444.454.46最小制冷5700實(shí)測(cè)能力(W)59635915585458025717EER(W/W)5.555.675.836.006.11APF(W/W)4.434.444.454.464.46名義制熱25000實(shí)測(cè)能力(W)2433624154240472393623807COP(W/W)3.503.573.683.783.85APF(W/W)4.434.434.454.464.46最小制熱6800實(shí)測(cè)能力(W)68716967700471097069COP(W/W)5.305.415.575.725.83APF(W/W)4.424.434.444.454.46低溫制熱20000實(shí)測(cè)能力(W)1991319086186541799316754COP(W/W)2.272.322.382.452.50APF(W/W)4.464.454.454.354.34中間制熱13200△COP00.00250.0050.00750.01實(shí)測(cè)能力(W)1321012827122431192611754COP(W/W)4.724.734.744.764.77APF(W/W)4.464.464.454.444.44

注：① △EER或△COP為EER或COP的變化率； ② 表中實(shí)測(cè)能力、EER、COP等數(shù)據(jù)是在焓差實(shí)驗(yàn)室經(jīng)測(cè)試計(jì)算得出，APF是由各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的實(shí)測(cè)能力、實(shí)測(cè)功率帶入標(biāo)準(zhǔn)中公式計(jì)算得出。

分析表中數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，整機(jī)APF隨著EER或COP的變化也呈現(xiàn)一定的規(guī)律性變化。將表中數(shù)據(jù)導(dǎo)成曲線圖可以更加直觀地展現(xiàn)其變化規(guī)律，如圖1所示。

圖1-1 整機(jī)APF隨各個(gè)測(cè)點(diǎn)EER或COP增量的變化曲線表

可以看出，不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目下的APF隨EER或COP的增加呈現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)。其中，隨著各個(gè)測(cè)點(diǎn)EER或COP的增加,名義制冷、名義制熱、中間制冷、最小制冷以及最小制熱的APF呈現(xiàn)上升趨勢(shì)；同時(shí)，中間制熱和低溫制熱對(duì)應(yīng)的APF呈下降趨勢(shì)。

圖1-2 整機(jī)APF隨各個(gè)測(cè)點(diǎn)EER或COP增量的變化曲線表

2.3 實(shí)驗(yàn)分析

結(jié)合上述整機(jī)APF隨EER或COP變化的趨勢(shì)，筆者就如何通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)組EER或COP以達(dá)到提升整機(jī)APF的目的做了如下研究。

2.3.1 壓縮機(jī)頻率對(duì)各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目APF的影響

在各測(cè)點(diǎn)能力要求范圍內(nèi)，通過(guò)對(duì)各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的測(cè)試歸納，得出壓縮機(jī)頻率對(duì)機(jī)組各測(cè)點(diǎn)EER或COP的影響趨勢(shì)，如圖2所示。

圖2 各個(gè)測(cè)點(diǎn)EER或COP隨壓縮機(jī)頻率的變化趨線

結(jié)合圖1、圖2，分析得出壓縮機(jī)頻率、EER(COP)和APF三者關(guān)系如下：

(1)對(duì)于名義制冷、名義制熱、中間制冷和最小制冷，壓縮機(jī)頻率越低，EER或COP越大，整機(jī)APF也越大。

(2)對(duì)于中間制熱、低溫制熱，壓縮機(jī)頻率越高，COP越小，但是整機(jī)APF越大。

(3)對(duì)于最小制熱，壓縮機(jī)頻率比最低點(diǎn)稍高一些時(shí)，COP最大，整機(jī)APF也最大。

2.3.2 風(fēng)冷比對(duì)整機(jī)APF的影響

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，在名義制冷試驗(yàn)時(shí)，名義制冷量大于4kW的室內(nèi)機(jī)的單位制冷量實(shí)測(cè)風(fēng)量應(yīng)不大于220m3/(h·kW)，名義冷量小于等于4kW的室內(nèi)機(jī)的單位制冷量實(shí)測(cè)風(fēng)量應(yīng)不大于280m3/(h·kW)。由圖3可以看出，隨著風(fēng)冷比的增加，EER也在增大。同時(shí)，結(jié)合圖1可以得出，名義制冷時(shí)，風(fēng)冷比越大，整機(jī)APF越高。

2.3.3 關(guān)閉內(nèi)機(jī)對(duì)整機(jī)APF的影響

圖3 名義制冷EER隨風(fēng)冷比的變化趨線

圖4 最小制冷(熱)EER(COP)隨關(guān)閉內(nèi)機(jī)比例的變化趨線

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，在最小制冷(熱)時(shí)，需要關(guān)閉名義制冷(熱)量不小于機(jī)組名義制冷(熱)量25%的室內(nèi)機(jī)。由圖4可以看出，關(guān)閉內(nèi)機(jī)比例越大，EER或COP越小。再結(jié)合圖1，可以得出，最小制冷(熱)時(shí)，關(guān)閉內(nèi)機(jī)比例越小，整機(jī)APF越大。

此外，筆者經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在最小制冷(熱)測(cè)試時(shí)，所關(guān)閉內(nèi)機(jī)的電子膨脹閥開(kāi)度越大，EER或COP越小，如圖5所示。同時(shí)結(jié)合圖1，可以得出如下結(jié)論，最小制冷(熱)時(shí)，所關(guān)閉內(nèi)機(jī)的電子膨脹閥開(kāi)度越小，整機(jī)APF越大。

圖5 最小制冷(熱)EER(COP)隨所關(guān)內(nèi)機(jī)電子膨脹閥開(kāi)度的變化趨線

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

結(jié)合以上理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，總結(jié)出提升整機(jī)APF的方法如下：

(1)名義制冷(熱)時(shí)，在滿足能力要求的前提下，應(yīng)選取壓縮機(jī)頻率最低點(diǎn)。

(2)名義制冷時(shí)，應(yīng)使風(fēng)冷比盡可能的大。

(3)中間制冷時(shí)，應(yīng)在能力要求范圍內(nèi)，取壓縮機(jī)頻率最低點(diǎn)。

(4)中間制熱時(shí)，應(yīng)在能力要求范圍內(nèi)，取壓縮機(jī)頻率最高點(diǎn)。

(5)最小制冷時(shí)，應(yīng)選取壓縮機(jī)最低頻率。

(6)最小制熱時(shí)，應(yīng)選取比壓縮機(jī)最低頻率稍高一些的頻率。

(7)最小制冷(熱)時(shí)，應(yīng)關(guān)閉盡可能少的內(nèi)機(jī)，且將所關(guān)閉內(nèi)機(jī)的電子膨脹閥步數(shù)盡可能調(diào)小。

(8)低溫制熱時(shí)，應(yīng)使壓縮機(jī)以最高頻率運(yùn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

以上論述是本人對(duì)風(fēng)冷式多聯(lián)(熱泵)機(jī)組APF測(cè)試的一些淺見(jiàn)。不同機(jī)組存有一定差異性，不免存在與以上研究結(jié)論有出入的地方，考慮不周之處還請(qǐng)各位讀者不吝指教。誠(chéng)然，追求更高品質(zhì)也正是我們研發(fā)工作的樂(lè)趣所在。

[1] GB/T 18837 多聯(lián)式空調(diào)(熱泵)機(jī)組[S].2015

[2] 鐘瑜，張秀平.GB_T18837_2015_多聯(lián)式空調(diào)_熱泵_機(jī)組_關(guān)鍵要素解讀[J].制冷與空調(diào)，2016,(3):64-67

[3] 胡朝發(fā)，黃春，曹勇.北美變速空調(diào)器SEER測(cè)試方法分析和實(shí)驗(yàn)研究[J].制冷與空調(diào)，2013,(6)：46-50

Test Analysis and Research on APF of Air-cooled Variable Frequency VRF(Heat Pump)

LI Bin，WANG Qi

( Gree Electric Appliances.Inc.of Zhuhai，Zhuhai 519070 )

The VRF has become a mainstream production of central air conditioner depends on its legion excellence.And its proportion of market occupied has become NO.2.Thereinto，air-cooled VRF′s proportion has overrunned 90%.It has become a finality that APF(Annual Performance Factor)as a metewand for air-cooled VRF.This article makes a research and analysis of the test for air-cooled VRF.

Air-cooled VRF；APF；Test

2016-11-1

李彬(1989-)，男，主要從事商用空調(diào)系統(tǒng)的研發(fā)工作。Email：lbpsdm@126.com

ISSN1005-9180(2017)02-027-05

TM925.1 文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A

10.3969/J.ISSN.1005-9180.2017.02.006