《多聯(lián)機(jī)中央空調(diào)分戶計(jì)量（實(shí)時(shí)分?jǐn)偅┫到y(tǒng)分戶計(jì)量偏差測(cè)試方法》標(biāo)準(zhǔn)解讀0

摘 要：多聯(lián)機(jī)中央空調(diào)準(zhǔn)確公平的分戶計(jì)量是降低大型建筑能耗的有力保障?，F(xiàn)階段行業(yè)內(nèi)存在多種電量實(shí)時(shí)分?jǐn)偹惴?，但沒有統(tǒng)一科學(xué)的測(cè)試方法對(duì)分?jǐn)偨Y(jié)果的偏差進(jìn)行評(píng)估，無法衡量系統(tǒng)分?jǐn)偟臏?zhǔn)確性、公平性?！抖嗦?lián)機(jī)中央空調(diào)分戶計(jì)量（實(shí)時(shí)分?jǐn)偅┫到y(tǒng)分戶計(jì)量偏差測(cè)試方法》提出了合理可行的三種測(cè)試場(chǎng)景，對(duì)冷熱量分?jǐn)偲罱o出了明確的計(jì)算方法，為衡量系統(tǒng)的分?jǐn)倻?zhǔn)確性提供依據(jù)，促進(jìn)行業(yè)技術(shù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：多聯(lián)機(jī)中央空調(diào)，分戶計(jì)量，測(cè)試方法

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.22.024

1 背景意義

隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的加速，大型建筑能耗顯著增加，在“雙碳”政策落實(shí)的過程中，建筑群的綠色低碳受到越來越多的關(guān)注。其中中央空調(diào)分戶計(jì)量功能是大型公共建設(shè)項(xiàng)目的必備功能，對(duì)于大型建筑節(jié)能減排有著重要意義。不同于傳統(tǒng)中央空調(diào)的開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，多聯(lián)機(jī)都是封閉式的：主機(jī)、末端、控制系統(tǒng)等都來自同一廠家。由于這種封閉性，傳統(tǒng)中央空調(diào)的分戶計(jì)量方式無法適用于多聯(lián)機(jī)。

目前市場(chǎng)上主流的分戶計(jì)量系統(tǒng)是通過電表采集室外機(jī)的耗電量，通過自定義的算法將室外機(jī)耗電量分?jǐn)偟矫恳慌_(tái)室內(nèi)機(jī)中。大型建筑的物業(yè)管理者可將分?jǐn)偨Y(jié)果通過報(bào)表輸出。現(xiàn)階段行業(yè)內(nèi)存在多種實(shí)時(shí)分?jǐn)偹惴?，但沒有統(tǒng)一的測(cè)試方法對(duì)多聯(lián)機(jī)中央空調(diào)分戶計(jì)量實(shí)時(shí)分?jǐn)偨Y(jié)果的偏差進(jìn)行評(píng)估，因此無法衡量系統(tǒng)分?jǐn)偟臏?zhǔn)確性、公平性。市場(chǎng)亟須建立用戶、企業(yè)都認(rèn)可的測(cè)試方法來評(píng)估多聯(lián)機(jī)分戶計(jì)量系統(tǒng)的分?jǐn)倻?zhǔn)確性，以促進(jìn)多聯(lián)機(jī)行業(yè)與分戶計(jì)量技術(shù)的進(jìn)步，助力國家低碳節(jié)能進(jìn)程。為解決行業(yè)需求，中國標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)于2023年11月27日發(fā)布并實(shí)施團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《多聯(lián)機(jī)中央空調(diào)冷熱用量分戶計(jì)量系統(tǒng)分?jǐn)偲顪y(cè)試方法》。

2 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象的確定

本標(biāo)準(zhǔn)在第一章范圍里明確：“本文件描述的分戶計(jì)量測(cè)試方法不適用于無內(nèi)機(jī)運(yùn)行時(shí)的外機(jī)待機(jī)電量分?jǐn)?、公共電量以及其他冗余電量的分?jǐn)偱c測(cè)試。”因?yàn)槟壳笆袌?chǎng)上產(chǎn)品對(duì)此類電量通常以均攤的方式進(jìn)行計(jì)費(fèi)?！氨疚募贿m用于時(shí)間分?jǐn)偡椒?、面積分?jǐn)偡椒ǖ姆謶粲?jì)量產(chǎn)品?！保@兩種分?jǐn)偡椒ㄒ怨潭ǖ奈锢砹孔鳛橛?jì)費(fèi)依據(jù)，不涉及隨不同環(huán)境進(jìn)行適配變化的情況，無需進(jìn)行測(cè)試方法的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)。通過對(duì)行業(yè)中主流分?jǐn)偡绞竭M(jìn)行對(duì)比分析，該標(biāo)準(zhǔn)選取針對(duì)依據(jù)冷熱量分?jǐn)傠娏康姆绞竭M(jìn)行試驗(yàn)方法設(shè)計(jì)。

目前市場(chǎng)上的分?jǐn)偡绞街饕辛N：房間面積、運(yùn)行時(shí)間、室內(nèi)機(jī)容量比、室內(nèi)機(jī)耗電量、冷媒流量、冷熱量[1]。

其中前兩種方式較簡(jiǎn)單但準(zhǔn)確度較低?；诜块g面積計(jì)量的方式無法綜合考量?jī)?nèi)機(jī)實(shí)際使用情況，缺乏公平性。按照時(shí)間分?jǐn)偟姆绞绞峭ㄟ^監(jiān)測(cè)內(nèi)機(jī)、風(fēng)機(jī)不同擋位等多種運(yùn)行時(shí)間的參數(shù)，綜合計(jì)算占比情況進(jìn)行分?jǐn)?。雖然比前一種分?jǐn)偡绞皆跍?zhǔn)確性上略有提高，但室內(nèi)實(shí)際獲得的冷熱量不僅與時(shí)間有關(guān)系，還受到制冷劑實(shí)際流量、風(fēng)量、室內(nèi)溫度等因素影響[1]。

基于內(nèi)機(jī)容量比分?jǐn)傆卸喾N計(jì)算和修正方式，通過內(nèi)機(jī)容量、風(fēng)量、溫度等參數(shù)作為修正系數(shù)，估算室內(nèi)機(jī)換熱量。但由于傳熱系數(shù)、傳熱面積、修正系數(shù)等大部分為估值，且需要大量的實(shí)驗(yàn)提供數(shù)據(jù)，該方法的精度受到較大影響[2]。按照室內(nèi)機(jī)耗電量占比進(jìn)行分?jǐn)?，由于室?nèi)機(jī)能耗與換熱量不是線性關(guān)系[2]，該方法難以準(zhǔn)確反映室內(nèi)機(jī)的換熱量[1]。此外，此方法還需在每一個(gè)室內(nèi)機(jī)加裝電表，這就要求系統(tǒng)為各個(gè)末端入口單獨(dú)配電線，預(yù)留電表安裝空間。這種方法不僅初始成本較高，且僅適用于新建建筑，對(duì)大量的既有建筑，難以應(yīng)用推廣[1-2]。

按照制冷劑流量分?jǐn)傄彩悄壳皯?yīng)用較多的一種方式，此方法是用各室內(nèi)機(jī)的制冷劑流入量代表該室內(nèi)機(jī)消耗的冷量。但是，由于各末端在實(shí)際應(yīng)用中的負(fù)荷不同，使用情況復(fù)雜，流出的制冷劑狀態(tài)不同，即各室內(nèi)機(jī)進(jìn)出口制冷劑焓差并不相同，以流量代表冷量會(huì)存在偏差[1]。而且，這種方式通常用電子膨脹閥的開度表征制冷劑流量，這進(jìn)一步降低了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性[1]。

以上方式是以時(shí)間、流量、電量中的某種物理量作為室內(nèi)獲得冷熱量的表征參數(shù)，如果能按內(nèi)機(jī)實(shí)際冷量比例進(jìn)行分?jǐn)?，分?jǐn)偨Y(jié)果必然更加公平合理。因此按照冷熱量分?jǐn)偟姆椒ㄖ饾u發(fā)展成熟，如全分戶冷量表方式、風(fēng)機(jī)盤管進(jìn)出水溫差和流量等計(jì)算冷量、空氣焓差計(jì)算冷量等多種方式[7]。

各種冷量分?jǐn)傁到y(tǒng)的準(zhǔn)確度需用統(tǒng)一的測(cè)試方法進(jìn)行對(duì)比，即將此定為該標(biāo)準(zhǔn)方法的試驗(yàn)對(duì)象并以偏差來表征，且在術(shù)語定義中的3.1和3.4，在“電量分?jǐn)偂倍x中以“注”的形式明確界定本標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法針對(duì)采用依據(jù)室內(nèi)機(jī)的冷熱用量分?jǐn)偡绞竭M(jìn)行設(shè)計(jì)的?！笆覂?nèi)機(jī)組消耗電量”中明確定義為：“在一定時(shí)間周期內(nèi)，根據(jù)一定規(guī)則將室外機(jī)總電量分?jǐn)偟矫颗_(tái)室內(nèi)機(jī)的電量?！迸c依據(jù)內(nèi)機(jī)耗電量的分?jǐn)偡绞竭M(jìn)行區(qū)分。

3 測(cè)試場(chǎng)景選取及測(cè)試方法

3.1 機(jī)組性能影響因素分析

對(duì)按冷熱量進(jìn)行電量分?jǐn)偟姆謶粲?jì)量系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)方法的設(shè)計(jì)，需要明確對(duì)機(jī)組制冷制熱性能影響較大的因素。

（1）長(zhǎng)配管影響

一拖多型多聯(lián)機(jī)組，內(nèi)機(jī)安裝位置與外機(jī)距離遠(yuǎn)近的差異，導(dǎo)致配管長(zhǎng)短有較大差異，而制冷劑流經(jīng)的管路長(zhǎng)度、壓損壓降、熱損等都是影響機(jī)組性能的重要因素[3]。林鋮志在其《大容量多聯(lián)機(jī)的開發(fā)與配管長(zhǎng)度對(duì)機(jī)組性能影響的研究》碩士論文中進(jìn)行了詳細(xì)的分析。管路的壓力損失會(huì)隨著管路的加長(zhǎng)而增加，系統(tǒng)的能力和能效均會(huì)降低[3]。室內(nèi)外機(jī)組連接配管長(zhǎng)度增加將導(dǎo)致制冷時(shí)室內(nèi)機(jī)的蒸發(fā)溫度升高、除濕能力降低、制冷量衰減[4]。

在假設(shè)制冷劑流速不變、管徑不變的理想情況下，通過模擬試驗(yàn)得到制冷量隨管長(zhǎng)增加而降低的對(duì)應(yīng)關(guān)系：管長(zhǎng)為10 m時(shí)，制冷量約65 kW，管長(zhǎng)為100 m時(shí)，制冷量將至約50 kW，當(dāng)管長(zhǎng)達(dá)到200 m，制冷量降低至35 kW左右，降幅超過45%。說明同一機(jī)組用戶，開啟相同擋位模式運(yùn)行情況下，10 m配管用戶得到的冷量遠(yuǎn)超200 m配管用戶，在分戶計(jì)量系統(tǒng)計(jì)算過程中必須考慮并修正該影響公平性的因素。

（2）高落差的影響

為了良好適配大型高層建筑，多聯(lián)機(jī)外機(jī)容量不斷發(fā)展增容，可配內(nèi)機(jī)數(shù)量大幅增多，這種獨(dú)特結(jié)構(gòu)決定的安裝問題，實(shí)際安裝一般將外機(jī)放于頂層或底層，導(dǎo)致內(nèi)機(jī)與外機(jī)之間存在不可避免的高落差現(xiàn)象[5-6]。圖1為室外機(jī)在底層，內(nèi)機(jī)安裝至第N層樓高，每層安裝3臺(tái)的情況。

燕子騰等人在《高落差多分支管路結(jié)構(gòu)對(duì)多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)能力影響的快速仿真》中采用仿真軟件進(jìn)行模擬計(jì)算后發(fā)現(xiàn)，隨著內(nèi)機(jī)高度遞增，落差增大，內(nèi)機(jī)制冷能力嚴(yán)重衰減，室內(nèi)機(jī)高度每增加20 m，室內(nèi)機(jī)的能力衰減2.7%～11.9%[6]，且高度差過大時(shí)，管路內(nèi)的壓降過大、電子膨脹閥前壓力過低，從而導(dǎo)致液態(tài)制冷劑閃蒸，系統(tǒng)無法穩(wěn)定工作[6]。

3.2 測(cè)試場(chǎng)景確定

考慮影響多聯(lián)機(jī)性能的多種因素，采用控制變量法，該標(biāo)準(zhǔn)選取3種場(chǎng)景進(jìn)行測(cè)試：室內(nèi)機(jī)容量差異測(cè)試、長(zhǎng)配管場(chǎng)景測(cè)試、高落差場(chǎng)景測(cè)試。為兼容3種場(chǎng)景測(cè)試，試驗(yàn)安裝方式如圖2所示。

其中，待測(cè)室內(nèi)機(jī)#1與待測(cè)室內(nèi)機(jī)#2之間的容量之比大于等于5，待測(cè)室內(nèi)機(jī)#2是上述兩臺(tái)待測(cè)室內(nèi)機(jī)中容量較大的室內(nèi)機(jī)，待測(cè)室內(nèi)機(jī)#2與待測(cè)室內(nèi)機(jī)#3是兩臺(tái)相同標(biāo)稱型號(hào)的室內(nèi)機(jī)。

同時(shí)開啟#1和#3，作為容量差異場(chǎng)景測(cè)試對(duì)比樣機(jī)；同時(shí)開啟#2和#3，作為長(zhǎng)配管場(chǎng)景測(cè)試對(duì)比樣機(jī)；同時(shí)開啟#2和#3，通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥，模擬高落差壓差，作為高落差測(cè)試對(duì)比樣機(jī)。每個(gè)場(chǎng)景分別進(jìn)行制冷和制熱兩種工況且每種連續(xù)5個(gè)小時(shí)的測(cè)試。下面以高落差場(chǎng)景為例進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

從試驗(yàn)的實(shí)際操作性與經(jīng)濟(jì)方面的考慮，很難將內(nèi)機(jī)實(shí)際安裝到不同高度樓層進(jìn)行測(cè)試分?jǐn)倻y(cè)試，該標(biāo)準(zhǔn)以落差壓力等效替代的方式進(jìn)行模擬。首先同時(shí)開啟#2和#3，不斷調(diào)整調(diào)節(jié)閥1，使壓力差（ρ1-ρ2）等于內(nèi)機(jī)高度h時(shí)的壓損值（ρgh），其中ρ為調(diào)節(jié)閥1入口處的冷媒密度，h為待測(cè)內(nèi)機(jī)放置的模擬高度，如本次進(jìn)行模擬40 m高度的內(nèi)機(jī)位置，則h取40。調(diào)節(jié)閥1調(diào)整完畢后維持此開度，進(jìn)行如表1所示的5小時(shí)制冷工況的運(yùn)行測(cè)試。

采樣率設(shè)為1次/分鐘情況下，整機(jī)實(shí)時(shí)能效比按照公式（1）計(jì)算：

EERi ——實(shí)時(shí)能效比；

Wcti ——室內(nèi)機(jī)#2和#3的實(shí)時(shí)總制冷量，單位為瓦（W）；

Wi——室外機(jī)實(shí)時(shí)功率，單位為瓦（W）。

高落差樣機(jī)#2的實(shí)時(shí)耗電量按照公式（2）計(jì)算：

其中：

hci——室內(nèi)機(jī)#2的實(shí)時(shí)制冷量，單位為瓦（W）；

EERi ——實(shí)時(shí)能效比；

Cci ——室內(nèi)機(jī)#2在制冷工況下的實(shí)時(shí)耗電量，單位為瓦（W）。

最后將5小時(shí)的Cci 進(jìn)行累加，得到室內(nèi)機(jī)#2按照冷量分?jǐn)偡绞綉?yīng)分?jǐn)偟碾娏?，?duì)比被測(cè)系統(tǒng)軟件輸出的分?jǐn)傠娏窟M(jìn)行偏差計(jì)算。

在高落差場(chǎng)景制熱工況下測(cè)試中，將圖2液管的安裝方式平移到氣管配管連接上，壓差等效方式相同，對(duì)內(nèi)機(jī)#2和內(nèi)機(jī)#3再次進(jìn)行連續(xù)5小時(shí)的參數(shù)調(diào)節(jié)和實(shí)時(shí)功率監(jiān)測(cè)。

容量差異測(cè)試和長(zhǎng)配管測(cè)試場(chǎng)景參考高落差場(chǎng)景，開啟對(duì)應(yīng)兩組室內(nèi)機(jī)做對(duì)比。

4 試驗(yàn)結(jié)果

按照該標(biāo)準(zhǔn)的方法進(jìn)行安裝和試驗(yàn)以冷熱量方式分?jǐn)偟姆謶粲?jì)量系統(tǒng)，取其中一套測(cè)試數(shù)據(jù)示例，如表2所示，不同場(chǎng)景的每1個(gè)小時(shí)記錄并計(jì)算分?jǐn)偲睢?/p>

5 結(jié) 語

我國大型建筑能耗約占全國18%～25%，且根據(jù)發(fā)達(dá)國家的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)來看，建筑能耗會(huì)隨著國家發(fā)展而增加[7]。大型建筑所使用的多聯(lián)機(jī)設(shè)備是構(gòu)成建筑能耗的重要部分，在滿足用戶合理舒適需求的基礎(chǔ)上，降低多聯(lián)機(jī)能耗對(duì)我國構(gòu)建綠色節(jié)能建筑具有戰(zhàn)略性意義。通過該標(biāo)準(zhǔn)提出的測(cè)試方法對(duì)冷熱量分戶計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的分?jǐn)偲钸M(jìn)行評(píng)估，能推進(jìn)行業(yè)技術(shù)的發(fā)展步伐，通過不斷提高準(zhǔn)確性的分戶計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，用經(jīng)濟(jì)杠桿調(diào)動(dòng)國民建立節(jié)能環(huán)保意識(shí)，養(yǎng)成良好的用能習(xí)慣，舉國上下共同完成雙碳目標(biāo)。

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作者簡(jiǎn)介

胡亞欣，工程師，智能交互試驗(yàn)室主任工程師，主要從事智能家電檢測(cè)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方向的研究工作。

焦利敏，高級(jí)工程師，智能家居試驗(yàn)室主任，主要從事智能家電檢測(cè)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方向的研究工作。

亓新，正高級(jí)工程師，副總工程師，主要從事家電檢測(cè)、標(biāo)準(zhǔn)化方向的研究工作。

楊露，工程師，認(rèn)證中心技術(shù)質(zhì)量部副部長(zhǎng)，主要從事認(rèn)證質(zhì)量體系運(yùn)行，認(rèn)證人員、實(shí)驗(yàn)室管理以及認(rèn)證項(xiàng)目等管理工作。

肖慧春，工程師，認(rèn)證中心技術(shù)質(zhì)量部主任，主要從事產(chǎn)品認(rèn)證相關(guān)的工作。

張萌萌，經(jīng)濟(jì)師，所長(zhǎng)辦公室主任，主要從事檢測(cè)領(lǐng)域政策研究申報(bào)工作。

（責(zé)任編輯：張佩玉）