基于歐盟多聯(lián)機(jī)ERP的分析與研究

李 彬，王 琦

（珠海格力電器股份有限公司，珠海519000）

引言

歐盟作為世界發(fā)達(dá)國(guó)家，空調(diào)電力消耗是其主要的能源消耗之一。近幾年，歐盟作為一個(gè)經(jīng)濟(jì)共同體，開(kāi)始以立法的形式制定能源政策，規(guī)定了空調(diào)設(shè)備的最低能效標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)每隔3～5年會(huì)考慮新技術(shù)的不斷發(fā)展而更新，要求也隨之越來(lái)越嚴(yán)格。歐盟ERP即是在此種背景下應(yīng)運(yùn)而生的。

1 解讀歐盟ERP

歐盟ERP（Energy－related Products，能源相關(guān)產(chǎn)品）指的是空調(diào)器能效等級(jí)及生態(tài)設(shè)計(jì)，是各國(guó)多聯(lián)機(jī)組進(jìn)入歐盟市場(chǎng)的門(mén)檻標(biāo)準(zhǔn)。

自2014年1月1日起，出口歐盟的空調(diào)多聯(lián)機(jī)組必須滿足ERP相應(yīng)要求 （表1）。

歐盟制定與實(shí)施的此項(xiàng)ERP指令，主要是基于歐盟自身環(huán)境保護(hù)和節(jié)約能源的意識(shí)，當(dāng)然也不排除其構(gòu)建技術(shù)貿(mào)易壁壘的意圖【1】。

對(duì)于國(guó)內(nèi)出口企業(yè)，則需要不斷突破技術(shù)貿(mào)易壁壘，提升企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量，所面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存。

表1 歐盟ERP最低能效要求

2 歐盟SEER和SCOP的計(jì)算與分析

2.1 SEER的計(jì)算與分析

表2 SEER試驗(yàn)工況

在制冷模式下，分別按照表2中的A、B、C、D四個(gè)工況，進(jìn)行對(duì)應(yīng)能力輸出分別在100%、74%、47%、21%負(fù)荷下的性能測(cè)試，通過(guò)調(diào)整壓縮機(jī)頻率、內(nèi)外風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、控制邏輯等參數(shù)，分別測(cè)試出每個(gè)工況下的能力和EER。然后依據(jù)下面的公式 （1）計(jì)算得出空調(diào)機(jī)組最終的SEER。

式中：

Q—制冷季節(jié)建筑總制冷負(fù)荷；

SEERon—機(jī)組運(yùn)行時(shí)的制冷季節(jié)能效比；

PTO、PSB、PCK、POFF—機(jī)組在恒溫模式、待機(jī)模式、曲軸箱加熱模式和關(guān)機(jī)模式的電功率；

HTO、HSB、HCK、HOFF—機(jī)組在恒溫模式、待機(jī)模式、曲軸箱加熱模式和關(guān)機(jī)模式分別對(duì)應(yīng)的發(fā)生時(shí)間，可查表獲得。

2.1.1 計(jì)算整機(jī)SEER中占比最大的測(cè)試工況

在A、B、C、D四個(gè)工況下，計(jì)算得出對(duì)整機(jī)SEER貢獻(xiàn)最大的EER對(duì)應(yīng)的工況。假定各工況制冷量保持不變，各實(shí)驗(yàn)?zāi)苄Х謩e提高10%，找出SEER提升最明顯的工況。

分析數(shù)據(jù)得出，制冷C工況的EER，對(duì)SEER影響最大，制冷A工況的EER，對(duì)SEER影響最小。因此在試驗(yàn)中要提高SEER必須重點(diǎn)匹配制冷C工況下的EER，其次是制冷B工況、制冷D工況，最后是制冷A工況。

表3 制冷各工況EER提升10%后SEER變化情況

2.1.2 Pto對(duì)整機(jī)SEER的影響

Pto測(cè)試方法：制冷模式D工況測(cè)試，遙控器調(diào)高設(shè)定溫度，直至壓縮機(jī)停止運(yùn)行。測(cè)試1h的能耗，此時(shí)的能耗減去待機(jī)能耗，即為恒溫模式能耗Pto。

對(duì)比不同Pto值相應(yīng)的SEER（見(jiàn)圖1），發(fā)現(xiàn)Pto越低，SEER越高。考慮到整機(jī)溫度點(diǎn)停機(jī)時(shí)，內(nèi)風(fēng)機(jī)仍然運(yùn)行，從而產(chǎn)生功耗加大Pto。所以，建議通過(guò)邏輯控制使制冷溫度點(diǎn)停機(jī)時(shí)，內(nèi)風(fēng)機(jī)同步停機(jī)。

圖1 SEER隨Pto的變化曲線

2.2 SCOP的計(jì)算與分析

表4 SCOP試驗(yàn)工況 （Average氣候區(qū)）

在制熱模式下，分別在A、B、C、D、E、F工況下按照對(duì)應(yīng)的部分負(fù)荷進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)調(diào)整壓縮機(jī)頻率、內(nèi)外風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、控制邏輯等參數(shù)，分別測(cè)試出每個(gè)工況下的能力和COP，最后依據(jù)下面的公式 （2）進(jìn)行計(jì)算，得出空調(diào)機(jī)組最終的SCOP。

式中：

Qh—制熱季節(jié)建筑需求總制熱負(fù)荷；

SCOPon—機(jī)組運(yùn)行時(shí)的制熱季節(jié)性能系數(shù)；

PTO、PSB、PCK、POFF—機(jī)組在恒溫模式、待機(jī)模式、曲軸箱加熱模式和關(guān)機(jī)模式的電功率；

HTO、HSB、HCK、HOFF—機(jī)組恒溫模式、待機(jī)模式、曲軸箱加熱模式和關(guān)機(jī)模式分別對(duì)應(yīng)的消耗功率發(fā)生時(shí)間，可查表獲得。

2.2.1 計(jì)算整機(jī)SCOP中占比最大的測(cè)試工況

在A、B、C、D、E五個(gè)工況下，計(jì)算得出對(duì)整機(jī)SCOP貢獻(xiàn)最大的COP對(duì)應(yīng)的工況。假定各工況制熱量保持不變，各實(shí)驗(yàn)?zāi)苄Х謩e提高10%，找出SCOP提升最明顯的工況。

表5 制冷各工況EER提升10%后SEER變化情況

分析數(shù)據(jù)得出，制熱B工況的COP，對(duì)SCOP影響最大，制熱E工況的COP，對(duì)SCOP影響最小。因此在試驗(yàn)中要提高SCOP必須重點(diǎn)匹配制熱B工況下的COP，其次是制熱C工況、制熱A工況、制熱D工況，最后是制熱E工況。

2.2.2 Pck對(duì)整機(jī)的SCOP的影響

Pck的測(cè)試方法：制熱模式B工況測(cè)試，遙控器關(guān)機(jī)。測(cè)試8 h的平均能耗，此時(shí)的能耗減去待機(jī)能耗即為曲軸箱加熱模式能耗Pck。

對(duì)比不同Pck值相應(yīng)的SCOP（見(jiàn)圖2），發(fā)現(xiàn)Pck越低，SCOP越高?？紤]到在制熱B工況下遙控停機(jī)時(shí)，壓縮機(jī)電加熱帶功耗在40W左右。所以，建議通過(guò)邏輯控制使壓縮機(jī)電加熱帶在此工況下不開(kāi)啟。

圖2 SEER隨Pck的變化曲線

3 歐盟SEER和SCOP的測(cè)試與分析

3.1 各工況EER／COP對(duì)SEER／SCOP的影響

SEER／SCOP隨各工況能效變化趨勢(shì)見(jiàn)圖3至圖5，制冷或制熱各工況下的能效越高，SEER或SCOP越高?？紤]到部分負(fù)荷測(cè)試時(shí)存在能力允差，所以建議各工況在能力允差范圍內(nèi)調(diào)整EER或COP盡可能的大。

3.2 外風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)SEER和SCOP的影響

在制冷或制熱C／D工況測(cè)試時(shí)，EER或COP隨外風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率變化趨勢(shì)見(jiàn)圖5?？紤]到此類工況的目標(biāo)能力較低，可以適當(dāng)?shù)慕档屯怙L(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速以降低功率提升EER或COP，從而提高整機(jī)SEER或SCOP。當(dāng)然，外風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速需要找到最佳點(diǎn)，轉(zhuǎn)速過(guò)高會(huì)使電機(jī)功率升高；轉(zhuǎn)速太低會(huì)影響換熱效果。

圖3 SEER隨制冷各工況EER的變化曲線

圖4 SEER隨制熱各工況EER的變化曲線

圖5 EER或COP隨各工況外風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率的變化曲線

3.3 化霜對(duì)SCOP的影響

從制熱各工況來(lái)看，制熱C／D／E在測(cè)試過(guò)程中，因系統(tǒng)低壓較高或者外機(jī)運(yùn)行工況相對(duì)濕度較低，外機(jī)換熱器不易結(jié)霜，實(shí)驗(yàn)一直處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，能力能效較高。

制熱B工況的能效對(duì)SCOP影響最大，要得到整機(jī)高能效，必須保證該工況下制熱穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。雖然外側(cè)工況相對(duì)濕度較高，但是目標(biāo)能力不是特別高，應(yīng)控制系統(tǒng)低壓穩(wěn)定且高于一定值，保證外機(jī)換熱器不結(jié)霜。

在制熱A工況下，壓縮機(jī)以較高頻率運(yùn)行，外機(jī)換熱器不可避免的會(huì)結(jié)霜，但是該工況下的相對(duì)濕度不是特別高，結(jié)霜速度較慢。這里，需要根據(jù)制熱非穩(wěn)態(tài)的數(shù)據(jù)保存方法［2］，通過(guò)程序設(shè)定不同的化霜周期，進(jìn)而對(duì)比數(shù)據(jù)確定制熱能力較高的點(diǎn)。

4 結(jié)論

結(jié)合以上理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，總結(jié)得到出口歐盟多聯(lián)機(jī)ERP測(cè)試方法如下：

（1）在提升制冷SEER方面，制冷C工況的EER影響最大，其次是制冷B、制冷D，影響最小的是制冷A工況；

（2）制冷恒溫模式電功率Pto測(cè)試時(shí)，建議通過(guò)邏輯控制使制冷溫度點(diǎn)停機(jī)時(shí)，內(nèi)風(fēng)機(jī)同步停機(jī)；

（3）在提升制熱SCOP方面，制熱B工況的COP影響最大，其次是制熱C、制熱A、制熱D，影響最小的是制熱E工況；

（4）制熱曲軸箱加熱模式電功率Pck測(cè)試時(shí)，建議通過(guò)邏輯控制，使壓縮機(jī)電加熱帶在此工況下不開(kāi)啟；

（5）制冷或制熱各工況下的能效越高，SEER或SCOP越高；

（6）對(duì)于制冷C／D工況、制熱C／D工況，需優(yōu)化外風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速使EER或COP最大；

（7）制熱B工況，測(cè)試時(shí)應(yīng)控制系統(tǒng)低壓穩(wěn)定且高于一定值，保證外機(jī)換熱器不結(jié)霜；

（8）制熱A工況，需要根據(jù)制熱非穩(wěn)態(tài)的數(shù)據(jù)保存方法，通過(guò)程序設(shè)定不同的化霜周期，進(jìn)而對(duì)比數(shù)據(jù)確定制熱能力較高的點(diǎn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著歐盟多聯(lián)機(jī)新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，能效計(jì)算方式發(fā)生了較大的變化，影響因素也隨之增多，如何優(yōu)化多聯(lián)機(jī)ERP已成為今后行業(yè)研究的重要課題之一。希望文中針對(duì)出口歐盟多聯(lián)機(jī)ERP的研究分析，能給企業(yè)和個(gè)人的研發(fā)工作帶來(lái)積極的幫助。

參考文獻(xiàn)：

［1］田磊.關(guān)于歐盟空調(diào)新能效標(biāo)準(zhǔn)ErP要求、試驗(yàn)和計(jì)算方法介紹 ［J］.電器，2013（增刊）：193－199

［2］EN 14511－3：2011（E）［S］.