空调长效节能特性评价方法的研究

李志亮，陈新强，马金平，夏林锋

（合肥通用机械研究院，合肥 230001）

0 引言

目前，比较常用的空调节能技术主要有针对新空调采用的变频节能技术[1]，以及针对在用空调采用的空调热回收技术和空调清洗技术等[2-5]。节能空调的能效等级是对未经使用的产品通过在实验室环境里测得的数据评定而来。这种评定方法存在一定的局限性，无法对于空调在使用一段时间之后是否仍然节能给出判定。而空调不仅要能效高，还要在使用周期内保持较为稳定的节能效果，这样才能算是真正意义上的节能空调。空调长效节能评定是“更高级别、更全面、条件更苛刻”的空调节能评定，是让空调的节能指标从实验室数据转为实际使用的运行指标，即“节能更要节材、节能更要持久、节能更要长寿、待机状态也要节能、更能应付恶劣的高低温环境等。”本文对两款空调进行人工环境模拟空调在进行长周期运行后的制冷和制热性能进行了分析。

1 试验系统流程

1.1 试验目的

根据空调器的产品特性，在长时间的运行之后，空调本身会出现性能衰减。这主要是由于空调本身的机械磨损、老化以及换热器表面的污垢等所导致的。故本实验对空调进行不间断运行，旨在加速空调的老化、机械磨损以及增加换热器表面的淋雨和粉尘使其影响换热器的换热性能，从而影响空调的制冷性能。在对原有空调性能指标评价的基础上，采用制冷量性能衰减率、能效比性能衰减率、能效负荷衰减率三个性能参数来考核。

制冷量性能衰减率QS(t1-t2)：

空调器t1时间实测制冷量Qt1与Qt2时间实测制冷量之差与t1时间实测制冷量Qt1之比。

能效比性能衰减率EERS(t1-t2)：

空调器t1时间实测EERt1与t2时间实测EERt2之差与t1时间实测EERt1之比。

能效负荷衰减率EERFS(t1-t2)：

额定制冷工况下实测的EERe与空调器在高温负荷下实测能效比EERg之差与额定制冷工况下的EERE之比。

1.2 试验流程

根据前述实验目的，系统流程图如图1 所示。首先通过对空调器样机进行额定制冷量试验[6-7]，接下来使空调处于三个高温工况下进行负荷衰减试验。然后在每个试验周期（720 h）内对空调进行人为的开停机模拟、淋水模拟以及粉尘模拟试验，以其加速空调的老化周期。在每个试验周期结束后再对空调器样机进行制冷量测试，下面的B、C 周期依次重复A 周期内的试验，待试验全部结束后对其制冷量性能衰减率、能效比性能衰减率、能效负荷衰减率三个方面进行评价。

图1 长效周期试验系统流程图

2 试验方法

2.1 一般要求

2.1.1 试验装置

空调器制冷量、能效比EER 的测试装置、试验房间、仪器仪表应符合GB/T 7725 标准中的要求。本试验是在合肥通用机械研究院的焓差试验室进行的。依据国标GB/T 7725-2004，空气焓差法实验需要两个相邻的房间，一个作为室内侧小室，一个作为室外侧小室，两个试验小室的空气状态在试验机组和空气再调节机组的共同作用下，应该能保持在试验条件规定的范围内，通过空气取样装置分别测量房间空调器室内机送、回风口空气的干球及湿球温度以计算相对湿度，即可得到取样截面处的空气状态，求出送、回风空气间的焓差。同时测量室内机的风量。测得的风量与焓差相乘即可得到房间空调器的制冷量或制热量。本次试验选用样机KFR-32G/SQ+3 壁挂机进行3 个周期的性能测试。

2.1.2 样品安装

空调器按制造商说明书进行安装，进行制冷量、能效比EER 测试时，将空调器室内、外空气进行交换的通风门和排风门（如果有）完全关闭，其设定温度、风扇转速、导向格栅等调到最大制冷状态。室内机出风口导向格栅在每次测试的位置应处于同一位置。

2.1.3 试验工况

空调器进行制冷量、能效比EER 测试时，试验工况依据GB/T 7725-2004表3 规定的额定制冷工况进行。空调器在时间段内进行连续运行时，环境温度应在25℃～45℃，相对湿度在50%～90%。

2.2 负荷衰减率试验

空调器设置参照额定制冷量测试要求，按照表1 工况进行制冷量及能效比测试。测试结束后，回收制冷剂，紧接着进行A 周期的连续运行试验。

2.3 开停机模拟试验

空调器在连续运行期间，每运行168 h，采用遥控器关闭和启动空调器的方式，在1 h 内重复开停空调器10 次，空调器在每次启动后，至少运行3 min。

2.4 淋水模拟试验

开停模拟试验后，空调器处于停机状态，用符合GB 4208-2008 标准要求的淋水喷头以(100±10)L/h 的流量，在室外机冷凝器上方(500～600)mm 处，在冷凝器垂直表面成10°～20°角位置向冷凝器进行淋水，试验时间1 min。试验布置见图2。

图2 淋水模拟试验布置图

2.5 粉尘模拟试验

样机在淋水试验后静置1 min，然后开启制冷模式运行，然后采用粉尘吹出装置吹出总量为100 g的模拟粉尘。试验时，可将冷凝器等分为3 个区域，用粉尘吹出装置对每个区域吹出相同等分的模拟粉尘。粉尘模拟试验在0.5 h 内完成，试验过程中，样机不停机继续连续运行。粉尘发出装置见图3。

图3 粉尘发出装置图

3 试验结果

3.1 高温负荷衰减率

空调器按照表1 规定的4 个工况运行，测试结果见图4。从数据中可看出，在室内干湿球温度不变的情况下，空调器随着室外干湿球温度的上升制冷量、制冷消耗功率、制冷性能系数都呈现递减趋势，能效负荷衰减率反而逐渐增大，由6.38%上升到11.58%。数据表明，空调器的性能受高温恶劣工况影响很大，主要是由于空调室外机冷凝器随着室外温度的上升换热温差减小，换热效果差，系统压力升高，压缩机压比增大，压缩机耗功增大，导致整机的制冷量下降，整机功率上升，整机性能下降。

图4 高温负荷性能衰减图

表1 高温工况及测试结果

3.2 制冷量性能衰减率

空调器依次进行额定工况、A、B、C 周期运行后，制冷量与制冷量衰减率见图5。从图5、表2中可看出，随着长运周期的进行，空调器制冷量、制冷量性能衰减率都在减小。制冷量性能衰减率在A 周期结束后下降的最明显，随后下降趋势减缓。这是由于空调器在第一个周期内淋雨、粉尘模拟试验影响换热器的换热性能，相比于试验前换热影响较大。虽然B、C 周期内重复A 周期试验，但是相比A 只是增加空调老化时间，故制冷量衰减率没有A 周期结束后影响大。

图5 长周期空调器性能衰减图

表2 空调器长周期测试数据

3.3 能效比性能衰减率

空调器在长周期运行后，从表2 中可看出，能效比的趋势并不是和制冷量相同，而是在B 周期结束后能效比最小。这与空调器的本身特性有关，出现这种现象可能是与空调器的机械磨合有关：从输入功率上大致可看出，空调器在A 周期结束后功率是最大值1027 W；但是待空调器慢慢磨合后，空调器的输入功率在减小，而制冷量减小速度没有输入功率减小速度快，所以会出现C 周期的能效比高于B 周期的能效比。

4 结论

通过本次试验，我们可以从另外一方面了解空调器在经历高温工况以及长运周期之后，空调器本身的节能状况。相比于目前人们仅对未经使用过的空调器的节能评价，采用长运周期的制冷量性能衰减率、能效比性能衰减率、能效负荷衰减率来评价空调的节能特性更具合理性。本试验受制于时间限制，目前仅进行了三个多月的试验，接下来还要对其冷重比和待机功率等进行分析，增加试验周期，尽可能多面的对空调的节能做出更合理的评价。

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[7]GB/T 7725-2004 房间空气调节器[S].2004.