中国APF标准中低温制热的影响

0 前言

2013年6月9 日，中国正式发布了GB21455-2013《转速可控型房间空气调节器能效限定值及能效等级》，将于2013年10月1日起正式实施。今后，国内销售的变频空调将采用全年能源消耗效率APF (Annual Performance Factor)指标的评价方法。与目前仅考虑制冷性能的季节能源消耗效率SEER评价方法相比，APF采用了兼顾制冷与制热性能的评价方法，更加客观地反应变频空调器的效率。

由于国内的使用习惯，空调在低温环境性能受到特别的关注，在APF评价标准中，低温制热对于空调器APF值具有较大的影响。提高低温制热性能，从而提高APF值是目前各空调器厂商研究的重要课题之一。

1 APF计算方法简介

根据GBT7725《房间空调调节器》的规定，通过测定空调器的5个工况（中间制冷、额定制冷、中间制热、额定制热、低温制热）性能来计算空调的APF值。各工况点性能见表1所示。

表1 变频空调各工况测试性能

根据GBT7725，规定了建筑物的4点负荷（如表2所示），并根据4点负荷确定了不同环境温度下，建筑物的负荷。

表2 建筑物负荷

图1 APF计算方法

tf：低温制热能力与房间冷负荷相等时的环境温度；

tg：额定制热能力与房间冷负荷相等时的环境温度；

tq：中间制热能力与房间冷负荷相等时的环境温度；

tb：中间制冷能力与房间热负荷相等时的环境温度；

tc：额定制冷能力与房间热负荷相等时的环境温度；

通过测试空调的5个工况性能后，计算出每个环境温度下的能力和功率，每一温度下建筑物负荷与时间的乘积之和即为总能力，每一温度下消耗功率与时间的乘积之和即为总功率，总功率与总能力的比值，即为空调器的APF，如下所示：

式中，CSTL—全年制冷总负荷；

HSTL—全年制热总负荷；

CSTE—全年空调制冷消耗总功率；

HSTE—全年空调制热消耗总功率。

2 低温制热对于空调APF的影响

但是，从图1可以看出，当环境温度低于tf时，空调器的制热量不能满足房间冷负荷的要求，根据国内APF计算方法，此时，将以电加热的形式补充制热量不足部分。设PRH表示电加热，则有：

式中，Q(a,b)—温度a、b之间，空调累计制冷 (热)量；

P(a,b)—温度a、b之间，空调累计消耗功率。

所以，低温制热性能对于APF的影响主要有5个方面，PRH，Q(-7,tf)，Q(tf,tg)，P(-7,tf)，P(tf,tg)。

从中可以发现，由于电加热的效率按1.0计算，如果这部分比例大，将严重影响APF的性能，而PRH的大小，由tf决定。

由于建筑物的冷负荷由空调额定制冷量决定，所以，可以定义以下参数：

低温制热量比例：

但是，空调制热能力的提高，必然会导致输入功率的增加，即APF计算式中，P(-7,tf)和P(tf,tg)增加，所以，可以根据不同的低温制热能力和低温制热功率，画出一条等AFP曲线，利用等APF曲线判断APF是否达到最优。

3 案例分析

以国内某款冷暖式空调为例，其5个工况的匹配数据及全年能源消耗效率APF计算值如表3所示。

表3 某款变频空调性能测试结果

通过调整低温制热量及低温功率，可以画出三组等APF曲线，如图2所示。

图2 空调等APF曲线

同时可以画出低温制热COP与APF曲线的关系，如图3所示。

图3 低温制热COP与APF关系

从图2中可以看出，相同低温功率时，低温制热量越高，APF值越高；相同低温制热量时，低温制热功率越低，APF值越低。从图3中可以看出，达到同样的APF值，随着低温制热量的提高，低温制热的能效比COP可以降低，这与空调匹配的实际情况是一致的。

所以，我们可以调整匹配，提高低温制热的制热量，当制热功率的增加量超过等APF曲线中功率的增加量，说明低温制热性能达到了最佳状态，此时可以获得最佳的APF值。

图2中等COP曲线与等APF曲线的夹角，近似反映了可调整的空间，夹角越大，可调整空间越大，夹角越小，可调整空间越小。

通过以上分析，我们调整了该款空调低温制热的匹配参数，结果如表4所示。

表4 某款变频空调低温制热匹配优化后结果

从优化结果来看，低温制热量提高了6.5%，虽然低温制热能效比COP下降了5.4%，但是APF提高了0.4%。

4 结论

低温制热性能对于空调APF值有较大的影响，不仅低温制热功率影响APF值，低温制热量也影响APF值。

低温制热在匹配过程中，存在一最佳值，使APF效果达到最佳。

参考资料

[1]中国国家标准：GB7725《房间空气调节器》.

[2]中国国家标准：GB21455《转速可控型房间空气调节器能效限定值及能源效率等级》