印度ISEER标准解读及其变频空调技术趋势研究

朱利锋 袁浩

上海海立电器有限公司 上海 201206

1 引言

印度地处热带，除西北喜马拉雅山区终年低温以外，多数地区气候受冬季东北和夏季西南两大季风影响，属于热带季风型（Tropical Monsoon Type），年平均气温在22℃以上，夏季长达8～9个月，大部分城市最高气温超过40℃，部分地区甚至达到50℃以上。作为“金砖”五国之一，印度近年经济持续保持快速发展，尤其是莫迪政府上台后，改革大刀阔斧，人心向背。2015年印度GDP增速为7.6%，正式超越中国成为全球增速最快的经济体，2016年印度GDP增速为7.4%，连续两年超越中国。

酷热的气候和高速发展的经济，推动着印度空调行业加速发展，空调市场常年保持10～15%的增速，规模从2012年的340万台，发展到2017年的540万台。印度空调行业从2012年1月1日开始实施能效标准，以空调额定点的COP为依据，划分成5个星级，此后每两年标准提升一次。2018年1月1日开始，为进一步倡导节能减排，推动变频空调的发展，印度能源能效局（BEE）开始对空调行业实施同时适用于定速空调和变频空调的ISEER标准。该标准除了进一步提升空调能效的准入标准以外，对于4星和5星空调的能效要求进行大幅度提升，以达到促进变频空调发展的目的[1]。因此详细解读和研究该标准，分析适合ISEER标准的空调关键技术，对于空调压缩机的设计非常重要。

2 印度变频空调市场发展预测

早期在印度，由于高昂的销售税，空调还是一种奢侈品。进入21世纪后，随着税费结构的合理化和税率的降低，空调才慢慢被大多数中产阶层的消费者接受，空调行业得到一定程度的发展[2]。2008年～2013年间，由于印度经济的疲软，空调市场规模一直在300万台左右徘徊。2014年后，随着莫迪政府的上台，印度经济得到快速发展，空调市场常年维持10～15%的增速，到2017年市场规模已达到540万台。

有研究认为所有白色家电产品中，空调与GDP的发展关系最为紧密[3]。也有专家认为一个国家人均GDP达到3000美金时，其空调规模将出现一个跳跃式的增长。对比中国和印度的人均GDP和空调规模发展情况，可以发现中国2009年的人均GDP突破3000美金，空调行业规模随之发生质的飞跃，当年增幅达27.1%，2010年的同比增幅更是达到36.8%，总量突破5000万台。而当前印度由于人均GDP在2000美金以下，其空调市场规模增速较慢，年平均增长幅度仍在10～15%左右，与中国21世纪初的情况相当。

随着莫迪政府稳健经济政策的持续发酵，经济增势看好，后续几年按8%的平均增幅预测，印度人均GDP将在2022年前后将达到3000USD，因此预测印度市场空调规模将在2022年前后发生跳跃式增长，总量将突破1000万台，2023年有望冲刺1500万台。

2015年以前，印度市场仅日立、三菱和大金等高端品牌有少量变频空调销售，份额在5%以下。随着ISEER能效标准的确定，外资品牌率先开始进行新标准下变频空调的研发投入和产品开发，变频空调的份额从2015年开始逐步提升，2016年变频空调的市场份额接近10%。2017年印度本土空调品牌开始推出变频产品，全年变频空调的市场规模接近130万台，份额达到24%。2018年随着ISEER能效标准的正式实施，及变频空调的节能优势逐渐被用户接受，变频空调规模预计进一步提升，市场份额将突破30%，并在后面几年稳步发展，预计2020年将突破300万台，2023万前后达到600万台规模。因此，分析印度变频空调的能效标准和技术发展趋势显得尤为重要。

3 印度空调ISEER标准

印度ISEER标准是由印度能源能效局（BEE）和制冷协会（RAMA）成员共同讨论制定的适合印度气候条件和空调用户使用习惯的空调季节能效比标准。空调测试方法的建立主要参考ISO-16358-1：2013，并选取印度全国54个城市，以2014年的气候温度和时间为依据作相应的修正。温度范围从24℃到43℃，年度的空调总制冷运行时间为1600小时，各温度点的运行时间如表1所示。

新标准下，变频空调测试两个工况，分别为额定制冷工况和50%额定制冷工况（中间工况），如表2所示。通过两个工况测得的制冷能力和功耗，根据表1所列的温度点和时间数，运用SEER的计算方法可以得到变频空调的ISEER能效值，并以此确定空调的能效星级。而定速空调仅以标准ASHRAE工况测得的空调COP值确定空调的能效星级（定速空调测试工况与原标准相同）。星级划分如图1所示。

4 印度空调ISEER标准解析

图2为中国APF标准、日本APF标准和印度ISEER标准下各温度点的时间数，从图2中可以看出，日本APF标准偏向于制热，而中国APF标准的制冷和制热时间数相对比较平均，印度ISEER标准为单冷。

根据建筑热负荷曲线，及空调的制冷能和功率消耗力曲线，可以计算额定工况和中间工况的权重系数。图3为不同环境温度下，空调额定和中间制冷能力曲线与建筑热负荷曲线对比及房间热功耗与空调功耗的对比曲线。在左图中，红色曲线表示各温度点下，达到设定温度时房间需要的制冷量，粉色和蓝色曲线分别表示空调在额定工况和中间工况下运行的实际制冷能力。在蓝线与红线的交点tc以下，由于房间需要的制冷量少，空调以中间工况运行；在粉线与红线的交点tb以上，房间需要制冷量大，空调以额定制冷工况运行；而在tc和tb之间，空调部分以中间工况运行，部分以额定工况运行，可以通过标准制定的算法计算两者的比例。通过相同原理，从右图可以计算额定工况和中间工况的功耗比例[4]。

根据以上方法可以计算日本APF、中国APF和印度ISEER标准的各工况权重比例。日本APF标准下中间工况效率权重最大，为87.3%；而印度ISEER与中国APF标准的中间工况能效权重相当，分别为59.1%和59.3%。这从图2的时间数分布中也有所体现，印度ISEER标准的时间数看中低温区域（24～29℃）的时间数大于中国APF标准，而实际从印度空调的实际使用条件和用户体验来看，印度用户真正使用空调主要集中在35℃以上的高温区域，因此分析认为后续印度ISEER能效标准的时间数可能进行进一步修正。而从满足当前ISEER标准的角度看，改善中间工况效率是提升印度变频空调能效的关键。

图1 印度空调ISEER能效等级划分

图2 中国APF、日本APF和印度ISEER标准的温度点和时间数对比

图3 不同温度点下房间热负荷与空调制冷能力、热功耗与空调功耗的对比曲线

5 适用于ISEER标准的变频空调技术趋势

众所周知，控制器、换热器和节流装置改善等方面均有助于提升变频空调的能效。但压缩机作为空调的核心零部件，考虑性价比的前提下，其单体性能和适配性对空调系统的能效起到决定性的作用。在压缩机能效提升方面，主要有泵体和电机的设计改善，包括缸径缸高比、装配间隙、零部件加工进度、电机槽型和极对数优化、电机反电动势设计等，而适配性主要从排量选择和油循环率控制等方面考虑。

表1 印度ISEER标准的温度点和时间数

表2 印度ISEER标准的测试工况

表3 供测试的R410A变频压缩机各方案单体参数对比

表4 供测试的R410A变频空调系统配置

表5 空调系统测试结果

针对印度ISEER能效标准，要提升中间工况的系统能效，压缩机排量的选择和电机反电动势的优化是最为关键的两点。分别选取几款不同排量和不同反电动势的R410A变频压缩机在印度某客户的18K空调系统中进行测试优化和验证。

供测试的R410A变频压缩机泵体设计平台相同，仅排量不同；电机叠高相同，仅发电电压不同，各样品单体参数如表3所示。

从压缩机的单体数据可以发现：相同排量的压缩机，随着发电电压的提升，压缩机单体效率大幅提升，尤其是中间工况效率提升幅度更大；电机相同，排量不同的两款压缩机，由于小排量压缩机泵体效率略低，相同工况和转速下的单体效率略低。

将以上压缩机在印度某客户的18K R410A变频空调上进行测试，确认不同的方案对空调系统APF能效的影响。该18K翅片式铜管空调系统的配置如表4所示。三款供测试压缩机在系统上的匹配结果如表5所示。

从测试结果可以看出：相同排量，发电电压大的压缩机在空调系统中效率差异进一步放大，其ISEER能效提升达到2.42%；而相同发电电压排量小的压缩机，为达到同等的制冷能力，其转速远远大于大排量压缩机，高转速下的电机效率更高，因此虽然两个压缩机单体效率相当，但在空调系统匹配时，使用(A-2)cc/rev排量压缩机的ISEER能效比Acc/rev排量压缩机高3.62%。因此，随着控制器技术的进一步完善，转速可进一步提升，继续加大发电电压，系统效率可进一步提升。

6 结论

随着新能效标准的时候，印度变频空调将进入快速发展的通道。本文结合中日印三国的空调能效标准，详细分析了印度ISEER标准下各测试工况点的能效占比，从而提出提升印度空调ISEER能效的关键点；并通过试验分析和验证，提出适合当前ISEER标准下的印度变频空调技术发展趋势。然而，从印度空调的实际使用条件看，本文认为后续ISEER标准下各温度点的时间数分布可能进行修正，从用户体验的角度出发，提升最大制冷的效率权重。

参考文献

[1] 于兆涛.《印度空调能效标准再升级，变频普及步伐坚实》. 电器, 2017年第6期, 78-79.

[2] 徐航.《印度空调业发展状况》. 家电科技, 2003年第9期, 29-30.

[3] 刘晓红.《中国制冷空调行业二十年发展情况分析》. 制冷与空调，2010，第十卷第1期, 4-9.

[4] 王硕渊.《中国与日本APF标准的差异》. 家电科技, 2013年第9期,38-40.