欧盟家用空调季节能效新法规分析

欧盟家用空调季节能效新法规分析
缪曼;陈刚
【摘要】介绍了欧盟家用空调季节能效的新规定,对其评估方法进行了分析,并对制造商给出了如何应对的建议.
【期刊名称】《家电科技》
【年(卷),期】2013(000)002
【总页数】3页(P41-43)
【关键词】家用空调;季节能效;ErP;设计负载
【作者】缪曼;陈刚
【作者单位】广东省建筑材料研究院 510160;江苏添福产品服务有限公司广州分
公司 510656
【正文语种】中文
1 背景介绍
2011年7月份，欧盟发布了家用空调的能效标签法规(EU) no. 626/2011［1］,2012年3月，欧盟官方发布了家用空调的ErP法规 (EU) No 206/2012［2］。

这两个法规都规定，除了移动空调和双风管机继续采用之前的能效比考核方法之外，其他类型的空调都需要采用季节能效评估方法进行考核。

从2013年1月1日起，制冷量在12kW以下的家用空调要符合最低季节能效的要求，见表1。

这两个法规的出台引发了国内广大制造商的疑问：季节能效如何评估，应该如何应
对？本文针对这两个问题给出了解答，并给出了实际测试计算的案例，希望对制造商克服绿色技术贸易壁垒有所启示。

2 定义介绍
法规提出了一些新的概念和定义，下面列出几个重要的定义，以帮助理解法规的要求：
设计负载(design load)：在标准设计温度下的制冷负载或制热负载。

部分负载率(part load ratio)：指一个比值，即室外温度减去16度和标准设计温度减去16度的比值。

部分负载(part load)：指在具体一个室外温度下的制冷负载或制热负载，由设计负载乘以部分负载率得到。

季节类型(season)：指四种环境工况之一（其中，一个制冷季节，三个制热季节：平均/较冷/较热）。

每个季节类型都规定了在该季节类型下，任一室外温度所占的小时数。

极限运行温度(TOL): 指制造商宣称的产品可以制热运行的最低环境温度，低于该温度，产品将不能制热。

等价温度(Tbiv或者Tbivalent): 指制造商宣称的室外温度，在该温度时，制造商宣称的制热能力等于该温度下的制热部分负载。

低于该温度，则需要辅助电加热来满足制热部分负载的要求。

3 欧盟季节能效的评估方法的介绍与分析
3.1 季节能效的测试方法
根据欧盟的官方通告2012/ C 172/01规定，家用空调季节能效的考核采用EN 14511［3］和EN 14825［4］两个标准进行测试。

每种测试工况对应不同的部分负载率。

例如，制冷工况有4个测试工况，见表2。

而制热工况，以平均季节类型为例，则有6个测试工况，见表3。

在对每个工况进行测试时，可以用EN 14511标准中的量热计方法或者焓差法进
行测试。

样机的设置、安装，对测试设备的要求等依据EN 14511标准。

3.2 季节能效的计算方法
3.2.1 制冷季节能效的计算
表1 季节能效最低要求SEER SCOP If GWP of refrigerant > 150(如果制冷剂的
全球变暖潜值大于150) 3.60 3.40 If GWP of refrigerant < 150(如果制冷剂的全球变暖潜值小于或等于150) 3.24 3.06
表2 制冷测试工况工况部分负载率部分负载率 % 室外干球温度°C 室内干(湿)球
温度°C A(35-16)/(Tdesignc-16) 100 35 27(19)B(30-16)/(Tdesignc-16) 74 30 27(19)C(25-16)/(Tdesignc-16) 47 25 27(19)C(20-16)/(Tdesignc-16) 21 20
27(19)
表3 制热测试工况（平均季节类型）工况平均季节类型室外干(湿)球温度°C 室内干球温度°C部分负载率部分负载率 %A(-7-16)/(Tdesignh-16) 88 -7(-8) 20
B(+2-16)/(Tdesignh-16) 54 2(1) 20 C(+7-16)/(Tdesignh-16) 35 7(6) 20
D(+12-16)/(Tdesignh-16) 15 12(11) 20 E(TOL-16)/(Tdesignh-16) TOL 20
F(Tbivalent-16)/(Tdesignh-16) Tbivalent 20
根据欧盟的官方通告2012/ C 172/01【5】规定，制冷季节能效的计算公式如下：指室外温度，也是对应j温度段的温度；hj指分配到对应的室外温度Tj的小时数；Pc(Tj)指对应于室外温度Tj的部分负载，由设计负载乘以部分负载率而得出；EERPL(Tj)指产品在室外温度Tj下的能效比EER，A工况直接取EER做为其EERPL(Tj)，B, C, D工况的则由公式(4)计算出：
公式(4)中，EERd(Tj) 指产品在室外温度Tj下的能效比；Pdc(Tj) 指产品在室外温
度Tj下的制冷量。

Cdc指下降系数可以取默认值0.25, 也可以通过测试后计算出。

3.2.2 制热季节能效的计算
根据欧盟的官方通告2012/ C 172/01［5］规定，制热季节能效的计算公式如下：
公式(5)中，Pdesignh指制热设计负载，HHE指空调处于制热运行模式的时间。

SCOPon指制热运行模式下的能效比，根据公式(6)计算出：
公式(7)中，j指温度段；n指温度段的数量；Tj指室外温度，也是对应j温度段的
温度；hj指分配到对应的室外温度Tj的小时数；Ph(Tj)指对应于室外温度Tj的部分负载；COPPL(Tj)指产品在室外温度Tj下的能效比COP；elbu(Tj)指辅助电加
热的能力，当产品在室外温度Tj下的热泵制热量满足不了其对应的部分负载时，
需要补充电加热，电加热的COP认为是1。

3.3 影响空调季节能效的因素分析
通过上文对季节能效评估方法的介绍可以看出，以下三个因素对空调季节能效的影响较大：
（1）低功率模式的功率值
空调产品在四种低功率模式下的功率越小，对提高季节能效就越有利。

所以，制造商要注意降低四种低功率模式的功率。

（2）空调在各温度段的能效比
对于制冷模式而言很简单，提升各工况下的能效比可以提高季节能效。

对于制热模式，要考虑加强产品在低温下的制热能力和能效比，因为，如果制热能力不满足该温度下制热负载的要求，则默认不足的部分由电加热来补充。

电加热的
能效比默认为1，这样会降低空调的季节能效。

而在环境温度高于等价温度Tbiv 时，制热能力往往超出了制热部分负载的需求，有些浪费。

所以，需要更加关注于提高能效比。

图1给出了制热能力，制热部分负载和等价温度的关系。

表4 制冷和制热季节温度段制冷季节制热季节j Tj（°C）Hj（hrs） j Tj（°C）Hj （hrs）较热平均较冷1 17 205 1to8 -30 to-23 0 0 0 2 18 227 9 -22 0 0 1 3 19 225 10 -21 0 0 6 4 20 225 11 -20 0 0 13 5 21 216 12 -19 0 0 17 6 22 215 13 -18 0 0 19 7 23 218 14 -17 0 0 26 8 24 197 15 -16 0 0 39 9 25 178 16 -15 0 0 41 10 26 158 17 -14 0 0 35 11 27 137 18 -13 0 0 52 12 28 109 19 -12 0 0 37 13 29 88 20 -11 0 0 41 14 30 63 21 -10 0 1 43 15 31 39 22 -9 0 25 54 16 32 31 23 -8 0 23 90 17 33 24 24 -7 0 24 125 18 34 17 25 -6 0 27 169 19 35 13 26 -5 0 68 195 20 36 9 27 -4 0 91 278 21 37 4 28 -3 0 89 306 22 38 3 29 -2 0 165 454 23 39 1 30 -1 0 173 385 24 40 0 31 0 0 240 490 32 1 0 280 533 33 2 3 320 380 34 3 22 357 228 35 4 63 356 261 36 5 63 303 279 37 6 175 330 229 38 7 162 326 269 39 8 259 348 233 40 9 360 335 230 41 10 428 315 243 42 11 430 215 191 43 12 503 169 146 44 13 444 151 150 45 14 384 105 97 46 15 294 74 61总小时2602 总小时数.: 3590 4910 6446数.: 当空调产品的制冷(制热)能力和制冷(制热)负载刚好匹配时，季节能效比会最高。

由此可见，可以通过调节压缩机频率而获得相应的制冷(制热)能力的变频空调容易获得较理想的空调季节能效值。

而对定频空调而言，因为往往不得不在计算中引入下降系数Cd，从而导致季节能效值不理想。

表5 不同类型空调在各模式下分配的小时数空调类型 / 功能单位制热季节运行模式温控停机模式待机模式关机模式曲轴加热器模式制冷: HCE／制热: HHE HTO HSB HOFF HCK制冷模式,单冷型空调小时/年 350 221 2142 5088 7760制冷和制热模式,\冷暖型空调制冷模式小时/年 350 221 2142 0 2672平均 1400
179 0 0 179较热 1400 755 0 0 755较冷 2100 131 0 0 131制热模式小时/年平均 1400 179 0 3672 3851较热 1400 755 0 2189 2944较冷 2100 131 0 4345 4476制热模式，单热型空调小时/年
表6 制冷季节能效测试和计算结果制冷四个工况的测试结果：工况部分负载测试制冷量测试能效比效率降低系数Cd *负载和制冷量比值CR 能效比EER PL 压缩机锁频3.20 3.25 3.44 0 0.98 3.44 55 B 2.36 2.53 4.97 0 0.93 4.97 36 C 1.52 1.60 7.80 0 0.95 7.80 19 D 0.67 1.67 10.57 0.25 0.40 8.99 17低功率模式测试结果：低功率模式类型测试值备注待机功率 (Standby mode power) 1W PSB温控停机功率（Thermostat-off mode power） 20W PTO曲轴加热功率(Crankcase heater power ) 0 PCK，样机没有曲轴加热器，本项不适用关机功率(Off mode) 1W POFF SEER 计算值 6.35 A
表7 制热季节能效测试和计算结果制热六个工况的测试结果：工况部分负载测试制冷量测试能效比效率降低系数Cd *负载和制冷量比值CR 能效比EER PL 压缩机锁频A 2.96 2.97 2.40 0 1.00 2.40 86 B 1.80 1.89 3.66 0 0.96 3.66 36 C 1.16 1.22 4.57 0 0.95 4.57 23 D 0.52 0.67 4.96 0.25 0.77 4.67 11 E 3.35 2.88 2.27 0 1.16 2.27 95 F 2.96 2.97 2.40 0 1.00 2.40 86低功率模式测试结果：低功率模式类型测试值备注待机功率 (Standby mode power) 0.7W PSB温控停机功率（Thermostat-off mode power） 11.6W PTO曲轴加热功率(Crankcase heater power ) 0 PCK，样机没有曲轴加热器，本项不适用关机功率(Off mode) 0.7W POFF SCOP 计算值 3.64
（3）空调在各模式下和各温度段下被分配的小时数
这个因素是欧盟基于欧盟的季节类型、建筑物情况和人们的使用习惯而确定的。

例如，制热季节类型中，欧盟不同区域由于气候的不同，可以分为较热，平均和较冷三种类型。

建筑物则考虑了家用住宅、小型办公楼和小型商铺三种类型。

人们的使
用习惯，则包括人们在三种建筑物中的时间、在建筑物中时所设置的温度和不在时所设置的温度等因素。

在文献[6]中，欧盟对这些因素做出了分析和说明。

在欧盟ErP法规中，空调在四种季节下各温度段分配的小时数见表4，各模式下的小时数见表5。

4 空调季节能效的计算案例
对某品牌的一台变频空调进行了测试和季节能效的计算，该空调是单分体变频式冷暖空调，制热是按平均季节，没有压缩减曲轴加热带。

测试时，对压缩减频率进行锁频操作。

如果不能调节制冷量/制热量到部分负载的±10%范围之内，则可能需
要用到效率降低系数Cd, 本文采用Cd的默认值0.25进行计算。

具体的测试和计
算结果如下：
4.1 SEER的计算结果
制冷设计负载为3.2kW, SEER的计算结果见表6。

4.2 SCOP的计算结果
制热的设计负载为3.35kW，等价温度Tbiv为-7°C，SCOP的计算结果见表7。

5 对家用空调制造商的建议
（1）研发变频空调。

由于定频空调不能随着环境温度的变化而相应调节其制冷制热能力，所以，在计算空调季节能效时往往需要考虑到效率降低系数，因此，定频空调的季节能效值一般都比较低，未来将逐步被淘汰。

这也是欧盟制定法规的初衷。

（2）努力提高变频空调的低温(负温)制热能力和能效。

参考文献
【相关文献】
[1] (EU) no. 626/2011, supplementing Directive 2010/30/EU of the European Parliament and of the Council with regard to energy labelling of air conditioners
[2] (EU) No 206/2012, implementing Directive 2009/125/EC of the European Parliament and of the Council with regard to ecodesign requirements for air conditioners and comfort fans
[3] EN 14511-3:2011, Air conditioners, liquid chilling packages and heat pumps with electrically driven compressors for space heating and cooling- Part 3: Test methods [4] EN 14825, Air conditioners, liquid chilling packages and heat pumps with electrically driven compressors for space heating and cooling-Testing and rating at part load conditions and calculation of seasonal performance
[5] 2012/ C 172/01, Commission Communication in the framework of the implementation of Commission Regulation (EU) No 206/2012 of 6 March 2012 implementing Directive 2009/125/EC of the European Parliament and of the Council with regard to ecodesign requirements for air conditioners and comfort fans and of Commission delegated Regulation(EU) No 626/2011 of 4 May 2011 supplementing Directive 2010/30/EU of the European Parliament and of the Council with regard to energy labelling of air conditioners [6] ECODESIGN Lot 10 Draft of Chapter 4, Preparatory study on the environmental performance of residential room conditioning appliances (airco and ventilation) Draft report of Task 4 March 2009。