歐盟家用空調季節能效新法規分析

繆曼 陳剛

（1．廣東省建筑材料研究院 510160；2．江蘇添福產品服務有限公司廣州分公司 510656）

1 背景介紹

2011年7月份，歐盟發布了家用空調的能效標簽法規(EU) no. 626/2011［1］,2012年3月，歐盟官方發布了家用空調的ErP法規 (EU) No 206/2012［2］。這兩個法規都規定，除了移動空調和雙風管機繼續采用之前的能效比考核方法之外，其他類型的空調都需要采用季節能效評估方法進行考核。從2013年1月1日起，制冷量在12kW以下的家用空調要符合最低季節能效的要求，見表1。

這兩個法規的出臺引發了國內廣大制造商的疑問：季節能效如何評估，應該如何應對？本文針對這兩個問題給出了解答，并給出了實際測試計算的案例，希望對制造商克服綠色技術貿易壁壘有所啟示。

2 定義介紹

法規提出了一些新的概念和定義，下面列出幾個重要的定義，以幫助理解法規的要求：

設計負載(design load)：在標準設計溫度下的制冷負載或制熱負載。

部分負載率(part load ratio)：指一個比值，即室外溫度減去16度和標準設計溫度減去16度的比值。

部分負載(part load)：指在具體一個室外溫度下的制冷負載或制熱負載，由設計負載乘以部分負載率得到。

季節類型(season)：指四種環境工況之一（其中，一個制冷季節，三個制熱季節：平均/較冷/較熱）。每個季節類型都規定了在該季節類型下，任一室外溫度所占的小時數。

極限運行溫度(TOL): 指制造商宣稱的產品可以制熱運行的最低環境溫度，低于該溫度，產品將不能制熱。

等價溫度(Tbiv或者Tbivalent): 指制造商宣稱的室外溫度，在該溫度時，制造商宣稱的制熱能力等于該溫度下的制熱部分負載。低于該溫度，則需要輔助電加熱來滿足制熱部分負載的要求。

3 歐盟季節能效的評估方法的介紹與分析

3.1 季節能效的測試方法

根據歐盟的官方通告2012/ C 172/01規定，家用空調季節能效的考核采用EN 14511［3］和EN 14825［4］兩個標準進行測試。每種測試工況對應不同的部分負載率。

例如，制冷工況有4個測試工況，見表2。

而制熱工況，以平均季節類型為例，則有6個測試工況，見表3。

在對每個工況進行測試時，可以用EN 14511標準中的量熱計方法或者焓差法進行測試。樣機的設置、安裝，對測試設備的要求等依據EN 14511標準。

3.2 季節能效的計算方法

3.2.1 制冷季節能效的計算

表1 季節能效最低要求

表2 制冷測試工況

表3 制熱測試工況（平均季節類型）

根據歐盟的官方通告2012/ C 172/01【5】規定，制冷季節能效的計算公式如下：指室外溫度，也是對應j溫度段的溫度；hj指分配到對應的室外溫度Tj的小時數；Pc(Tj)指對應于室外溫度Tj的部分負載，由設計負載乘以部分負載率而得出；EERPL(Tj)指產品在室外溫度Tj下的能效比EER，A工況直接取EER做為其EERPL(Tj)，B, C, D工況的則由公式(4)計算出：

公式(4)中，EERd(Tj) 指產品在室外溫度Tj下的能效比；Pdc(Tj) 指產品在室外溫度Tj下的制冷量。Cdc指下降系數可以取默認值0.25, 也可以通過測試后計算出。

3.2.2 制熱季節能效的計算

根據歐盟的官方通告2012/ C 172/01［5］規定，制熱季節能效的計算公式如下：

公式(5)中，Pdesignh指制熱設計負載，HHE指空調處于制熱運行模式的時間。

SCOPon指制熱運行模式下的能效比，根據公式(6)計算出：

公式(7)中，j指溫度段；n指溫度段的數量；Tj指室外溫度，也是對應j溫度段的溫度；hj指分配到對應的室外溫度Tj的小時數；Ph(Tj)指對應于室外溫度Tj的部分負載；COPPL(Tj)指產品在室外溫度Tj下的能效比COP；elbu(Tj)指輔助電加熱的能力，當產品在室外溫度Tj下的熱泵制熱量滿足不了其對應的部分負載時，需要補充電加熱，電加熱的COP認為是1。

3.3 影響空調季節能效的因素分析

通過上文對季節能效評估方法的介紹可以看出，以下三個因素對空調季節能效的影響較大：

（1）低功率模式的功率值

空調產品在四種低功率模式下的功率越小，對提高季節能效就越有利。所以，制造商要注意降低四種低功率模式的功率。

（2）空調在各溫度段的能效比

對于制冷模式而言很簡單，提升各工況下的能效比可以提高季節能效。

對于制熱模式，要考慮加強產品在低溫下的制熱能力和能效比，因為，如果制熱能力不滿足該溫度下制熱負載的要求，則默認不足的部分由電加熱來補充。電加熱的能效比默認為1，這樣會降低空調的季節能效。而在環境溫度高于等價溫度Tbiv時，制熱能力往往超出了制熱部分負載的需求，有些浪費。所以，需要更加關注于提高能效比。圖1給出了制熱能力，制熱部分負載和等價溫度的關系。

表4 制冷和制熱季節溫度段

當空調產品的制冷(制熱)能力和制冷(制熱)負載剛好匹配時，季節能效比會最高。由此可見，可以通過調節壓縮機頻率而獲得相應的制冷(制熱)能力的變頻空調容易獲得較理想的空調季節能效值。而對定頻空調而言，因為往往不得不在計算中引入下降系數Cd，從而導致季節能效值不理想。

表5 不同類型空調在各模式下分配的小時數

表6 制冷季節能效測試和計算結果

表7 制熱季節能效測試和計算結果

（3）空調在各模式下和各溫度段下被分配的小時數

這個因素是歐盟基于歐盟的季節類型、建筑物情況和人們的使用習慣而確定的。例如，制熱季節類型中，歐盟不同區域由于氣候的不同，可以分為較熱，平均和較冷三種類型。建筑物則考慮了家用住宅、小型辦公樓和小型商鋪三種類型。人們的使用習慣，則包括人們在三種建筑物中的時間、在建筑物中時所設置的溫度和不在時所設置的溫度等因素。在文獻[6]中，歐盟對這些因素做出了分析和說明。在歐盟ErP法規中，空調在四種季節下各溫度段分配的小時數見表4， 各模式下的小時數見表5。

4 空調季節能效的計算案例

對某品牌的一臺變頻空調進行了測試和季節能效的計算，該空調是單分體變頻式冷暖空調，制熱是按平均季節，沒有壓縮減曲軸加熱帶。測試時，對壓縮減頻率進行鎖頻操作。如果不能調節制冷量/制熱量到部分負載的±10%范圍之內，則可能需要用到效率降低系數Cd, 本文采用Cd的默認值0.25進行計算。具體的測試和計算結果如下：

4.1 SEER的計算結果

制冷設計負載為3.2kW, SEER的計算結果見表6。

4.2 SCOP的計算結果

制熱的設計負載為3.35kW，等價溫度Tbiv為-7°C，SCOP的計算結果見表7。

5 對家用空調制造商的建議

（1） 研發變頻空調。由于定頻空調不能隨著環境溫度的變化而相應調節其制冷制熱能力，所以，在計算空調季節能效時往往需要考慮到效率降低系數，因此，定頻空調的季節能效值一般都比較低，未來將逐步被淘汰。這也是歐盟制定法規的初衷。

（2）努力提高變頻空調的低溫(負溫)制熱能力和能效。

[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