多聯機空調系統性能現場檢測與評估研究

郭新想 于等春 李增林

(1.啟迪設計集團股份有限公司，江蘇 蘇州 215000； 2.蘇州中正工程檢測有限公司，江蘇 蘇州 215000)

多聯機空調系統由于性能高，控制靈活等優勢，大量大型公共建筑在規劃建設過程中即引入多聯機空調系統設計，大幅改善了人類的辦公、生活環境。近年來，隨著原有系統設備的老化和空調設備技術的不斷革新，大型公共建筑中央空調冷熱源系統改造升級工作逐漸成為物業運維工作的重要組成部分。對中央空調冷熱源系統運行現狀開展客觀、準確的性能檢測分析，業已成為一項確定改造項目立項、確保安全節能運維必不可少的工作。

多聯機空調系統的現場安裝、調控及運行環境與實驗室有較大差異，故不能用實驗室的測試結果表征設備的實際運行性能。因此，只有通過現場性能測試才能明確多聯機的實際運行性能。

空氣—水型熱泵通常采用水側量熱計法進行現場測量，即直接測量產品的耗電量，并通過用戶側冷熱水的溫差和流量測量其制冷(熱)量，該方法原理簡單，可操作性強。但對于多聯機空調系統，在實際測量時多采用室內或室外側空氣焓差法，本文將探索多聯機空調現場測試方法，并對蘇州地區的一套多聯機空調系統進行現場檢測，根據檢測結果評估空調系統的實際運行性能。

1 測試原理

圖1為多聯機空調系統運行原理，性能現場檢測的核心在于獲得機組的制冷(熱)量和輸入能耗。輸入能耗可以通過電能表直接測量、電能質量分析儀或鉗形電流表間接測量。制冷(熱)量可以通過室內機換熱量、室外機換熱量采用空氣焓差法測量：現場測試室內機和室外機送回風的干球溫度、濕球溫度和循環風量，同步測試空調機組的運行電流、電壓和功率因數，通過制冷量或制熱量和輸入功率，計算出性能系數。

1)室內機換熱量。設定溫度運行工況下，分別對室內機組的運行風量、空氣進出口焓值進行測量，通過式(1)計算室內機制冷量。

(1)

其中，Qc為室內機制冷量，kW；Houtc為室內機送風口空氣焓值，kJ/kg;Hinc為室內機回風口空氣焓值，kJ/kg;Lc為室內機循環風量，m3/h；ρ1為室內機回風口處空氣密度，kg/m3。

2)室外機換熱量。利用風量罩對室外機各個壓縮機排風量進行測試，利用溫濕度傳感器測定外機進風、排風溫濕度，通過式(2)計算室外機釋熱量。

(2)

其中，Qe為室外機釋熱量，kW；Houte為室外機排風口空氣焓值，kJ/kg；Hine為室外機進風口空氣焓值，kJ/kg；Le為室外機循環風量，m3/h；ρ2為室外機排風口處空氣密度，kg/m3。

3)機組輸入功率。同步測試空調機組的運行電流、電壓和功率因數，通過式(3)計算機組輸入功率。

P=φUI

(3)

其中，P為機組輸入功率，kW；U為電壓，V；I為電流,A；φ為功率因數。

根據能量守恒定律，冷凝熱、制冷量和機組輸入功率滿足式(4)，根據該關系式驗證制冷量、功耗和散熱量的正確性。

Qe=Qc+P

(4)

2 測試對象

蘇州某辦公大樓于2009年建成投入使用，空調系統形式為多聯機變頻系統。測試對象選擇一臺型號為RZP350PY1的雙壓縮機的多聯機空調系統，連接兩臺室內機。室外機放置于2層屋面，室內機放置于1層會議室。測試時間選擇8月初室外平均氣溫高的天氣進行。測試前，室外機和室內機開機并穩定運行1 h以上，測試期間，室外平均溫度37.5 ℃，室內溫度25 ℃。

3 測試過程

3.1 室內側換熱量

溫濕度測試：室內機形式為四面出風嵌入式，四周為條形送風口，中間為百葉回風口。測試前采用紅外熱成像儀探索風口溫度分布規律。從圖2可知，回風口溫度范圍為22.9 ℃～24.9 ℃，送風口溫度范圍為12.8 ℃～16.5 ℃，測點的布置位置對檢測結果影響較大，本次檢測分別在回風口和送風口的中點和端點設置溫濕度自記儀(見圖3)。

圖4與圖5為采用溫濕度自記儀在10 min的測試時段內送回風口的溫濕度數據變化，中點和端點的溫度偏差在5 ℃，相對濕度偏差在5.9%。在室內溫度穩定后，測試時段內溫濕度的變化較小，溫度偏差在1.0 ℃左右，相對濕度在4%左右。

選擇測試時段內的中點和端點的平均值作為室內機送風和回風的溫濕度值。

風量測試：空調風口出的氣流比較復雜，相對于風口風速法，風量罩能迅速準確的測量風口的平均通風量。本次測試采用風量罩(見圖6)，在測試時段內測得室內機的回風口風量為805 m3/h。

制冷量計算：根據送回風空氣焓差和循環風量，計算測試室內機的制冷量為5.16 kW，見表1。

表1 測試室內機制冷量計算表

3.2 室外側換熱量

溫濕度測試：分別在室外機的進風口和排風口的中點和端點設置溫濕度自記儀。因檢測環境于室外，探頭盡量布置在遮陰處避免陽光直曬，同時采用鋁箔包住探頭。

從表2可知，測試時段內進風口溫度的變化較小，近似于室外空氣溫度，排風口溫度波動較大，溫度變化范圍為43.0 ℃～49.2 ℃。選擇測試時段內的平均值作為室內機送風和回風的溫濕度值。空調室外機風量與溫濕度測試現場圖見圖7。

表2 室外機進排風口溫濕度測試數據

風量測試：本次測試采用風量罩，在測試時段內測得室外機的排風口的風量為1 650 m3/h。

冷凝量計算：根據送進排風空氣焓差和循環風量，計算測試室外機的冷凝量為6.04 kW，見表3。

表3 測試室外機冷凝量計算表

3.3 機組輸入功率

采用鉗形電流表測試室外機三相輸入電流，選擇測試時段內的平均值8.94 A作為機組電流值，在穩定情況下，電壓為220 V，功率因數0.75，見表4。

表4 室外機輸入電流測試數據 A

4 測試結果及評估

表5 測試結果

根據JGJ 174—2010多聯機空調系統工程技術規范中對多聯機性能參數的規定：名義制冷量大于8.4 kW的多聯機的制冷綜合性能系數的最低值應為3.10。另根據大金空調RZP350PY額定制冷工況下性能系數為3.24，本次測試對象的COP為2.33，低于標準要求值，機組投入運行10年以上，空調性能有所下降。

5 結語

空氣焓差法主要用于空氣—空氣型熱泵的現場測試，其主要優點是需要測試的參數較少，但在實際測試中存在的問題是風量以及進、出風截面的溫濕度測試精度難以保障。其主要原因是：換熱器進、出風截面特別是出風截面的溫濕度和風速分布極不均勻。

由于采用了風量罩，避免了測試過程中漏風、漏熱的問題，風量測試的準確度較高，且采用多組溫濕度測點，減小了因溫濕度不均勻帶來的誤差，因此該方法的準確性較高。

室內焓差法和室外焓差法測試出的制冷量存在偏差，可以用于互相校核測試數據，在偏差允許范圍內，采用室內焓差法測試的制冷量作為計算依據。

輸入功率的測試在條件允許情況下，采用電能表或電能質量分析儀，可以獲得完整的輸入功率或電流、電壓和功率因數數值，僅采用電流表，輸入功率存在偏差。

空氣焓差法可以作為多聯機空調性能的現場檢測評估的方法，其測試數值可以作為評估空調實際性能的基本判定依據。