为降低户用中央空调机组的能耗并缓解其使用引发的环境问题,中国于2007年修订了GB/T18430.2-2001《蒸汽压缩循环冷水(热泵)机组户用和类似用途的冷水(热泵)机组》国家标准,实现与世界领先水平的美国标准接轨。目前,该标准已完成修订并报批国家标准化管理委员会,有望在2008年正式出台。
户用和类似用途机组属组单元,其部分负荷考核评价参考美国标准ARI550/590按IPLV进行考核。
此外,由于GB/T18430.2-2001对性能系数的规定已经与GB19577-2004《冷水机组能源效率限定值及能效等级》中规定最低能效值2.40矛盾,所以本次标准修订着重对产品的制冷性能系数进行了修改,见表1。考虑到小于50kW机组冷量分布本身比较狭窄,故性能系数的要求不做冷量区间划分,满负荷性能系数(COP)对应GB19577标准IPLV数据限定值,并满足能效最低要求。
GB/T18430.2-2001名义工况的温度条件规定蒸发器冷凝器的进出水温度不尽合理,改为规定蒸发器的出水温度和水流量、冷凝器的进水温度和水流量更接近实际的运用,同时也给制造厂商的试验带来极大的方便。
修订标准对机组在制冷和热泵制热名义工况下做试验时的性能要求作了调整。名义工况性能系数COP应符合表1的要求,并应不低于明示值的92%(当机组明示值的92%高于表1规定值时);而带有电加热的热泵(或非热泵)制热机组的电加热消耗功率应满足机组名义电加热消耗电功率的90%~105%;机组消耗总电功率不应大于机组名义消耗电功率的110%(热泵制热消耗总电功率不包括辅助电加热消耗功率)。
针对目前市场上分体户用中央空调的广泛使用,标准增加了分体机的归类和相关噪声和连接管要求。修订标准对机组的噪声提出了较严格的要求。修订标准规定,在标称电压和额定频率以及接近制冷名义工况下,带循环水泵的机组,水泵应在接近铭牌标明的流量和扬程条件下进行运转时,测量机组的噪声,机组平均表面声压级应符合表2要求,并不高于机组明示值+2dB(A)(当机组明示值+2dB(A)小于表2规定值时)。
综合考虑参照美国ARI550/590和国内GB18430.1修订版,对考核工况作相应调整;机组在表3规定的温度/流量条件下应能正常工作。
GB/T18430.2-2001规定要求机组应在接近名义制冷或制热工况的条件下连续运行,并测量机组的各种参数,增加厂家运转试验成本。所以修订标准提出,只要求机组进行运转试验,检查机组运行是不是正常即可。
机组变工况性能温度条件如表4所示。机组按下表规定的某一条件变更时,其他条件按名义工况时的流量和温度条件做试验,测定其制冷量、制热量以及对应的消耗总电功率。
在最初融霜结束后的连续运行中,融霜所需时间总和不应超过运行周期时间的20%;两个以上独立制冷循环的机组,各自循环融霜时间的总和不应超过各独立循环总运转时间的20%(如共用一个翅片式换热器,则融霜时间总和不超过循环总运转时间的20%)。
取消原标准中的制冷系统安全,机械安全,电气安全三部分内容,而改为要求符合最新制定的国家标准《蒸汽压缩循环冷水(热泵)机组安全要求》,要求更全更严格。
修订后的国家标准为各户用机组制造厂家提供了检验产品性能的尺码,同时也为用户选购机组、评价机组的能力提供了参考。适应中国“节能优先”的能源战略和环保的发展。
户用中央空调一般根据峰值负荷设计系统容量,但事实上系统却常常工作在部分负荷状态下,定频单机头机组就需要依靠启停控制来进行容量调节,这种间歇调节的能量消耗大于连续运行系统。因为,一方面由于启停后,系统压力很快平衡,这样在启动阶段一方面要重新建立运行冷凝压力;另一方面要克服换热热阻,需要数分钟的时间才可以做到稳态制冷运行,但系统的耗功却比稳态时大而能力却小于稳态时。这种与外界负荷不匹配的变工况调节方式,使系统的部分负荷性能低下,造成启停损失。
在室内侧,制冷负荷会随着房间冷负荷而变化;在室外侧,同时随着环境温湿度的变化,空调机组的冷凝温度经常随即改变,这样的线℃环境和温度作为能效比测试的工况点就存在着明显的不合理,如果用时间积分来衡量压缩机运行时环境和温度的累积,不难发现空调机组大部分运行时间都偏离了35℃环境和温度这一标准工况点。据统计,在制冷季节中,只有少于5%的时间,室外环境和温度高于35℃,而有75%的时间低于28℃。同时,传统能效比测试方法也没有考虑到压缩机启停造成的系统损失。因此就产生考核空调机组能耗的新项目——部分符合性能系数。针对目前这样的情况,各个空调厂家均加大了节能产品的开发力度,出现了变频空调、定频加变频空调、双定频压缩机空调、数码涡旋空调等在部分负荷时节能性比较突出的产品。
江森自控在美国推出首款采用R-454B制冷剂的风冷涡旋式冷水机,以及首款采用R-1234ze制冷剂的变速螺杆式冷水机。
全空气系统中,冬季室外温度过低的时间,利用冷却塔给内区直接供冷的空调方式不易实现。此时,可以将室外冷空气作为冷源,用乙二醇溶液作载冷剂,将室外的自然冷源引入室内给内区供冷。需要给外区供热而给内区供冷时,关闭冷水机组,仍然用锅炉或城市热水作为热源给外区供热。
在冷水机组运行中,蒸发温度、蒸发压力与冷水带入蒸发器的热量有密切关系。