1、中国 APF 标准中低温制热的影响 王硕渊 （上海日立电器有限公司，上海 201206） 摘要 变频空调的 APF 评价方法兼顾了空调器的制冷、制热性能，由于中国空调使用习惯的原因，低温制热在 APF 评价中所占权重较大。 本文 结合案例分析了低温制热性能对中国 APF 标准的影响 。 关键词 APF，变频空调 The influence of APF by the performance of lower temperature heating Wang Shuoyuan (Shanghai Hitachi Electrical Appliances Co., Ltd, Shanghai 2
2、01206, China) ABSTRACT The method of APF for inverter air-conditioner takes cooling and heating into account. Because of the custom of Chinese, the ratio of lower temperature in APF is high. In this article, we use a sample to analyses the influence of APF by the results of automatic defrost. KEY WO
3、RDSAPF， air-conditioner 1. 前言 2013 年 6 月 9 日，中国正式发布了 GB21455-2013 转速可控型房间空气调节器能效限定值及能效等级 ，将于 2013 年 10 月 1 日起正式实施。今后，国内销售的变频空调将采用 APF 的评价方法。 与目前仅考虑制冷性能的 SEER 评价方法相比， APF 采用了兼顾制冷与制热性能的评价方法，更加客观的反应变频空调器的效率。 由于中国的使用习惯，空调在低温环境的性能受到特别的关注，在 APF 评价标准中，低温制热对于空调器 APF 值具有较大的影响。提高低温制热 性能，从而提高 APF 值是目前各空调器厂家研究的
4、重要课题之一。 2. APF 计算方法简介 根据 GBT7725房间空调调节器的规定，通过测定空调器的 5 个工况（中间制冷、额定制冷、中间制热、额定制热、低温制热）性能来计算空调的 APF 值。令，各工况点性能如下表 2-1 所示： 表 2-1：变频空调各工况测试性能 测试工况 能力（ W） 功率（ W） 中间制冷 Qhaf（ 35） Phaf（ 35） 额定制冷 Qful（ 35） Pful（ 35） 中间制热 Qhaf（ 7） Phaf（ 7） 额定制热 Qful（ 7） Pful（ 7） 低温制热 Qext,f（ 2） Pext,f（ 2） 根据 GBT7725，规定了建筑物的 4 点
5、负荷 （如下表 2-2 所示） ，并根据 4 点负荷确定了 不同环境温度下，建筑物的负荷。 表 2-2：建筑物负荷 环境温度 建筑物负荷（ W） 35 Qful（ 35） 23与 35的负荷连线23 0 即为建筑物的热负荷 17 0 0与 17的负荷连线即为建筑物的冷负荷 0 1.25 0.82 Qful（ 35） APF 的计算如下图 2-1 所示： -7 -2 3 8 13 18 23 28 33 38环境温度（）能力/负荷（W）020406080100120时间（hr）使用时间建筑物负荷额定制冷中间制冷额定制热中间制热低温制热Qful（35）Qhaf（35）Qhaf（7）Qful（7）1
6、.250.82Qful（35）Qext,f（2）tb tctf tg tqABCD E FG图 2-1： APF 计算方法 tf：低温制热能力与房间冷负荷相等时的环境温度； tg：额定制热能力与房间冷负荷相等时的环境温度； tq：中间制热能力与房间冷负荷相等时的环境温度； tb：中间制冷能力与房间热负荷相等时的环境温度； tc：额定制冷能力与房间热负荷相等时的环境温度； 通过测试空调的 5 个工况性能后，计算出每个环境温度下 的能力和功率，每一温度下建筑物负荷与时间的乘积之和即为总能力，每一温度下消耗功率与时间的乘积之和即为总功率，总功率与总能力的比值，即为空调器的 APF，如下所示： 式中
7、： CSTL 全年制冷总负荷； HSTL 全年制热总负荷； CSTE 全年空调制冷消耗总功率； HSTE 全年空调制热消耗总功率 ； H ST EC ST E H ST LC ST LAPF 3. 低温制热对于空调 APF 的影响 但是，从图 2-1 可以看出，当环境温度低于 tf 时，空调器的制热量不能满足房间冷负荷的要求，根据中国APF 计算方法，此时，将以电加热的形式补充制热量不足部分。令 ： PRH 表示电加热，则有： 式中： Q(a,b) 温度 a、 b 之间，空调累计制冷（热）量； P(a,b) 温度 a、 b 之间，空调累计消耗功率。 所以，低温制热性能对于 APF 的影响主要有
8、 5 个方面， PRH， Q(-7,tf)， Q(tf,tg)， P(-7,tf)， P(tf,tg)。 从中我们可以发现，由于电加热的效率按 1.0 计算，如果这部分比例大，将严重影响 APF 的性能，而 PRH的大小，由 tf 决定。 由于建筑物的冷负荷由空调额定制冷量决定，所以，我们可以定义下来参数： 低温制热量比例：)35( )2(,Qful fQexty 则有：06.002.0 96.0025.1 y ytf如果要使空调的制热能力能够完全满足房间冷负荷，即消除电加热的影响， 必须使 tf -6， 则根据上式可以得出 y1.649，即在空调匹配时， )35(649.1)2(, Q fu
9、 lfQ ext 。 从中国目前空调器的水平来看，几乎没有空调器能够达到着一水平，所以在中国 APF 标准中，电加热的影响是不可忽略的，我们只能尽可能提高空调器低温制热能力，来降低电加热的影响。 但是，空调制热能力的提高，必然会导致输入功率的增加，即 APF 计算式中， P(-7,tf)和 P(tf,tg)增加，所以，我们可以根据不同的低温制热能力和低温制热功率，画出一条等 AFP 曲线，利用等 APF 曲线判断 APF是否 达到最优，下文将结合实际案例进行具体分析 。 4. 案例分析 以国内某款 35 空调为例，其 5 个工况的匹配数据及 APF 计算值如下表 4-1 所示： 表 4-1：某
10、款变频空调性能测试结果 能力 (W) 入力 (W) EER/COP APF 中间制冷 1760 352.9 4.987 3.81 额定制冷 3364.3 957.6 3.513 中间制热 2182.6 562.1 3.883 额定制热 4454.1 1443.5 3.086 低温制热 3673 1558.8 2.356 )38,(),(),23()17,(),(),(),6( )38,(),(),23()17,(),(),(),6( tcPtctbPtbPtqPtqtgPtgtfPtfPP tcQtctbQtbQtqQtqtgQtgtfQtfQPAPF RHRH 通过调整低温制热量及低温功率，
11、可以画出三组等 APF 曲线，如下图 4-1 所示： 34003600380040001200 1700 2200低温功率（W ）低温热量（W）A PF = 3 .8 1 0A PF = 3 .8 5 6A PF = 3 .7 6 5C O P= 2 .3 5 6图 4-1：空调等 APF 曲线 同时可以画出低温制热 COP 与 APF 曲线的关系，如下图 -2 所示： 1 .72 .12 .52 .93400 3600 3800 4000低温热量（W ）低温COP（W/W）A PF = 3 .8 1 0A PF = 3 .8 5 6A PF = 3 .7 6 5图 4-2：低温制热 COP
12、与 APF 关系 从图 4-1 中可以看出，相同低温功率时，低温制热量越高， APF 值越高；相同低温制热量时，低温制热功率越低， APF 值越低。 从图 4-2 中可以看出，达到同样的 APF 值，随着低温制热量的提高，低温制热的 COP可以降低，这与空调匹配的实际情况是一致的。 所以，我们可以调整匹配，提高低温制热的制热量，当制热功率的增加量超过等 APF 曲线中功率的增加量，说明低温制热性能达到了最佳状 态，此时可以获得最佳的 APF 值。 图 4-1 中等 COP 曲线与等 APF 曲线的夹角，近似反映了可调整的空间，夹角越大，可调整空间越大，夹角越小，可调整空间越小。 通过以上分析，
13、我们调整了该款空调低温制热的匹配参数，最后结果如下表 4-2 所示： 表 4-2：某款变频空调低温制热匹配优化后结果 能力 (W) 入力 (W) EER/COP APF 中间制冷 1760 352.9 4.987 3.825（ +0.4%） 额定制冷 3364.3 957.6 3.513 中间制热 2182.6 562.1 3.883 额 定制热 4454.1 1443.5 3.086 低温制热 3910（ +6.5%） 1755 2.228（ -5.4%） 从优化结果来看，低温制热量提高了 6.5%，虽然低温制热 COP 下降了 5.4%，但是 APF 提高了 0.4%。 5. 结论 1. 低温制热性能对于空调 APF 值有较大影响，不仅低温制热功率影响 APF 值，低温制热量也影响 APF 值。 2. 低温制热在匹配过程中，存在一最佳值，使 APF 效果达到最佳。 参考资料： 1 中国国家标准： GB7725房间空气调节器 2 中国国家标准： GB21455转速可控型 房间空气调节器能效限定值及能源效率等级
