空氣源熱泵領(lǐng)域中常見(jiàn)專業(yè)名詞釋義及其計(jì)算

  問(wèn)題提出：近幾年來(lái)在空氣源熱泵招投標(biāo)文件中、暖通方案設(shè)計(jì)、擴(kuò)初設(shè)計(jì)審核、施工圖設(shè)計(jì)審核、工程招投標(biāo)、現(xiàn)場(chǎng)施工配合、調(diào)試驗(yàn)收過(guò)程中經(jīng)常可以看到COP、EER、IPLV、NPLV、SEER英文縮寫(xiě)簡(jiǎn)稱，特別在《全國(guó)勘察設(shè)計(jì)注冊(cè)公用設(shè)備工程師暖通空調(diào)專業(yè)考試標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范匯編》中更是多次出現(xiàn)。為什么我們提出的這幾個(gè)名詞讓人如此糾結(jié)?這幾個(gè)名詞在業(yè)界的解釋敘述如下：

  一、什么是COP、EER

  這是制冷界耳熟能詳?shù)膬蓚�(gè)名詞，網(wǎng)上流傳的版本很多，國(guó)標(biāo)也存在分歧。那么EER與COP到底是什么?他們有什么區(qū)別與聯(lián)系呢?首先我們看看GB/T 7725-2004對(duì)EER與COP的定義。

  EER：在額定工況和規(guī)定條件下，空調(diào)器進(jìn)行制冷運(yùn)行時(shí)，制冷量與有效輸入功率之比，其值用W/W表示。

  COP：在額定工況(高溫)和規(guī)定條件下，空調(diào)器進(jìn)行熱泵制熱運(yùn)行時(shí)，制熱量與有效輸入功率之比，其值用W/W表示。

  為了避免混淆，GB/T 7725-2004特別說(shuō)明了空調(diào)器有效輸入功率是指壓縮機(jī)、控制器、兩器風(fēng)機(jī)等整機(jī)輸入功率。有人認(rèn)為EER是制冷量與壓縮機(jī)軸功率之比，COP是制冷量與壓縮機(jī)輸入功率之比，顯然是錯(cuò)的。顧名思義，空調(diào)器是指整機(jī)，如果要表達(dá)空調(diào)壓縮機(jī)的能效，在EER前面一定得加上“空調(diào)壓縮機(jī)”這幾個(gè)字。

  從字面上看，EER就是能效比，也就是能源與其所產(chǎn)生的效能的比例，用于制冷或制熱都無(wú)不可。實(shí)際情況則比較復(fù)雜，空調(diào)器制熱時(shí)產(chǎn)生的熱量并不等同于空調(diào)器效能。準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)，空調(diào)器制熱量應(yīng)該是空調(diào)器產(chǎn)生的效能與空調(diào)壓縮機(jī)輸入功率之和。如果簡(jiǎn)單地將二者等同，在一定條件下，空調(diào)器制熱循環(huán)能效將超過(guò)理想能效——逆卡諾循環(huán)能效。這確實(shí)是個(gè)令人非常糾結(jié)的問(wèn)題，需要好好梳理一下才能消化。

  (一)性能系數(shù)COP

  為了衡量制冷壓縮機(jī)在制冷或制熱方面的熱力經(jīng)濟(jì)性，常采用性能系數(shù)COP這個(gè)指標(biāo)。

  1、制冷性能系數(shù)

  開(kāi)啟式制冷壓縮機(jī)的制冷性能系數(shù)COP是指在某一工況下，制冷壓縮機(jī)的制冷量與同一工況下制冷壓縮機(jī)軸功率Pe的比值。封閉式制冷壓縮機(jī)的制冷性能系數(shù)COP是指在某一工況下，制冷壓縮機(jī)的制冷量與同一工況下制冷壓縮機(jī)電機(jī)的輸入功率Pin的比值。

  2、制熱性能系數(shù)

  開(kāi)啟式制冷壓縮機(jī)在熱泵循環(huán)中工作時(shí)，其制熱性能系數(shù)COP是指在某一工況下，壓縮機(jī)的制熱量與同一工況下壓縮機(jī)軸功率的比值。封閉式制冷壓縮機(jī)在熱泵循環(huán)中工作時(shí)，其制熱性能系數(shù)COP是指在某一工況下，壓縮機(jī)的制熱量與同一工況下壓縮機(jī)電機(jī)的輸入功率的比值。其單位為(W/W)或(kW/kW)。

  (二)EER(空調(diào)、采暖設(shè)備的能效)

  EER是指在額定(名義)工況下，空調(diào)、采暖設(shè)備提供的冷量或熱量與設(shè)備本身所消耗的能量之比。此定義可詳見(jiàn)《全國(guó)勘察設(shè)計(jì)注冊(cè)公用設(shè)備工程師暖通空調(diào)專業(yè)考試標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范匯編》第482頁(yè)JGJ 134-2001的術(shù)語(yǔ)部分，亦可參閱中國(guó)建工出版社趙榮義等編著的《高等學(xué)校推薦教材空氣調(diào)節(jié)》(第三版)第148頁(yè)相關(guān)內(nèi)容。

  個(gè)人認(rèn)為，EER主要表征了局部空調(diào)機(jī)組(含空氣源、水源、地源等整體式、分體式空調(diào)機(jī)組)的性能參數(shù)，其一個(gè)較突出的特點(diǎn)是僅適合于電動(dòng)壓縮式(蒸氣壓縮式)制冷或熱泵空調(diào)機(jī)組。而COP性能參數(shù)值的適用范圍則更加廣泛，除了一般的電動(dòng)壓縮式制冷或熱泵空調(diào)機(jī)組(制冷壓縮機(jī))外，亦適合于吸收式制冷機(jī)組。

  下面是在論壇上看來(lái)的：其實(shí)COP與EER本質(zhì)上是一樣的，區(qū)別在于COP當(dāng)中制熱量的計(jì)量單位是BTU，而COP當(dāng)中制熱量的計(jì)量單位是W，因此它們之間存在3.41的倍數(shù)換算關(guān)系，一般COP在3左右，而EER在10左右。但是想起曾經(jīng)在空調(diào)國(guó)標(biāo)當(dāng)中看過(guò)制冷時(shí)用COP，制熱時(shí)用EER，似乎兩者是有區(qū)別的。而在大學(xué)時(shí)的理解是EER表征范圍比COP更廣，COP是制冷系數(shù)僅在表征制冷時(shí)用，而EER作為能效比在制冷和制熱時(shí)都可以用。究竟哪一種理解對(duì)?

  2004版新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 19576《單元式空氣調(diào)節(jié)機(jī)能效限定值及能源效率等級(jí)》和GB 19577《冷水機(jī)組能效限定值及能源效率等級(jí)》對(duì)COP和EER的表述如下：

  1、能效比(EER)

  在額定工況和規(guī)定條件下，空調(diào)器進(jìn)行制冷運(yùn)行時(shí)，制冷量與有效輸入功率之比，其值用W/W表示。

  2、性能系數(shù)(COP)

  在額定工況(高溫)和規(guī)定條件下，空調(diào)器進(jìn)行熱泵制熱運(yùn)行時(shí)，制熱量與有效輸入功率之比，其值用W/W表示。

  注：有效輸入功率指在單位時(shí)間內(nèi)輸入空調(diào)器內(nèi)的平均電功率。其中包括：

  ①壓縮機(jī)運(yùn)行的輸入功率和除霜輸入功率(不用于除霜的輔助電加熱裝置除外);

  ②所有控制和安全裝置的輸入功率;

  ③熱交換傳精裝置的輸入功率(風(fēng)扇、泵等)。

  二、什么是IPLV

  IPLV(integrated part load value)綜合部分負(fù)荷性能系數(shù)是用一個(gè)單一數(shù)值表示空氣調(diào)節(jié)用冷水機(jī)組的部分負(fù)荷效率指標(biāo)，它是IPLV工況下機(jī)組部分負(fù)荷的性能系數(shù)值，按照機(jī)組在各種負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)間的加權(quán)因素，通過(guò)IPLV公式得到的數(shù)值。

  IPLV值這個(gè)概念非常簡(jiǎn)單，就是將不同運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷下的COP值(或EER值)進(jìn)行了一次權(quán)重平均計(jì)算，計(jì)算公式：

  IPLV=2.3%×A+41.5%×B+46.1%×C+10.1%×D

  A是100%運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的COP值或EER值;B是75%運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的COP值或EER值;C是50%運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的COP值或EER值;D是25%運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的COP值或EER值。可以看出，空調(diào)的IPLV值，更加逼近其實(shí)際工作中的平均能效比。

  三、什么是NPLV

  科學(xué)評(píng)估一臺(tái)機(jī)組的運(yùn)行費(fèi)用既要考慮滿負(fù)荷的效率，更要考慮部分負(fù)荷效率。事實(shí)上，機(jī)組運(yùn)行在滿負(fù)荷的時(shí)間不到2%，98%的時(shí)間運(yùn)行在部分負(fù)荷。美國(guó)制冷空調(diào)學(xué)會(huì)(ARI)為此經(jīng)過(guò)大量研究，提出了一種為人們廣泛接受的科學(xué)評(píng)估方法，即機(jī)組綜合部分負(fù)荷性能指標(biāo)(NPLV)來(lái)全面評(píng)價(jià)一臺(tái)機(jī)組的綜合效率。

  NPLV綜合考慮機(jī)組在100%、75%、50%和25%不同負(fù)荷點(diǎn)的性能，并根據(jù)實(shí)際運(yùn)行對(duì)不同點(diǎn)確定權(quán)重，來(lái)綜合評(píng)估機(jī)組的效率水平。中國(guó)最新頒布的公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)也包含了此綜合部分負(fù)荷效率指標(biāo)。按此方法計(jì)算運(yùn)行費(fèi)用更科學(xué)，也更接近實(shí)際情況。NPLV全稱為綜合部分負(fù)荷性能，根據(jù)美國(guó)制冷空調(diào)學(xué)會(huì)ARI 550/590標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)對(duì)100%、75%、50%和25%四個(gè)部分負(fù)荷性能點(diǎn)加權(quán)計(jì)算得出。NPLV計(jì)算公式：

  NPLV=0.01×A+0.42×B+0.45×C+0.12×D

  其中A、B、C、D分別代表機(jī)組在100%、75%、50%和25%四個(gè)點(diǎn)的COP值。

  工況規(guī)定不一樣時(shí)，具體對(duì)比見(jiàn)表1和表2：

  表1 IPLV和NPLV對(duì)比1

  注解：

  1、冷卻水進(jìn)水溫度隨負(fù)荷百分比成線性關(guān)系;

  2、一般計(jì)算取100%、75%、50%、25%四個(gè)負(fù)載下的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算;

  3、IPLV下的不同負(fù)荷冷卻水進(jìn)水溫度=0.145×(負(fù)荷百分?jǐn)?shù))+15.5。

  表2 IPLV和NPLV對(duì)比2

  四、什么是SEER

  SEER(seasonal energy efficiency ratio)：季節(jié)能效比，定義：在正常供冷期間，空調(diào)器在特定地區(qū)的總制冷量與總耗電量之比�？紤]了穩(wěn)態(tài)效率，也考慮了變化的環(huán)境和開(kāi)關(guān)損失因素，是一個(gè)較為合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)。引用自：為了推動(dòng)變頻空調(diào)器的發(fā)展，發(fā)達(dá)國(guó)家制定了新的標(biāo)準(zhǔn)——季節(jié)能效比SEER作為空調(diào)器的效率標(biāo)準(zhǔn)，以美國(guó)和日本為代表。較易混淆的詞：COP、EER、IPLV(變頻);COP=制冷量/壓縮機(jī)電功率;EER=制冷量/空調(diào)系統(tǒng)總電功率;IPLV=制冷量/變頻空調(diào)壓縮機(jī)(50～220Hz加權(quán)計(jì)算，具體見(jiàn)表3)。

  表3 50～220Hz加權(quán)計(jì)算

  SEER定義和EER的定義完全不同，其測(cè)算方式也有差異。對(duì)于EER的測(cè)算，空調(diào)的能力和能效只要通過(guò)一個(gè)工況測(cè)試就可以完全獲得。而對(duì)于SEER的測(cè)算，由于測(cè)算過(guò)程中需要考慮系統(tǒng)開(kāi)/關(guān)循環(huán)損失和累加能源消耗量的影響，因此空調(diào)的能力和能效需要通過(guò)四個(gè)工況測(cè)試并通過(guò)一系列的加權(quán)計(jì)算才可以獲得最終結(jié)果。