房间空调器长期使用后能效指标影响因素的定性分析

房间空调器长期使用后能效指标影响因素的定性分析

房庆钰

乐金电子（中国）有限公司北京市朝阳区100022

摘要：目前，我国家用空调器的节能判定主要依据能效标准GB12021.3《房间空气调节器能效限定值及能效等级》、GB21455《转速可控型房间空气调节器能效限定值及能效等级》以及测试方法标准GB/T7725《房间空调器》。我国的房间空调器节能评价体系也是基于上述标准及规定的方法进行的，但是上述标准对能效等级的评价方法在测试方法、测试数据评价、测试环境及运转工况存在不足，难以对在自然环境中运转较长一段时间后的空调器产品进行合理有效地节能评价。

关键词：能效指标；影响因素；测试

前言：

近年来，随着我国经济的高速发展和人民生活水平的快速提高，我国空调器的产量和拥有量均出现了快速增长的趋势。国家实施一系列的强制性标准，通过EER、COP、SEER、APF、IPLV等节能评价指标考核空调器的能效水平，并规定市场准入的最低能效限定值以降低全国在用空调的能耗。目前国内大部分相关标准都只是针对新产品在标准规定的工况下的能效及制冷量作为评价标准，然而，空调器一般的设计安全使用寿命为8-10年，空调器在持续使用过程中，整机性能会出现20~25%的衰减，导致在用空调器的实际性能并不能保持在出厂时的状态。房间空调器长效运行性能衰减的快慢，将直接影响用户长期使用该机器的使用能耗。因此，房间空调器在实际运行过程中的能效是空调器持续节能的重要考核指标。然而房间空调器的长效运行性能变化并非是时间的单值函数。其性能衰减往往受到多方面因素的影响，比如使用者的习惯、地理位置、气象条件、空气洁净度、空调器结构设计及材料选择、制冷剂种类等等。

1环境因素

我国地域广阔，气候条件复杂，南北气候类型差异明显，因此不同温区的消费者对空调器产品的使用方式不相同。如：温度较高的南方地区，空调器侧重于房间的制冷，而温度较低的北方地区，空调器往往用于制热以补充供暖的温度不足。另外，不同温区消费者使用空调器产品的时长不同。而GB/T7725-2004仅在其规范性附录E《房间空调器季节性能源消耗效率的计算》给出了以南京地区为统计依据的房间空调器制冷和制热季节需要制冷和制热的各温度发生的时间显然这并不能代表全国不同温区的使用情况。

2积垢因素

在用空调能效的积垢主要分布于房间空调器的冷凝器、压缩机和膨胀阀、蒸发器及配套管道中，产生的原因大致可分为环境、油污两大方面。由于环境导致积垢是指在用空调器室内机、室外机长时间运行在浮尘污染、风沙、雨淋等环境中，空调器的蒸发器、翅片及换热管间逐渐积聚灰垢。而环境积垢会直接导致换热热阻增加，使得室外机换热性能降低。在产生相同制冷量或者制热量时，积垢厚度将直接影响电能的消耗，即直接影响了在用空调器的能效。另外，空调器蒸发器和冷凝器的风扇往往都经过特殊的结构设计以产生强制对流增强换热效果，一旦积聚污垢，风扇叶片送风效果会减弱，这也会影响房间空气调节器整机的性能，造成空调器能效下降。油污积垢主要在空调器的管道系统中产生。目前制冷压缩机首选的制冷剂R600a，R141b或R134a均是粘性液体，尽管在管道系统中设置分离器，但是油气分子极小，在空调器运转时仍会附着在制冷剂管道内壁，致使管径缩小、管道流体阻力增加、油温略微变化等结果。尤其是当空调器的节流部件采用毛细管时，管道油污积垢对压缩机性能造成的影响更加明显，严重时甚至可能堵塞管道。因此，油污积垢会造成压缩机的功耗增加，从而直接影响空调器产品的整体耗电量和性能，影响空调器的能效。

3磨损因素

磨损主要产生在空调器产品的运动部件，常见的磨损有压缩机的磨损和电机的磨损。压缩机磨损包括励磁芯的磨损和压缩机滑动部件的磨损，造成的结果是压缩机效率降低。如在涡旋压缩机中，磨损将导致产生动压的动、静叶片间隙增大，使得动压生成角增大，动压效果减弱，从而降低压缩机性能。此外，磨损还会造成泄漏，也将使压缩机耗能增加。综上，压缩机磨损会导致房间空调器整体性能下降。电机磨损主要是指空调器产品室外机风机在长期运行中的磨损。同样，磨损将造成间隙增大，获得相同输出需要更多的电能输入，电机效率下降，整机性能也会受到影响而下降。

4待机功耗因素

用户使用过程中，空调器并非时刻都保持运转，据调查和文献参考，中国大多数温区的空调器在整个使用过程中较长时间会处于待机状态，且待机时长远超正常运转时长。待机状态是一种低功耗状态，此状态下只有部分重要电器元件工作以维持空调器的基本响应。待机状态不同于关机，待机状态尽管耗电量不多，但是由于空调器长期处于待机状态，仍然会积累大量的电量消耗。假设产品的待机能耗为2W，按年运行时数1569h计算，且在过渡季节保持停机状态的使用条件下，则单台年待机至少2823h，，按我国空调保有量为4.8亿台，空调使用寿命为10年计，使用期的待机功耗高达271亿度电，而这部分电能完全是白白浪费掉的。

5极端工况因素

极端工况包括高温工况、低温工况。在极端工况下运转的空调器，其性能会加速降低，所以对于房间空调器的设计，往往需要考虑极端工况下的使用情形。但按照GB12021.3-2011《房间空气调节器能源效率限定值及节能评价值》要求，其节能评价指标仅采用了标准制冷工况下的能效比，没有考核整个制冷季节的能效性能，更没有对制热性能进行考核，导致设计过程中并没有对极端工况进行良好的控制，只是保证了制冷工况能效比合格。鉴于此，有必要对极端工况下运行的空调器性能进行考察。

6耗材因素

从理论上讲，增加空调器的换热器的换热面积能在一定程度上提高空调的能效比，但是设计中如果过度的增加换热器的换热面积，将会增加原材料的消耗，使空调器的成本增加且造成了不必要的浪费。另外，产品重量及产品尺寸直接影响产品使用原料的用量，还会影响到产品的加工、生产、包装、运输及回收、拆解、资源回收等方方面面。所以空调器产品如果仅仅只是满足了当前能效标准要求限值的指标就称为“节能空调”的话，那么尽管能够降低能耗，但却造成了更大的资源损耗，其实际结果是违背节能初衷的。

结语：

基于对影响空调器长期运行能效指标的因素的定性分析，据此设计相应的测试装置和试验方案，对各影响因素进行了分类试验并进行下一步的定量分析，找出主要影响因素，从而设计空调长期运行能效性能衰减模拟测试方案，并与实际运行空调器的测试结果进行对比，不断修正测试方案，最终获得测试成本相对低廉，测试与分析结果比较符合使用实际的在用空调器长效节能评价测试方法。

参考文献：

[1]鲁亚俊，马最良，邹平华.暖通空调（第二版）[M].中国建筑工业出版社，2007.293-295.

[2]李岩.矢流洁净室气流组织的研究[D].天津：天津大学环境科学与工程学院，2004.

[3]孙一坚.工业通风（第三版）[M].中国建筑工业出版社，1994.12-26