空氣源熱泵領(lǐng)域中常見專業(yè)名詞釋義及其計算

  問題提出：近幾年來在空氣源熱泵招投標(biāo)文件中、暖通方案設(shè)計、擴(kuò)初設(shè)計審核、施工圖設(shè)計審核、工程招投標(biāo)、現(xiàn)場施工配合、調(diào)試驗(yàn)收過程中經(jīng)�？梢钥吹紺OP、EER、IPLV、NPLV、SEER英文縮寫簡稱，特別在《全國勘察設(shè)計注冊公用設(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名詞讓人如此糾結(jié)?這幾個名詞在業(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�名詞，網(wǎng)上流傳的版本很多，國標(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，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，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不可。實(shí)際情況則比較復(fù)雜，空調(diào)器制熱時產(chǎn)生的熱量并不等同于空調(diào)器效能。準(zhǔn)確來說，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)能效將超過理想能效——逆卡諾循環(huán)能效。這確實(shí)是個令人非常糾結(jié)的問題，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這個指標(biāo)。

  1、制冷性能系數(shù)

  開啟式制冷壓縮機(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)

  開啟式制冷壓縮機(jī)在熱泵循環(huán)中工作時，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，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《全國勘察設(shè)計注冊公用設(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JGJ 134-2001的術(shù)語部分，亦可參閱中國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頁相關(guān)內(nèi)容。

  個人認(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)，其一個較突出的特點(diǎn)是僅適合于電動壓縮式(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)中制熱量的計量單位是BTU，而COP當(dāng)中制熱量的計量單位是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)國標(biāo)當(dāng)中看過制冷時用COP，制熱時用EER，似乎兩者是有區(qū)別的。而在大學(xué)時的理解是EER表征范圍比COP更廣，COP是制冷系數(shù)僅在表征制冷時用，而EER作為能效比在制冷和制熱時都可以用。究竟哪一種理解對?

  2004版新的國家標(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》和GB 19577《冷水機(jī)組能效限定值及能源效率等級》對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，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，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)行時間的加權(quán)因素，通過IPLV公式得到的數(shù)值。

  IPLV值這個概念非常簡單，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)重平均計算，計算公式：

  IPLV=2.3%×A+41.5%×B+46.1%×C+10.1%×D

  A是100%運(yùn)轉(zhuǎn)時的COP值或EER值;B是75%運(yùn)轉(zhuǎn)時的COP值或EER值;C是50%運(yùn)轉(zhuǎn)時的COP值或EER值;D是25%運(yùn)轉(zhuǎn)時的COP值或EER值�？梢钥闯觯�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)評估一臺機(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)荷的時間不到2%，98%的時間運(yùn)行在部分負(fù)荷。美國制冷空調(diào)學(xué)會(ARI)為此經(jīng)過大量研究，提出了一種為人們廣泛接受的科學(xué)評估方法，即機(jī)組綜合部分負(fù)荷性能指標(biāo)(NPLV)來全面評價一臺機(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)行對不同點(diǎn)確定權(quán)重，來綜合評估機(jī)組的效率水平。中國最新頒布的公共建筑節(jié)能設(shè)計標(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)美國制冷空調(diào)學(xué)會ARI 550/590標(biāo)準(zhǔn)，通過對100%、75%、50%和25%四個部分負(fù)荷性能點(diǎn)加權(quán)計算得出。NPLV計算公式：

  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%四個點(diǎn)的COP值。

  工況規(guī)定不一樣時，具體對比見表1和表2：

  表1 IPLV和NPLV對比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、一般計算取100%、75%、50%、25%四個負(fù)載下的數(shù)值進(jìn)行計算;

  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)境和開關(guān)損失因素，是一個較為合理的評價指標(biāo)。引用自：為了推動變頻空調(diào)器的發(fā)展，發(fā)達(dá)國家制定了新的標(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)計算，具體見表3)。

  表3 50～220Hz加權(quán)計算

  SEER定義和EER的定義完全不同，其測算方式也有差異。對于EER的測算，空調(diào)的能力和能效只要通過一個工況測試就可以完全獲得。而對于SEER的測算，由于測算過程中需要考慮系統(tǒng)開/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四個工況測試并通過一系列的加權(quán)計算才可以獲得最終結(jié)果。