空氣源熱泵領域中常見專業名詞釋義及其計算

  問題提出：近幾年來在空氣源熱泵招投標文件中、暖通方案設計、擴初設計審核、施工圖設計審核、工程招投標、現場施工配合、調試驗收過程中經常可以看到COP、EER、IPLV、NPLV、SEER英文縮寫簡稱，特別在《全國勘察設計注冊公用設備工程師暖通空調專業考試標準規范匯編》中更是多次出現。為什么我們提出的這幾個名詞讓人如此糾結?這幾個名詞在業界的解釋敘述如下：

  一、什么是COP、EER

  這是制冷界耳熟能詳的兩個名詞，網上流傳的版本很多，國標也存在分歧。那么EER與COP到底是什么?他們有什么區別與聯系呢?首先我們看看GB/T 7725-2004對EER與COP的定義。

  EER：在額定工況和規定條件下，空調器進行制冷運行時，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)和規定條件下，空調器進行熱泵制熱運行時，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特別說明了空調器有效輸入功率是指壓縮機、控制器、兩器風機等整機輸入功率。有人認為EER是制冷量與壓縮機軸功率之比，COP是制冷量與壓縮機輸入功率之比，顯然是錯的。顧名思義，空調器是指整機，如果要表達空調壓縮機的能效，在EER前面一定得加上“空調壓縮機”這幾個字。

  從字面上看，EER就是能效比，也就是能源與其所產生的效能的比例，用于制冷或制熱都無不可。實際情況則比較復雜，空調器制熱時產生的熱量并不等同于空調器效能。準確來說，空調器制熱量應該是空調器產生的效能與空調壓縮機輸入功率之和。如果簡單地將二者等同，在一定條件下，空調器制熱循環能效將超過理想能效——逆卡諾循環能效。這確實是個令人非常糾結的問題，需要好好梳理一下才能消化。

  (一)性能系數COP

  為了衡量制冷壓縮機在制冷或制熱方面的熱力經濟性，常采用性能系數COP這個指標。

  1、制冷性能系數

  開啟式制冷壓縮機的制冷性能系數COP是指在某一工況下，制冷壓縮機的制冷量與同一工況下制冷壓縮機軸功率Pe的比值。封閉式制冷壓縮機的制冷性能系數COP是指在某一工況下，制冷壓縮機的制冷量與同一工況下制冷壓縮機電機的輸入功率Pin的比值。

  2、制熱性能系數

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

  (二)EER(空調、采暖設備的能效)

  EER是指在額定(名義)工況下，空調、采暖設備提供的冷量或熱量與設備本身所消耗的能量之比。此定義可詳見《全國勘察設計注冊公用設備工程師暖通空調專業考試標準規范匯編》第482頁JGJ 134-2001的術語部分，亦可參閱中國建工出版社趙榮義等編著的《高等學校推薦教材空氣調節》(第三版)第148頁相關內容。

  個人認為，EER主要表征了局部空調機組(含空氣源、水源、地源等整體式、分體式空調機組)的性能參數，其一個較突出的特點是僅適合于電動壓縮式(蒸氣壓縮式)制冷或熱泵空調機組。而COP性能參數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機組(制冷壓縮機)外，亦適合于吸收式制冷機組。

  下面是在論壇上看來的：其實COP與EER本質上是一樣的，區別在于COP當中制熱量的計量單位是BTU，而COP當中制熱量的計量單位是W，因此它們之間存在3.41的倍數換算關系，一般COP在3左右，而EER在10左右。但是想起曾經在空調國標當中看過制冷時用COP，制熱時用EER，似乎兩者是有區別的。而在大學時的理解是EER表征范圍比COP更廣，COP是制冷系數僅在表征制冷時用，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版新的國家標準GB 19576《單元式空氣調節機能效限定值及能源效率等級》和GB 19577《冷水機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)

  在額定工況和規定條件下，空調器進行制冷運行時，制冷量與有效輸入功率之比，其值用W/W表示。

  2、性能系數(COP)

  在額定工況(高溫)和規定條件下，空調器進行熱泵制熱運行時，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輸入空調器內的平均電功率。其中包括：

  ①壓縮機運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(風扇、泵等)。

  二、什么是IPLV

  IPLV(integrated part load value)綜合部分負荷性能系數是用一個單一數值表示空氣調節用冷水機組的部分負荷效率指標，它是IPLV工況下機組部分負荷的性能系數值，按照機組在各種負荷下運行時間的加權因素，通過IPLV公式得到的數值。

  IPLV值這個概念非常簡單，就是將不同運轉負荷下的COP值(或EER值)進行了一次權重平均計算，計算公式：

  IPLV=2.3%×A+41.5%×B+46.1%×C+10.1%×D

  A是100%運轉時的COP值或EER值;B是75%運轉時的COP值或EER值;C是50%運轉時的COP值或EER值;D是25%運轉時的COP值或EER值。可以看出，空調的IPLV值，更加逼近其實際工作中的平均能效比。

  三、什么是NPLV

  科學評估一臺機組的運行費用既要考慮滿負荷的效率，更要考慮部分負荷效率。事實上，機組運行在滿負荷的時間不到2%，98%的時間運行在部分負荷。美國制冷空調學會(ARI)為此經過大量研究，提出了一種為人們廣泛接受的科學評估方法，即機組綜合部分負荷性能指標(NPLV)來全面評價一臺機組的綜合效率。

  NPLV綜合考慮機組在100%、75%、50%和25%不同負荷點的性能，并根據實際運行對不同點確定權重，來綜合評估機組的效率水平。中國最新頒布的公共建筑節能設計標準也包含了此綜合部分負荷效率指標。按此方法計算運行費用更科學，也更接近實際情況。NPLV全稱為綜合部分負荷性能，根據美國制冷空調學會ARI 550/590標準，通過對100%、75%、50%和25%四個部分負荷性能點加權計算得出。NPLV計算公式：

  NPLV=0.01×A+0.42×B+0.45×C+0.12×D

  其中A、B、C、D分別代表機組在100%、75%、50%和25%四個點的COP值。

  工況規定不一樣時，具體對比見表1和表2：

  表1 IPLV和NPLV對比1

  注解：

  1、冷卻水進水溫度隨負荷百分比成線性關系;

  2、一般計算取100%、75%、50%、25%四個負載下的數值進行計算;

  3、IPLV下的不同負荷冷卻水進水溫度=0.145×(負荷百分數)+15.5。

  表2 IPLV和NPLV對比2

  四、什么是SEER

  SEER(seasonal energy efficiency ratio)：季節能效比，定義：在正常供冷期間，空調器在特定地區的總制冷量與總耗電量之比。考慮了穩態效率，也考慮了變化的環境和開關損失因素，是一個較為合理的評價指標。引用自：為了推動變頻空調器的發展，發達國家制定了新的標準——季節能效比SEER作為空調器的效率標準，以美國和日本為代表。較易混淆的詞：COP、EER、IPLV(變頻);COP=制冷量/壓縮機電功率;EER=制冷量/空調系統總電功率;IPLV=制冷量/變頻空調壓縮機(50～220Hz加權計算，具體見表3)。

  表3 50～220Hz加權計算

  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開/關循環損失和累加能源消耗量的影響，因此空調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計算才可以獲得最終結果。