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    石文星:中國的多聯機技術與標準發展

      z*近,行業內有關多聯機技術標準修訂及APF性能評價體系的引入成為一個熱點話題,為此記者聯系了石文星教授,特別感謝他在忙碌的教學和科研工作中抽出寶貴時間,為網友系統細致地介紹了有關多聯機技術發展、標準修訂及APF帶來的影響等相關技術內容。石文星教授多年來致力于熱泵技術的研發工作,也因對多聯機在中國應用領域的技術性研究,參與了多項多聯機國家標準的起草和修訂工作。
    石文星:多聯機技術與標準發展
      
      石文星教授
      
      記者:我們都知道多聯機技術在中國的發展突飛猛進,多聯機產品市場的增長非??捎^的,請您概述介紹一下目前我國多聯機產品的應用情況以及近些年來的發展,尤其是在產品技術方面的進步體現在哪些方面,此項技術未來發展的趨勢如何?
      
      石文星:多聯機可以認為是一種多室內機的房間空調器。從原理上看,它屬于直接蒸發式空調系統,勿需輸配系統,通過變容調節,其具有優異的部分負荷性能和變工況性能;從使用上看,它室內機獨立控制、使用靈活,自帶控制系統,勿需專門的運行管理人員,且易于實現行為節能;從投資上看,它采用制冷劑直接輸配冷熱量故占用安裝空間小,有時也可不設室外機專用機房,且可分期建設、分期投資。如果多聯機系統設計、應用合理,則是一種很好的節能型空調系統形式。因此,近年來多聯機系統得到迅猛的發展,目前已成為非?;钴S的中央空調系統形式之一。
      
      2013年商用空調市場規模的統計數據尚沒有公布,但從2010年至2012年的統計數據可以看出:目前,冷水機組和多聯機的市場份額均大于30%,其中多聯機的市場占有率逐年增加,其產值每年的增長率都約20%,說明多聯機這類系統已得到市場的充分認同。
      
      自1982年日本大金公司推出多聯機系統方案之后,日本各大空調企業都迅速推出了相應的產品,極大地推動了多聯機的技術進步。目前多聯機技術主要集中在日本、韓國和中國三個國家。我國的多聯機產業起步較晚,是從1998年左右才開始自主研發,雖然才15年左右的歷史,但我國的主要企業,如美的、格力、海爾等投入的研發成本,培養和引進了大量的優秀人才,使我國多聯機的總體技術水平達到國際同行水平,并同在國際市場上競爭。近年來隨著國內企業逐漸掌握了多聯機的核心技術,并擁有了大量自主知識產權技術,其發展速度更為迅猛,很多企業的多聯機市場份額逐年攀升,正在逐步追趕雄踞前兩位的大金和日立公司。
      
      多聯機從產品研發、工程應用到運行管理各個環節都有其關鍵技術問題。
      
      (1)產品研發:多聯機產品的研發涉及到制冷系統技術、模擬仿真技術和電子技術三大技術領域,這些技術包括制冷、空調、計算機、自動控制、網絡、通訊、電機、電子、機械等領域,是一個綜合難度很高的技術,是一項艱巨復雜但又非常有意義的系統工程,被認為是制冷空調技術的制高點。在產品研發階段的關鍵技術除了壓縮機的驅動和制冷劑分配控制外,更為重要的技術問題在于制冷系統的優化設計與優化控制問題。欲研發出高效、可靠的多聯機產品,則必須探明復雜制冷系統的穩態特性和動態特性,明確制冷劑的動態遷移特性,故必須對多聯機系統進行模擬仿真和實驗研究。
      
      (2)工程應用:工程應用主要是指針對具體建筑的多聯機系統的設計和安裝過程。多聯機系統的設計不僅僅是將多聯機布置在建筑中即可,而需要根據建筑的負荷特征和多聯機的運行特性,對建筑進行合理分區,以保證每套多聯機系統能夠盡可能高效地運行;更為重要的是,多聯機是依靠制冷劑作為能量的輸配介質,且制冷劑中含有一定的潤滑油,故保證制冷劑的合理分配和潤滑油安全返回是極為重要的問題。因此,多聯機系統的設計和安裝至關重要,不僅關于到系統的能效高低,而且關系到系統的安全運行。多聯式系統的設計與安裝是多聯機產品應用過程中的兩個重要環節,系統設計是產品設計的延伸,系統安裝是產品制造的擴展。為規范多聯機系統的設計與安裝,必須開展系統特性模擬,總結實際設計經驗,形成工程設計和安裝規范,以保證系統的可靠、高效運行。
      
      (3)運行管理:在運行管理階段,需通過實際運行效果來檢驗多聯機產品的可靠性和系統設計的合理性,并檢驗產品和系統的運行性能。
      
      到目前為止,各多聯機廠家已在上述三個環節開展了大量的研發工作,大力推進了多聯機行業的發展。今后尚需在新系統設計、系統仿真、故障診斷和現場性能測試方面開展工作,以推動多聯機系統整體技術的提升。
      
      關于多聯機的標準建設
      
      記者:目前多聯機的相關標準有哪些?國際上對于多聯機標準的主要不同點體現在哪些方面?我國的GB/T18837-2002施行多年來,遇到哪些問題?
      
      石文星:構建多聯機標準體系是保證多聯機產業健康發展的必要條件。我國的多聯機產業雖然起步比日本晚,但從標準體系建設方面來看,我國是多聯機標準體系建立z*為完善的國家。
      
      我國的多聯機標準主要分為三類:產品標準、產品的能效標準和產品應用標準。
      
      (1)產品標準:包括GB/T 18837-2002《多聯式空調(熱泵)機組》、GB/T 22069-2008《燃氣發動機驅動空調(熱泵)機組》和GB/T 25857-2010《低環境溫度空氣源多聯式熱泵(空調)機組》。GB/T 18837-2002適用于常規風冷式多聯機產品,GB/T 25857-2010適用于北方地區使用的空氣源熱泵多聯機產品,GB/T 22069-2008適用于由燃氣發動機驅動的風冷式多聯機產品。三部標準基本覆蓋了現行產品,目前正在針對多聯機的一些衍生產品,如利用冷凝熱回收制備生活熱水和冬季采用地板輻射采暖的多聯機產品制定行業標準。
      
      (2)能效標準:GB 21454-2008《多聯式空調(熱泵)機組能效限定值及能源效率等級》是針對GB/T 18837-2002所述風冷式多聯機產品的能效標準,是我國終端用電產品能效標準之一。
      
      (3)應用標準:我國多聯機產品的應用標準有一部行業標準JGJ 174-2010《多聯機空調系統工程技術規程》和一部國家標準GB/T 27941-2011《多聯式空調(熱泵)機組應用設計與安裝要求》,這兩部行業標準為我國多聯機產品的應用提供了重要依據。此外,在GB50189《公共建筑節能設計標準》等建筑設計標準中也有對機組性能要求方面的條款。
      
      記者:4年時間的研究,相信新標準應該更加充分考慮了各方面的因素,請您介紹一下此次修訂的過程,以及此修訂標準與現行的GB/T 18837-2002標準的主要區別。
      
      石文星:這次標準的修訂是在充分研究現行標準在執行過程的優勢和不足前提下進行的。由于多聯機產業巨大,標準起草對行業的發展至關重要,故起草組非常慎重,并進行了深入細致的研究、起草工作。
      
      1、關于標準起草工作,可以從以下幾個方面可以看出本次修訂工作的嚴謹性。
      
      (1)組建了包含全國近30家的多聯機主要研究機構和國內外生產研發企業在內的標準起草組。
      
      (2)成立了 "多聯式空調(熱泵)機組性能評價體系研究" 項目工作組,其成員基本覆蓋了起草組的主要研究機構和國內外生產研發企業,開展了近3年的實驗研究、數據調研和模擬仿真等工作,形成了多聯機性能評價體系和產品分類體系的研究報告;
      
      (3)邀請美國、日本、中國的多聯機標準起草專家,召開了"多聯式空調(熱泵)機組性能評價國際研討會",對多聯機性能評價方法進行了深入的研討;
      
      (4)召開了5次標準起草研討會,對標準研發過程的關鍵問題和行業反饋意見進行討論,以推進標準起草工作的順利進行;
      
      (5)由起草單位進行了30余臺套多聯機的全工況(制冷與自熱)實驗、除霜實驗、待機能耗實驗;
      
      (6)通過雜志和網上發布標準《征求意見稿》,獲得了70余條意見和建議,起草組一一核實處理;
      
      (7)2013年11月召開了標準審查會,z*終于2013年12月形成了標準報批稿。一般的標準起草流程,除了標準《草稿》、《討論稿》外,都是"三稿定案"(《征求意見稿》、《送審稿》、《報批稿》),而這部標準是"五稿定案"(《征求意見稿》、《征求意見修改稿》、《送審討論稿》、《送審稿》、《報批稿》)??梢?,GB/T 18837-2002標準的修訂付出了起草組的多少艱苦和努力。
      
      2、關于新標準與現行標準GB/T 18837-2002的主要區別在于以下幾個方面:
      
      (1)標準的適用范圍有變化?,F行標準GB/T 18837-2002僅適用于T1氣候類型的風冷式機組,而新標準擴大至T1氣候類型的風冷式機組、水冷式機組以及同時制冷與制熱的熱回收型機組,且T2、T3氣候類型的機組也可參考執行。
      
      (2)多聯機的性能評價體系有變化。為保證標準體系的延續性,并與國際標準接軌,本次標準修訂z*大的特點是對各類多聯機的評價體系進行了調整和完善,以消除現行標準中IPLV指標中存在的不足。新標準規定,風冷式機組采用全年性能系數APF(針對熱泵型)或制冷季節能效比SEER(針對單冷型)取代現行標準的綜合部分負荷性能系數IPLV對產品性能進行評價。對于水冷式多聯機組,由于水源的不同,機組的評價工況也不同,但由于水源極為復雜,故本次修訂時僅對制冷季節給出了IPLV(C)的評價指標,其制熱性能僅采用名義工況性能指標進行評價。今后可根據對水冷式機組的發展和研究的深入進行補充和完善。
      
      值得注意的是,無論是APF(包括SEER)體系,還是IPLV體系,其核心思想相同,均是希望用相同的基準來衡量不同產品的季節運行性能,是反映不同機組在對應典型氣象條件、對應典型建筑負荷和對應運行作息時間條件下的運行性能優劣。當這些條件均相同時,APF和IPLV體系應具有一致性。由于不同類型機組規定的上述條件和構成環節(如:是否包括能量輸配系統)存在差異,故盡管采用了相同的指標體系,但其指標的數值大小也不具有可比性;對于同一臺產品采用不同標準來評價時,盡管其標準體系相同,但其數值大小也有一定的差別,例如采用GB/T 18837報批稿規定方法獲得的APF(或SEER)數值與日本標準JIS B 8616- 2006、ISO標準ISO 15042以及歐洲標準SEERon/SCOPon的數值也不一定相同,故在說明或標注產品性能指標時應給出其對應的評價標準。
      
      (3)增加了一種多聯機的連接方式??偨Y多聯機在實際應用中的系統連接形式,補充了一種性能測試時室內、外機的連接方式,使得測試工況更為接近實際使用情況。
      
      (4)增加了多聯機性能測試時對室內機的組合方式和開機狀態的要求和規定。在現行標準中未明確性能測試時的室內機的開啟狀態,而在制定多聯機能效標準GB 21454-2008時給出了明確的開啟狀態,但在采用APF(包括SEER)體系性能指標時,其開啟狀態和組合方式對數值大小有直接的影響,故給出了明確的規定和要求。
      
      (5)增加了風冷多聯式空調(熱泵)機組穩態和非穩態制熱性能的測試要求。風冷式機組在制熱運行時往往會出現結霜、除霜運行,是一個典型的非穩態過程,為此,規定其性能測試方法是保證數據一致性的重要條件,故新標準對此進行了詳細的規定。
      
      (6)增加了多聯式空調(熱泵)機組待機功率的測試要求。新標準將待機功率作為性能指標提出了要求,但只給出了提出明示值的要求,尚未給定具體的指標要求,隨著技術的發展,未來有可能將待機功率限定值作為其性能評價指標之一。
      
      (7)增加了室內外機連接管長度對多聯機性能參數影響程度的測試方法的資料性附錄,為了向暖通空調工程師提供系統設計的依據,提供室內外機連接管長度對多聯機性能參數影響程度的修正系數公式或表格是必要的,故新標準對管道長度修正系數的測試方法給出了具體規定。當然新標準的更新內容不僅僅包含上述內容,還有一些細節有所變化,請相關人員認真研讀此后正式發布的產品標準。
    標簽: 文星中國聯機技術標準發展  

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