空气源热泵领域中常见专业名词释义及其计算

  问题提出：近几年来在空气源热泵招投标文件中、暖通方案设计、扩初设计审核、施工图设计审核、工程招投标、现场施工配合、调试验收过程中经常可以看到COP、EER、IPLV、NPLV、SEER英文缩写简称，特别在《全国勘察设计注册公用设备工程师暖通空调专业考试标准规范汇编》中更是多次出现。为什么我们提出的这几个名词让人如此纠结?这几个名词在业界的解释叙述如下：

  一、什么是COP、EER

  这是制冷界耳熟能详的两个名词，网上流传的版本很多，国标也存在分歧。那么EER与COP到底是什么?他们有什么区别与联系呢?首先我们看看GB/T 7725-2004对EER与COP的定义。

  EER：在额定工况和规定条件下，空调器进行制冷运行时，制冷量与有效输入功率之比，其值用W/W表示。

  COP：在额定工况(高温)和规定条件下，空调器进行热泵制热运行时，制热量与有效输入功率之比，其值用W/W表示。

  为了避免混淆，GB/T 7725-2004特别说明了空调器有效输入功率是指压缩机、控制器、两器风机等整机输入功率。有人认为EER是制冷量与压缩机轴功率之比，COP是制冷量与压缩机输入功率之比，显然是错的。顾名思义，空调器是指整机，如果要表达空调压缩机的能效，在EER前面一定得加上“空调压缩机”这几个字。

  从字面上看，EER就是能效比，也就是能源与其所产生的效能的比例，用于制冷或制热都无不可。实际情况则比较复杂，空调器制热时产生的热量并不等同于空调器效能。准确来说，空调器制热量应该是空调器产生的效能与空调压缩机输入功率之和。如果简单地将二者等同，在一定条件下，空调器制热循环能效将超过理想能效——逆卡诺循环能效。这确实是个令人非常纠结的问题，需要好好梳理一下才能消化。

  (一)性能系数COP

  为了衡量制冷压缩机在制冷或制热方面的热力经济性，常采用性能系数COP这个指标。

  1、制冷性能系数

  开启式制冷压缩机的制冷性能系数COP是指在某一工况下，制冷压缩机的制冷量与同一工况下制冷压缩机轴功率Pe的比值。封闭式制冷压缩机的制冷性能系数COP是指在某一工况下，制冷压缩机的制冷量与同一工况下制冷压缩机电机的输入功率Pin的比值。

  2、制热性能系数

  开启式制冷压缩机在热泵循环中工作时，其制热性能系数COP是指在某一工况下，压缩机的制热量与同一工况下压缩机轴功率的比值。封闭式制冷压缩机在热泵循环中工作时，其制热性能系数COP是指在某一工况下，压缩机的制热量与同一工况下压缩机电机的输入功率的比值。其单位为(W/W)或(kW/kW)。

  (二)EER(空调、采暖设备的能效)

  EER是指在额定(名义)工况下，空调、采暖设备提供的冷量或热量与设备本身所消耗的能量之比。此定义可详见《全国勘察设计注册公用设备工程师暖通空调专业考试标准规范汇编》第482页JGJ 134-2001的术语部分，亦可参阅中国建工出版社赵荣义等编著的《高等学校推荐教材空气调节》(第三版)第148页相关内容。

  个人认为，EER主要表征了局部空调机组(含空气源、水源、地源等整体式、分体式空调机组)的性能参数，其一个较突出的特点是仅适合于电动压缩式(蒸气压缩式)制冷或热泵空调机组。而COP性能参数值的适用范围则更加广泛，除了一般的电动压缩式制冷或热泵空调机组(制冷压缩机)外，亦适合于吸收式制冷机组。

  下面是在论坛上看来的：其实COP与EER本质上是一样的，区别在于COP当中制热量的计量单位是BTU，而COP当中制热量的计量单位是W，因此它们之间存在3.41的倍数换算关系，一般COP在3左右，而EER在10左右。但是想起曾经在空调国标当中看过制冷时用COP，制热时用EER，似乎两者是有区别的。而在大学时的理解是EER表征范围比COP更广，COP是制冷系数仅在表征制冷时用，而EER作为能效比在制冷和制热时都可以用。究竟哪一种理解对?

  2004版新的国家标准GB 19576《单元式空气调节机能效限定值及能源效率等级》和GB 19577《冷水机组能效限定值及能源效率等级》对COP和EER的表述如下：

  1、能效比(EER)

  在额定工况和规定条件下，空调器进行制冷运行时，制冷量与有效输入功率之比，其值用W/W表示。

  2、性能系数(COP)

  在额定工况(高温)和规定条件下，空调器进行热泵制热运行时，制热量与有效输入功率之比，其值用W/W表示。

  注：有效输入功率指在单位时间内输入空调器内的平均电功率。其中包括：

  ①压缩机运行的输入功率和除霜输入功率(不用于除霜的辅助电加热装置除外);

  ②所有控制和安全装置的输入功率;

  ③热交换传精装置的输入功率(风扇、泵等)。

  二、什么是IPLV

  IPLV(integrated part load value)综合部分负荷性能系数是用一个单一数值表示空气调节用冷水机组的部分负荷效率指标，它是IPLV工况下机组部分负荷的性能系数值，按照机组在各种负荷下运行时间的加权因素，通过IPLV公式得到的数值。

  IPLV值这个概念非常简单，就是将不同运转负荷下的COP值(或EER值)进行了一次权重平均计算，计算公式：

  IPLV=2.3%×A+41.5%×B+46.1%×C+10.1%×D

  A是100%运转时的COP值或EER值;B是75%运转时的COP值或EER值;C是50%运转时的COP值或EER值;D是25%运转时的COP值或EER值。可以看出，空调的IPLV值，更加逼近其实际工作中的平均能效比。

  三、什么是NPLV

  科学评估一台机组的运行费用既要考虑满负荷的效率，更要考虑部分负荷效率。事实上，机组运行在满负荷的时间不到2%，98%的时间运行在部分负荷。美国制冷空调学会(ARI)为此经过大量研究，提出了一种为人们广泛接受的科学评估方法，即机组综合部分负荷性能指标(NPLV)来全面评价一台机组的综合效率。

  NPLV综合考虑机组在100%、75%、50%和25%不同负荷点的性能，并根据实际运行对不同点确定权重，来综合评估机组的效率水平。中国最新颁布的公共建筑节能设计标准也包含了此综合部分负荷效率指标。按此方法计算运行费用更科学，也更接近实际情况。NPLV全称为综合部分负荷性能，根据美国制冷空调学会ARI 550/590标准，通过对100%、75%、50%和25%四个部分负荷性能点加权计算得出。NPLV计算公式：

  NPLV=0.01×A+0.42×B+0.45×C+0.12×D

  其中A、B、C、D分别代表机组在100%、75%、50%和25%四个点的COP值。

  工况规定不一样时，具体对比见表1和表2：

  表1 IPLV和NPLV对比1

  注解：

  1、冷却水进水温度随负荷百分比成线性关系;

  2、一般计算取100%、75%、50%、25%四个负载下的数值进行计算;

  3、IPLV下的不同负荷冷却水进水温度=0.145×(负荷百分数)+15.5。

  表2 IPLV和NPLV对比2

  四、什么是SEER

  SEER(seasonal energy efficiency ratio)：季节能效比，定义：在正常供冷期间，空调器在特定地区的总制冷量与总耗电量之比。考虑了稳态效率，也考虑了变化的环境和开关损失因素，是一个较为合理的评价指标。引用自：为了推动变频空调器的发展，发达国家制定了新的标准——季节能效比SEER作为空调器的效率标准，以美国和日本为代表。较易混淆的词：COP、EER、IPLV(变频);COP=制冷量/压缩机电功率;EER=制冷量/空调系统总电功率;IPLV=制冷量/变频空调压缩机(50～220Hz加权计算，具体见表3)。

  表3 50～220Hz加权计算

  SEER定义和EER的定义完全不同，其测算方式也有差异。对于EER的测算，空调的能力和能效只要通过一个工况测试就可以完全获得。而对于SEER的测算，由于测算过程中需要考虑系统开/关循环损失和累加能源消耗量的影响，因此空调的能力和能效需要通过四个工况测试并通过一系列的加权计算才可以获得最终结果。