热泵产品相关标准.pdf
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1、第第 2 2 章章 空调热泵产品的相关标准空调热泵产品的相关标准2.12.1 引言引言2.1.12.1.1 标准的定义标准的定义11983 年我国颁布的国家标准 GB3935.1-83 标准化基本术语第一部分中对“标准”的定义是:“标准是对重复性事物和概念所做的统一规定。它以科学、技术和实践经验和综合成果为基础,经有关方面协商一致,由主管机构批准,以特定形式发布,作为共同遵守的准则和依据。”。在 2000 年发布的 GB/T1.1-2000标准化工作指南第 1 部分:标准化和相关活动的通用词汇中将“标准”定义为:“为在一定的范围内获得最佳秩序,对活动或其结果规定共同的和重复使用的规则、导则或特
2、性文件。该文件经协商一致制定并经一个公认机构的批准。2”在该定义后有如下一条附注:“标准宜以科学、技术和经验的综合成果为基础,以促进最佳的共同效益为目的。”国际标准化组织(ISO)的标准化原理委员会(STACO)一直致力于标准化概念的研究,以“指南”的形式给“标准”的定义作出统一规定:“标准是由一个公认的机构制定和批准的文件。它对活动或活动的结果规定了规则、导则或特殊值,供共同和反复使用,以实现在预定领域内最佳秩序的效果。”2.1.22.1.2 标准的意义标准的意义国际标准化组织标准化原理研究常设委员会(STACO)认为标准化的主要目的是:在生产和贸易方面,全面地节约人力、材料、动力等;在商品
3、和服务质量方面,保护消费者的利益;保护安全、健康及生命;为有关各方提供表达手段。根据我国的具体情况,标准化的目的和作用表现为下述五个方面3:(1)标准化是生产社会化和管理现代化的重要技术基础;(2)标准化是提高产品质量、保护人体健康、保障人身财产安全、维护消费者合法权益的重要手段;(3)标准化是发展市场经济,促进贸易交流的技术纽带;(4)标准化是构架现代技术发展的平台和通道,也是现代技术竞争的关键;(5)标准化是合理利用资源、节约能源的重要手段。2.1.32.1.3 标准的分类标准的分类由于标准种类极其繁多,可以根据不同的目的,从不同角度对标准进行分类,比较通行的方法有三种,即标准约束性分类法
4、、标准性质分类法、标准层次分类法4。(1 1)按标准的约束性分类按标准的约束性分类按照标准的约束性,可分为强制性标准强制性标准和推荐性标准推荐性标准。根据中华人民共和国标准化法的规定,“保障人体健康、人身财产安全的标准和法律及行政法规规定强制执行的标准是强制性标准,其他标准是推荐性标准”。(2 2)按标准的性质分类按标准的性质分类标准按其性质一般分为三类:a a技术标准技术标准。是对标准化领域中需要协调统一的技术事项所制定的标准。主要包括基础标准、产品标准、方法标准、安全标准、卫生标准和环保标准等。热泵产品相关的标准主要属于此类。b b管理标准管理标准。是对标准化领域中需要协调统一的管理事项所
5、制定的标准。“管理事项”主要指在营销、采购、设计、工艺、生产、检验、能源、安全、卫生。环保等管理中与实施技术标准有关的重复性事物和概念。管理标准主要包括各种技术管理标准、生产管理标准、营销管理标准、劳动组织管理标准以及安全、卫生、环保、能源等方面的管理标准。c c工作标准工作标准。是对标准化领域中需要协调统一的工作事项所制定的标准。“工作事项”主要是指在执行相应技术标准与管理标准时,与工作岗位的职责、岗位人员的基本技能、工作内容、要求与方法、检查与考核等有关的重复性事物和概念。工作标准主要包括通用工作标准、分类工作标准和工作程序标准。(3 3)按标准的层次分类按标准的层次分类从世界范围来看,按
6、标准层次基本可分为五类:国际标准,区域标准,国家标准,行业标准和企业标准。在我国,中华人民共和国标准化法将标准分为国家标准、行业标准、地方标准、企业标准四级。a a 国际标准国际标准。由国际标准化组织或国际标准组织通过并公布开发布的标准,称为国际标准。该类标准由国际标准化组织或国际标准组织的技术委员会起草,发布后世界范围内适用,作为世界各国进行贸易和技术交流的基本准则和统一要求。当前,国际标准制定者是指“国际标准化组织”(ISO)、“国际电工委员会”(IEC)和“国际电信联盟”(ITU);以及ISO 确认并公布的其他国际标准组织,例如:“国际计量局”(BI-PM)、“世界卫生组织”(WTO)和
7、“世界气象组织”(WMO)等。b b区域标准区域标准。由区域标准化组织或区域标准组织通过并公开发布的标准,称为区域标准。这里的区域组织是仅指向世界特定地理、政治或经济范围内的有关国家标准化机构开放的标准化组织,例如“欧洲标准化委员会”(CEN)、“泛美标准委员会”(COPANT)和“太平洋地区标准会议”(PASC)等。这种标准在区域范围内有关国家通用。c c国家标准国家标准。由国家标准机构通过并公开发布的标准,称为国家标准;例如:“美国国家标准学会标准”(ANSI)、“日本工业标准”(JIS)和“赞比亚标准”(ZC)等。对我国而言,是指由国务院标准化行政主管部门组织制定,并对全国国发经济和技术
8、发展以及建设创新型国家有重大意义,必须在全国范围内统一的标准,称为中华人民共和国国家标准(GB)。d d行业标准行业标准。在国家的某个行业通过并公开发布的标准,称为行业标准。对我国而言,是指当没有国家标准而又需在全国某个行业范围内统一的技术要求,可以制定行业标准(含标准样品的制作)。e e地方标准地方标准。在国家的某个地区通过并公开发布的标准,称为地方标准。对我国而言,是指当没有国家标准和行业标准而又需要在省、自治区、直辖市范围内统一的下列要求,可以制定标准(含标准样品的制作)。f f企业标准企业标准。对企业范围内需要协调、统一的技术要求、管理要求和工作要求所制定的标准,称为企业标准。企业标准
9、是企业科学管理的基础,也是企业新产品开发、组织生产和经营活动的依据。2.1.42.1.4 小结小结本节对标准的定义、意义和分类进行了简要的阐述,热泵产品相关的标准同样具有这些属性。本章将针对热泵设计、生产、应用过程中所遵循的标准进行归纳总结,包括国家标准、行业标准、企业标准和国外标准,以了解我国企业执行标准的状况,以及在执行标准中存在的问题,为今后标准的制修订工作提供一手调研资料。2.22.2 空调热泵产品的国家标准空调热泵产品的国家标准2.2.12.2.1 标准体系标准体系一定范围内的标准按其内在联系形成的科学的有机整体,称为标准体系。也可以说标准体系是一种由标准组成的系统。经过几十年的发展
10、,我国热泵相关的标准体系已基本形成完备的框架。制定我国热泵标准的主要组织有全国冷冻空调标准化技术委员会、全国家用电器标准化技术委员会、全国能源基础与管理标准化技术委员会、机械工业部冷冻设备标准化技术委员会等。对于工业、商业用热泵装置,我国已在基础与综合、安全要求、产品、能效等方面制定了约 30 部国家标准,详见表 2-1。表 2-1工业、商业用热泵相关标准列表1 12 23 34 45 56 67 78 89 9GB/T 9068-1988GB/T 7778-2008GB/T 7941-1987GB/T 10870-2001GB/T 25858-2010GB 9237-2001GB 10891
11、-1989GB 18631-2001GB 25130-2010(1 1)基础与综合)基础与综合采暖通风与空气调节设备噪声声功率级的测定工程法制冷剂编号表示方法和安全性分类制冷装置试验容积式和离心式冷水(热泵)机组性能试验方法精密空调机组性能测试方法(2 2)安全要求)安全要求制冷制热用机械制冷系统安全要求空气处理机组安全要求溴化锂吸收式冷(温)水机组安全要求单元式空气调节机 安全要求蒸汽压缩循环冷水(热泵)机组 安全要求(3 3)热泵产品)热泵产品1111GB/T 17758-20101212GB/T 18362-20081313GB/T 18430.1-20071414GB/T 18836-
12、20021515GB/T 18837-20021616GB/T 19409-20031717GB/T 19569-20041818GB/T 20108-20061919GB/T 21362-20082020GB/T 22069-20082121GB/T 25127.1-20102222GB/T 25857-20102323GB/T 25861-2010单元式空气调节机直燃型溴化锂吸收式冷(温)水机组蒸汽压缩循环冷水(热泵)机组第 1 部分:工业或商业和类似用途的冷水(热泵)机组风管送风式空调(热泵)机组多联式空调(热泵)机组水源热泵机组洁净手术室用空调机低温单元式空调机商业或工业用及类似用途的
13、热泵热水机燃气发动机驱动空调(热泵)机组低环境温度空气源热泵(冷水)机组第 1 部分:工业或商业用及类似用途的热泵(冷水)机组低环境温度空气源多联式空调(热泵)机组蒸汽压缩循环水源高温热泵机组(4 4)能效标准)能效标准2525GB 19576-20042626GB 19577-20042727GB 21454-20082828GB 21455-20082929GB 12021.3-2010单元式空气调节机能源效率限定值及能效等级冷水机组能源效率限定值及能效等级多联式空调(热泵)机组能效限定值及能源效率等级转速可控型房间空气调节器能效限定值及能源效率等级房间空气调节器能源效率限定值及节能评价值
14、1010GB 25131-20102424GB 50366-2005(2009)地源热泵系统工程技术规范2.2.22.2.2 性能评价方法性能评价方法产品性能是指产品具有适合用户要求的物理、化学或技术性能,一般包括产品的功能和质量两个方面。功能是实现产品用户需要的某种行为的能力,而质量是指实现功能的程度和持久性、可靠性的度量。对于热泵装置而言,它的功能就是实现制热,其质量主要是指其热工性能(制热量、能效比、季节能效比等)和可靠性能(安全性和对极端工况环境的适应性等)。热泵装置的性能评价就是确定产品性能检测工况和性能指标、确立性能检测和计算方法、制定产品性能评价标准,以此检测和评价产品性能的全过
15、程。性能指标是产品性能优劣的评判条件,反映了产品的技术水平,故在产品研发、生产等各个环节都需通过试验的方法进行检验。热泵装置的性能指标大致可以分为四类:热工性能指标、噪声指标、可靠性指标、安全性指标。本报告着重介绍各标准中对热泵装置的热工性能的评价方法的规定。热泵装置的热工性能是指其制热量和耗功率与运行工况之间的关系5。在名义工况下设计的热泵装置,需经过试验检验其性能指标是否达到其设计性能指标和达到的程度,此时的性能指标就是名义性能指标。为表征产品安装在实际建筑中的季节运行性能或全年运行性能,可以根据抽象出的建筑负荷模型(建筑负荷与气象参数之间的关系)、设备使用时间(在不同气象参数下的运行时间
16、分布)和设备的变工况性能(实测数据)给出其季节运行性能指标6。(1 1)名义工况及名义性能指标名义工况及名义性能指标在产品设计时,需要给定其设计工况,即名义工况(或称为额定工况),此时空调热泵装置的制冷(热)量称为名义制冷(热)量,所消耗的功率称为名义制冷(热)消耗功率。由第一章表 1-1 可知,空调热泵装置有空气空气热泵、空气水热泵、水空气热泵和水水热泵(“”前为热源侧(冷却侧)介质,“”后为使用侧介质)4 种类型,由于其需求和热源具有类比性,故各类产品的名义工况基本相同。总结各类产品标准中的名义工况789,汇总于表 2-2 中。表 2-2各类空调热泵产品的名义制冷(热)工况热源侧(冷却侧)
17、工况条件制冷制热热源与需求侧设备示意图使用侧工况条件制冷制热进进温度()30/温度()745水水流量0.215/流量0.172条条33水kW)kW)水件m/(h件m/(h入入干 球 温 度357干 球 温 度2720口口()()空空风风气气湿 球 温 度246湿 球 温 度19/状状()态态()注 对于采用蒸发冷凝器的制取冷水或冷风的机组,仅保证湿球温度为 24即可,勿需控制器干球温度;对于采用风冷式冷凝器的机组,仅需控制干球温度为35即可;使用侧冷冻水的流量按每“kW”名义制冷量确定,制热量测试时,使用侧的水流量保持不变;热源侧为水介质时的产品主要是水源热泵产品,由于水源温度不同,其制冷与制
18、热时的水温取值不同,详细内容参见GB/T 19409水源热泵机组。热泵装置的在名义工况下的性能指标一般为三类:制热量heating capacity、制热消耗功率heating power input和制热性能系数 COP(coefficient ofperformance)。在名义工况下测试的性能参数就是热泵装置的名义性能指标。现阶段,我国国家标准中,采用名义性能指标的标准有 GB/T 7725-2004房间空气调节器(针对定频空调器时)、GB/T 18362-2008直燃型溴化锂吸收式冷(温)水机组、GB/T 18836-2002风管送风式空调(热泵)机组、GB/T 19409-2003水
19、源热泵机组、GB/T 21362-2008商业或工业用及类似用途的热泵热水机、GB/T 25861-2010蒸气压缩循环水源高温热泵机组等。其他标准均采用季节性能指标,或者同时采用名义性能指标和季节性能指标。(2 2)季节性能评价指标季节性能评价指标为体现空调热泵产品在实际建筑和工艺条件下的运行性能,国际上已形成共识,即采用季节性能指标来评价空调热泵产品的性能。目前,我国热泵相关标准中,根据表述形式和计算方法不同,季节性能指标主要有制热季节能效比 HSPF(heating seasonal performance factor)和制热综合部分负荷性能系数 IPLV(H)(integrated
20、part load value)两种。GB/T 17758单元式空气调节机、GB/T 22069-2008燃气发动机驱动空调(热泵)机组等标准中采用制热季节能效比(HSPF);GB/T 18430.1-2007蒸气压缩循环冷水热泵机组 第 1 部分:工业或商业用及类似用途的冷水(热泵)机组、GB/T 18837-2002多联式空调(热泵)机组等标准中采用综合部分负荷性能系数(IPLV)。制热季节能效比制热季节能效比(HSPFHSPF):在制热季节中,热泵机组进行制热运行时向室内送入的热量总和与消耗的电量总和之比。按照公式(2-1)进行计算:HSPF HSTL/HSEC(2-1)其中:制热季节总
21、负荷(HSTL),按下列公式计算HSTL BLh(tj)njj131(2-2)BLh(tj):是温度为tj是的建筑负荷。nj:制热季节中需要制热的各个温度的发生时间。j:温度区分,1,2,3,n。制热季节耗电量(HSEC),按下式计算。(2-3)及依据各外气温度 tj 领域及各个运转领域所制定的计算值或固定值,分别是补热耗电量和热泵运行耗电量。综合部分负荷性能系数综合部分负荷性能系数(IPLVIPLV):用一个单一数值表示空调机的部分负荷效率指标,基于规定的工况下空调热泵机组部分负荷的 EER,按机组在各种负荷下运行时间的加权因素,通过公式(2-4)8或者公式(2-5)10获得。IPLV=aA
22、+bB+cC+dD(2-4)式中,A,B,C,D分别表示空调机在 100%、75%、50%和25%负荷率时的 EER(W/W),其部分负荷百分数是以名义制冷量(明示值)为基准进行计算的。a,b,c,d不同负荷率所对应的权重系数。IPLV(H)=(PLF1-PLF2)*(COP1+COP2)/2+(PLF2-PLF3)*(COP2+COP3)/2+(PLF3-PLF4)*(COP3+COP4)/2+PLF4*COP4(2-5)式中,PLF1,PLF2,PLF3,PLF4由图 2-1 确定部分负荷名义工况下 100%、(7510)%、(5010)%和(2510)%负荷率时的部分负荷系数;COP1、
23、COP2、COP3、COP4部分负荷名义工况下 100%、(7510)%、(5010)%和(2510)%负荷率时的 EER。图 2-1GB/T 18837-2002给出的部分负荷系数曲线2.2.32.2.3 测试方法测试方法各种热工性能指标是以实验室的测试数据为基准直接或间接(计算)给出的,因此,测量装置(又称试验装置)是产品性能评价的“仪表”,故在产品研发过程中的型式检验、制造过程中的抽样检验和产品销售过程中的性能监督(抽样)检验过程中都将用到。此外,在有温湿度要求条件下的可靠性指标也是在热工性能测量装置上完成的。测量装置是基于其测试原理和方法而建立的,故不同的测试原理具有不同的测量装置。在
24、热泵装置性能测试中,需主要测量各种工况下产品的制热量(输出参数)和耗电量(输入参数),进而计算其性能系数 COP,或按照一定的方法和步骤计算出装置的性能季节性能指标,如制热季节能效比 HSPF 等。由于耗电量测量技术非常成熟,故这里勿需赘述,本节将重点介绍空调热泵装置的制冷量和制热量的测量原理及其装置。虽然空调热泵装置的种类繁多(参见第一章表 1-1),但其制冷量和制热量均可从制冷剂侧、使用侧(或热源侧)被处理介质(水、空气等)的参数变化入手进行测量。按照测量介质的不同,空调热泵装置的制冷(热)量的测试方法主要有制冷剂流量计法、水侧量热计法和空气侧量热计法。在现有产品标准中,详细地规定了各种产
25、品的热工性能试验方法,如 GB/T17758-2010单元式空调机、GB/T 7725-2004房间空气调节器。(1 1)制冷剂流量计法制冷剂流量计法制冷剂流量计法是指根据制冷剂比焓的变化量和质量流量确定空调热泵装置制冷(热)量的方法,其基本原理由公式(2-6)和图 2-2(图(a)中点画线方框内)所示。Qe Mr(hr2 hr1)(2-6)式中,Qe使用侧换热器的换热量,即制冷量或制热量,W;Mr制冷(热泵)循环中的制冷剂质量流量,kg/s;hr1,hr2使用侧换热器制冷剂出口与进口的比焓,J/kg。试验装置p2,t2lg p241p13p4,t44p1,t111p22h(a)(b)图 2-
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