案例研究：揭示性能差距
热量排放设备是制冷系统中的关键组件。产品性能直接影响系统可靠性与能效表现。然而，正确的产品选型与优质的系统设计均依赖于制造商提供的精准数据。缺乏准确数据将导致制冷系统性能不达标。
为探究产品性能不足的根源，Eurovent认证机构对两台未经认证的CO₂气体冷却器实施了综合评估，涵盖实验室测试、数据分析及专业设计工具评估。本文将深入剖析产品剖析、实验室测试及评估结果。
案例研究目标
旨在确认：
- 制造商申报数据与实测性能是否存在偏差。
- Eurovent 认证修正系数的准确性：该系数用于在标准条件下测试时，模拟二氧化碳制冷机组在不同气候区域的能效表现。
Eurovent认证修正系数定义详见其《换热器性能认证技术规则》。
产品选型
研究必须遵循真实客户路径，因此决定通过创建项目规范书模拟实际采购流程，并提交给独立经销商获取报价。Eurovent 认证机构基于该规范书收到了五（5）家经销商的报价。
报价包含设备在标准及不同市场条件下的散热能力，具体如下：
- 条件 1： 标准跨临界工况（即 SC20）
- 条件 2： 高温环境下采用 2K 温差的市场跨临界工况（适用于温暖地区）
- 条件 3： 采用 3K 温差的市场跨临界工况（适用于中欧及北欧市场）*
- 条件 4： 采用 2K 温差的市场跨临界工况（适用于中欧及北欧市场）**
- 条件 5： 标准亚临界工况（冷凝器），即 SC25。
表 1：跨临界模式运行工况
| 跨临界模式工况 | 气冷器入口压力 | 气冷器入口温度 | 空气入口温度 | 气冷器出口温度 | DT（温差） |
|---|---|---|---|---|---|
| 工况 1（标准工况 SC20） | 90 bar | 110 °C | 30 °C | 35 °C | 5 K |
| 工况 2 | 92 bar | 110 °C | 35 °C | 37 °C | 2 K |
| 工况 3 | 80 bar | 100 °C | 29 °C | 32 °C | 3 K |
| 工况 4 | 80 bar | 100 °C | 30 °C | 32 °C | 2 K |
表 2：亚临界模式运行条件（作为冷凝器运行）
| 亚临界模式运行条件 | 进气温度 | 冷凝温度 | 制冷剂进气温度 | 过冷度 |
|---|---|---|---|---|
| 标准工况 SC25 | 5 °C | 15 °C | 60 °C | <3 K |
采用设计工具计算了设备在标准工况与市场工况下的预测散热能力。
设计软件模拟结果表明：设备在标准工况（SC20）下运行可靠，但在非标准工况下性能可能偏离标称值。工况 3 和 4 出现显著性能偏差：
- 工况 4 下平均性能偏差达 32%，最大偏差达 41%
- 工况 3 下平均性能缺口为 26%，最大缺口达 28%。
模拟中性能差距最显著的两台气体冷却器被选入实验室评估。
独立实验室测试
这两台气体冷却器采用与 Eurovent 换热器认证性能计划相同的评估/测试方案，依据 EN327 测试标准测量：
- 热量排斥能力：在亚临界/跨临界工况下测试
- 风机功耗
- 空气流量
- 声学测量采用 EN 13487:2019-11 和 EN ISO 9614-1:2009-11 测试标准测定声功率级。
为确保测试公正性，Eurovent 认证机构未直接接触被测设备。独立法律官员（法国司法执达员）在设备抵达分销商仓库时进行首次检查，并在设备运抵实验室时实施二次检查，确保测试设备与报价设备一致。该官员同时监督开箱过程（确认两台设备完好无损）及设备安装至测试台架的全过程。
测试结果
在非标准工况下，测试运行条件显示与声明性能存在显著偏差：
- 工况 4 产生最高制冷量欠缺，两台设备平均欠缺率达 51.5%，最大欠缺率达 53%。
- 工况 3 两台设备平均欠缺率为 40%，最大欠缺率达 41%。
- 工况 2 下两台设备平均性能偏差为 35%，最大偏差达 37%。
- 此外，当设备作为 冷凝器（亚临界工况） 运行时，两台设备均出现性能偏差，平均偏差值为 27.5%，最大偏差值达 32%。
表 3：标称与实测散热能力偏差值
| 运行工况 | 气体冷却器 1 | 气体冷却器 2 |
|---|---|---|
| 工况 1（标准工况 SC20） | 8% | 8% |
| 工况 2 | -33% | -37% |
| 工况 3 | -39% | -41% |
| 工况 4 | -50% | -53% |
| 工况 5（标准工况 SC25：冷凝器模式） | -32% | -23% |
符号“-”表示性能不足
值得注意的是，独立实验室测试表明：在实际测试工况下测得的性能表现，可能超过设计工具模拟预测的性能缺口。
修正系数
此外，实验室测试验证了Eurovent认证体系用于计算不同市场工况下性能的修正系数。测试结果须在换热器技术认证规则规定值的15%容差范围内方符合要求。
表 4： 气体冷却器修正系数对比
| 基于测试结果计算 | 基于设计工具计算 | TCR 规则值 | ||
|---|---|---|---|---|
| 工况 3 修正系数 | 单元 1 | 0.56 | 0.58 | 0.62 |
| 单元 2 | 0.54 | 0.58 | ||
| 平均值 | 0.55 | 0.58 | ||
| 工况 4 修正系数 | 机组 1 | 0.46 | 0.47 | 0.52 |
| 机组 2 | 0.43 | 0.48 | ||
| 平均值 | 0.45 | 0.48 |
因此，修正系数为跨气候条件计算 CO2 性能提供了可靠方法。
结论
本案例研究揭示了未经第三方验证的产品在标称性能与实测性能之间可能存在的差距。在非标准测试工况下，未认证的气体冷却器被发现存在显著的标称与实测性能偏差。相比之下，Eurovent 认证机构的 CO2 测试协议及修正系数均符合相关技术认证规则规定的公差范围，有助于为设计和选型提供透明的性能数据支持。
本次 CO2 测试计划基于先前发布的 HFC 风冷冷凝器研究，两项研究结果共同用于模拟换热器性能不足的影响，成果收录于新白皮书 Beyond the brochure: Exposing the reality of refrigeration product underperformance。
*在欧标认证换热器性能计划中，条件 3 对应技术认证规则所述的 C3 工况。
** 在欧标认证换热器性能计划中，条件 4 对应技术认证规则所述的 C2 工况。
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